1 工程概况
龙桥特大桥是湖北恩（施）来（凤）恩（施）黔（江）高速公路宣恩至咸丰（鄂渝界）段关键性控制工程。大桥主桥为268m上承式钢管混凝土桁架拱桥，变截面悬链线无铰拱，矢跨比为f=1/5，失高53.6m，拱轴系数m=1.5。大桥全长504m，为双向4车道高速公路，大桥布置示意见图1。
桥址位于山区间 “V”型冲沟地，宽约280米，两侧斜坡陡倾。主桥桥面至谷底高差210m，其中4#拱脚顶与地面高差40m，5#拱脚顶与地面高差80m。钢管拱拱肋为等宽变高度空间桁架结构，拱脚中心高度9m，拱顶中心高度为5m，上弦管为φ1150×32mm内部环向加劲钢管，下弦管为φ1150×25mm内部环向加劲钢管。拱肋上下弦管内泵送C55高强微膨胀混凝土，单根弦管混凝土方量为284m3。
2 高强微膨胀钢管拱混凝土顶升总体方案
根据龙桥特大桥地处山区间 “V”型冲沟地，拱脚距离地面高差大的特点，结合弦管内部环向加劲及设备情况，拱肋上下弦管高强微膨胀钢管拱混凝土顶升采用：两侧地面位置的一级输送泵向下方拱脚二级输送泵位置输送混凝土，再由两侧拱脚处二级输送泵向弦管内对称顶升混凝土，在1/4弦管弧长位置采用体外接力的方式完成高强微膨胀钢管拱混凝土顶升施工。
3 配合比选择
3.1 性能指标
钢管混凝土拱肋作为桥梁的主要承重结构，混凝土的配合比选择需考虑高强、良好的泵送性能、自密实性和微膨胀性能，还应尽量使实际施工过程中的操作简化。根据总体施工方案、夏季高温气候条件以及现场的拌和能力，确定单根弦管连续泵送施工时间需7h。因此钢管拱高强微膨胀混凝土应满足如下性能指标：初始坍落度为240±20mm、坍落扩展度大于650mm；4h后坍落度不小于240mm、坍落扩展度大于550mm；6h后坍落度不小于200mm、坍落扩展度大于450mm；混凝土常压泌水率为0；混凝土初凝时间不小于15h；混凝土含气量1%～4%；坍落扩展时间T50不小于5s，不大于15s；7d抗压强度不小于40MPa、28d抗压强度不小于55MPa；混凝土28d弹性模量不小于3.55×104 MPa；混凝土14d限制膨胀率1%～4%。
3.2 配合比确定
通过混凝土配合比基本参数优化，外加剂复掺、掺矿物掺合料等配制技术进行了大量的试配实验，确定了高强微膨胀混凝土的配合比（表1）。
通过对配合比混凝土进行坍落度、扩展坍落度、含气量、终凝时间、压力泌水率等工作性能指标试验（表2）和混凝土力学性能试验（表3）可看出，实验配制出的混凝土具有一定的收缩补偿能力，该配合比完全能在工作性能、力学性能、耐久性方面满足钢管拱高强度微膨胀混凝土的施工技术要求。
4 顶升模拟试验
为验证配合比及现场设备的状况，在施工现场进行1：1的全真模拟顶升试验。模拟装备（图2）：取与钢管拱肋同类型钢管8m长，钢管两端封死，完全按照施工标准开设注浆孔、安装回流阀、连接泵管、设置增压排浆孔；将整个模拟装备置于相对于泵送口高差65m的位置，按设计的施工配合比现场拌和混凝土进行相关试验（图3）并完成泵送顶升，对模拟设备进行保湿养护，同时检测钢管温度及管壁应力变化。待混凝土达到28d龄期，割开钢管检查混凝土填充情况（图4），压试块强度，高强微膨胀混凝土各项指标均满足技术要求，管内混凝土填充密实。
5 钢管拱高强微膨胀混凝土的施工方案
5.1 施工辅助设计
（1）泵管整体布置设计：两侧地面位置的一级输送泵向下方拱脚二级输送泵位置输送混凝土，再由两侧拱脚处二级输送泵向弦管内对称顶升混凝土，在1/4弦管弧长位置采用体外接力的方式完成高强微膨胀钢管拱混凝土顶升施工。布置示意见图5.
