合安铁路系杆拱桥钢管拱内混凝土压注施工工艺研究论文_尹刚刚

中铁二十四局集团安徽工程有限公司 安徽合肥 230011

摘要:合安铁路采用1-112m提篮式系杆拱跨越机场高速公路,钢管拱肋内混凝土与钢管共同受力,是保证拱肋有效工作以实现系杆拱桥结构性能的前提。本文在该工程实际应用的基础上,重点介绍了钢管拱肋内混凝土泵送顶升压注工艺的主要内容,包括泵送混凝土的技术性能指标,压注顺序与工艺流程,泵送顶升施工技术要点,混凝土密实度检测及缺陷防治措施。

关键词:系杆拱桥,钢管拱肋,钢管混凝土,顶升压注

中图分类号:U445 文献标志码:A

1 工程概况

合安铁路跨机场高速特大桥于XHDK14+230处(即本桥76~77号墩)上跨机场高速,交叉角度64°,设计采用1-112m系杆拱跨越机场高速。全桥长116m,计算跨长112m,矢跨比为1/5,拱肋平面内矢高22.4m,拱肋采用悬链线线型。

拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面,截面高度H=3.0m,沿程等高布置,钢管直径为1200mm,由厚度18mm的钢板卷制而成,每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。每隔一段距离,在圆形钢管内设加筋环,在两腹板间设对拉拉杆。拱肋在横向内倾9°,形成提篮式,拱顶处两拱肋中心距9.19m,拱脚处两拱肋中心距16.02m。上、下钢管及腹腔均为钢-混结构,钢管及腹腔内填充C55无收缩混凝土。两拱肋之间共设5道横撑,拱顶处设X型横撑,拱顶至两拱脚间共设4道K型横撑。横撑由Φ600、Φ500和Φ360mm的圆形钢管组成,钢管内部不填混凝土,其外表面需作防腐处理。两片拱肋内压注混凝土总方量共计621.2m3(不含拱脚段钢管)。

2 泵送混凝土技术性能指标

钢管混凝土拱肋为钢管混凝土拱桥的主要承重结构,钢管内混凝土与钢管是共同受力的结构,因此泵送混凝土的技术性能要求使其具有高强、缓凝、早强及良好的可泵性、自密实性和收缩的补偿性能(即微膨胀性)。

钢管拱肋混凝土以受压为主,两侧同时泵送,泵送的水平距离为56m,垂直高度为22m。为了更好提升混凝土的应用效果,规避可能存在的收缩等问题,在具体应用中可以借助于粉煤灰或者是微膨胀剂进行有效处理,确保混凝土材料的应用性能得到提升,保障混凝土不仅仅收缩性得到控制,同样也可以具备更强的可泵性;此外,还可以借助于外加剂的恰当运用实现坍落度的优化。

钢管混凝土的泵送顶升施工属于免振捣施工,靠混凝土的自重压力密实,另外,钢管混凝土还要求硬化混凝土和钢管有良好的粘接,这些都要求混凝土具有一定的补偿收缩能力,要达到此目的需要掺加膨胀剂。

本桥钢管拱肋泵送C55混凝土由项目部试验室试配,公司试验检测中心复核,局试验检测中心进行审核与批复,并根据现场实际情况调整,满足现场施工需要,拱肋混凝土最终配合比为:水泥:粉煤灰:矿粉:砂:碎石:水:外加剂:膨胀剂=1:0.14:0.14:1.73:2.77:0.4:0.015:0.12。

3 压注顺序与工艺流程

依据设计要求,拱肋混凝土压注C55微膨胀混凝土采用对称顶升法施工。首先对称压注拱肋上管混凝土,待上管混凝土达到设计强度的60%时,对称压注拱肋下管混凝土,待下管混凝土强度达到设计强度的60%时,对称压注拱肋腹腔混凝土。

拱肋混凝土压注工艺流程为:清除管内杂物→安设压注头和闸阀→注水冲洗管道→注水泥浆润滑管道→压注钢管内混凝土→混凝土从拱顶排气(浆)孔冒出→关闭压注口处闸阀并稳压→混凝土压注完成拆除闸阀。

4 混凝土泵送顶升压注施工技术要点

在混凝土泵送顶升压注施工操作中,关注拱肋的钢管和腹板实际状况必不可少,应该确保相应施工技术运用更为合理可行,并且严格把关两端混凝土面高差,尽量确保其能够小于100cm,其它具体控制内容如下:

(1)针对粗骨料的应用进行严格控制,确保其级配能够维持在5~25mm之间。

(2)针对施工时的周围环境温度状况进行详细把关,避免在温度较高时操作,必要时可以借助于降温手段处理,并且针对水泥砂浆的强度也应该进行严格检查控制。

(3)针对混凝土的搅拌工作进行严格控制,确保其能够具备理想的应用性能,保障各类原材料的配置较为均匀,能够尽量避免严重的分离现象出现。如果混凝土材料出现了明显沁水现象,则需要及时处理改进,保障其坍落度能够维持在22cm~24cm。混凝土材料的现场查验如下图1所示。

图1 混凝土材料现场查验

(4)针对混凝土材料的塌落度进行严格把关,结合周围气温条件以及可能存在的明显阻力进行全方位分析,借助于膨胀剂等尽量降低其收缩程度,塌落度取定16~18cm。

(5)在泵送操作时,应该首先进行低速处理,了解低速运行中的施工效果,如果存在问题则需要及时调整,确认无误后再进行高速运行。

(6)对于混凝土的顶升需要严格把关,确保同侧混凝土整体注入较为及时,避免在初凝前依然压送不到位的现象出现。

(7)在进行混凝土材料的压送处理过程中,需要保障混凝土材料的压注持续性,严格控制空气的进入,如果存在明显的空气,则需要及时反转泵,排除内部空气,避免影响混凝土材料注入效果。

(8)采用两侧泵送方式时,应该重点做好协调处理,避免两侧存在较为严重的高差。

(9)针对泵机的操作也需要规范控制,能够按照《泵机操作规程》有序执行,针对具体运行过程也需要详细分析,一旦出现故障则需要及时处理。

(10)合理设置截止阀,确保其能够在出现事故时及时停止混凝土的压注,等待故障处理后再重新开启,并且同样也需要排除内部可能存在的空气成分,检查无误后再恢复混凝土的压注,其中反泵操作应该予以重点控制。常见截止阀如下图2所示。

图4 超声波探伤仪的应用

(2)检测位置:拱脚、L/3、拱顶各5m长范围及压注过程中有疑问的部位。

(3)补强措施:钻孔焊接压浆管,压注水泥浆。

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论文作者:尹刚刚

论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期

论文发表时间:2019/5/23

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