（2）顶升口设计：顶升口开对称设在距拱脚2～2.5m处，接力浇筑口对称设在1/2失高处。采用内径125mm，壁厚不小于3.5mm、长约60cm的钢管，与拱轴线夹角约30°方向伸入弦管内，顶升口与弦管焊接并设置加劲板。
（3）回流阀设计：为了方便试泵、检验泵以及接力泵的连接，控制整个混凝土顶升过程，在每一个浇筑口设一个回流阀，通过法兰盘与钢管连接。回流阀实物见图6。
（4）增压排浆孔设计：在弦管顶部开设一φ200mm出浆孔，出浆孔上接一φ200mm，高度2m的出浆管，单根弦杆上共有1个出浆孔。
（5）养护水管布置设计：养护水管沿拱肋布置，水管每隔1m对称开设小孔，以便通水后能够湿润包裹弦管的土工布。
5.2 混凝土泵送总体顺序
钢管拱混凝土顶升遵守对称与均衡的原则，对称原则：顺桥向以拱顶为对称线，桥跨两边向跨中对称加载，弦管内混凝土两侧差不得超过5米；横桥向以桥梁设计中心线为对称线，上下游对称加载。待管内混凝土达到设计强度的80%后再进行下一次加载。
5.3 施工准备
（1）天气选择：钢管拱混凝土顶升恰逢夏季施工，考虑到温度变化对钢管拱线性的影响及在高温对混凝土泵送性能的影响，施工时间安排在夜间全天低温时间段进行。
（2）泵送机具选择及检查：通过泵送压力计算，选择三一HBT80C输送泵和φ125mm泵管，并设两台泵备用。顶升前并对拌和站、输送泵等相应机械设备须全面检修，确保浇筑一次性连续完成。
（3）泵管合理布置：桥址地处V形峡谷，混凝土浇筑需要先向下泵送，在拱脚接力向上泵送，泵管布置尽量缩短泵管长度和减少弯头设置，以减少泵管对泵送压力的影响。
（4）沿钢管拱拱肋铺设降温用水管道，以确保钢管拱泵送砼施工时的降温用水以及对钢管拱内砼养生。
（5）灌注前测量并记录钢管拱线性，以便观察钢管拱在混凝土顶升过程中的线性变化。
5.4 混凝土泵送顶升施工流程
钢管拱高强微膨胀混凝土顶升流程为：施工准备（施工平台、材料机具准备）→泵管布置→安装泵压设备→钢管拱内孔道清理→压水试泵→泵送砂浆→泵压混凝土（超过1/4跨处接力注浆口1m）→关闭回流阀→泵管接至接力注浆口→继续泵送混凝土→检测与监测→增压孔排浆→出均质混凝土后停5min补压（2次）→关闭回流阀→顶升下一根钢管→拆除泵管→冲洗钢管拱表面→钢管拱保湿土工布覆盖→保湿养护→割除注浆管和出浆管并用盖板焊接。
6质量检测
高强微膨胀混凝土顶升施工完成并达到28d强度后采用超声波查测（图8）检测混凝土密实性，并在每根弦管拱顶、1/4跨处钻孔（图9），进一步检查确认混凝土密实度。
7 结束语
艰险山区钢管拱高强微膨胀混凝土顶升施工，受到桥址地形地貌、自然气候环境的影响较大。通过两侧地面位置的一级输送泵向下方拱脚二级输送泵位置输送混凝土，再由两侧拱脚处二级输送泵向弦管内对称顶升混凝土，在1/4弦管弧长位置采用体外接力的方式完成高强微膨胀钢管拱混凝土顶升技术在龙桥特大桥的应用，为同类桥梁的钢管拱高强微膨胀混凝土顶升施工积累了丰富经验。
参考文献：
[1]钟善桐.钢管混凝土结构[M].北京：清华大学出版社，2003.
[2]蒋正武，潘微旺，等.送顶升钢管拱自密实混凝土施工技术.筑技术.2011.02.
[3]张晓华.钢管拱肋微膨胀混凝土压注技术.吉林交通科技.2012.02.
[4]王明耀.钢管拱内注微膨胀混凝土配合比设计方法.科技之友.2011.04.
[5]杨文渊.桥梁施工工程师手册（第二版）[M].人民交通出版社.
论文作者:章正山
论文发表刊物:《基层建设》2016年第33期
论文发表时间:2017/3/7
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