赵光1 刘海洋2
1.中交第三航务工程局有限公司厦门分公司 福建厦门 361000
2.中交第三航务工程局有限公司 上海 20000
摘要：通过对（83.85+150+83.85）m连续刚构拱桥拱肋混凝土压注施工的实践，本文介绍了拱肋混凝土压注的施工工艺流程、机器具的选择与配置及拱肋混凝土的压注等，总结了混凝土压注的施工工艺，通过相关理论计算确认本工程拱肋混凝土压注施工工艺的合理性。为以后拱肋混凝土压注的施工提供了参考依据。
关键词：刚构拱桥；拱肋；混凝土压注
1 工程概况
本工程为新建（83.85+150+83.85）m连续刚构拱桥，拱肋采用竖直平行拱，两拱肋中心距14.8m，设计计算跨径为150m，矢跨比为f/L=1/5，拱肋立面失高30m，拱肋采用二次抛物线，拱轴线立面方程：Y=4*30（150-X）X/150（m）。拱肋横断面采用哑铃型钢管混凝土等截面，由20mm的钢板卷制而成，每隔一段距离，在圆形管内设加劲箍，在两腹板中焊接拉板，拱管及腹腔内压注C55自密实补偿收缩混凝土。
2 拱肋压注施工工艺流程
150m连续刚构拱桥每侧拱肋有三部分组成，分别为下弦管、上弦管及腹腔（如下图所示），现场采用泵送顶升法压注，由拱脚向拱顶进行，前后两端对称压注，由下向上，浇注顺序分三阶段。
第一阶段：泵送下弦管混凝土；
第二阶段：泵送上弦管混凝土，待下弦管混凝土强度达到90%，泵送拱肋上弦管混凝土；
第三阶段：泵送腹腔，待上弦管混凝土强度达到90%，对称均匀压注腹板内混凝土；
为确保拱肋压注完成后钢管拱肋内混凝土的密实性，现场采用泵送顶升压注法，在拱肋两端同时压筑混凝土，连续不断地自下而上压入钢管拱内，直至拱顶排浆孔冒出混凝土使钢管拱内混凝土密实为止。因此，混凝土需具备早强、高流态、缓凝、自密性及可泵性非常好，施工配合比应能保证混凝土在6h内仍保持一定的流动性，（8～10）h初凝。
为保证混凝土浇筑质量，防止压注过程中排气不良或压注间断而造成空气残留于混凝土内，故于拱肋顶设置Φ159排浆孔充当排气孔，确保将拱肋内空气及时排出；为防止混凝土与管壁局部粘结不良，采用清水从拱顶排气管注入，对钢管内所有废渣及锈迹完全清洗，并由拱脚段的排渣孔排除，且在泵送混凝土之前先泵送清水，湿润管道减小混凝土泵送阻力，使混凝土与管壁粘结牢固。
拱肋压注施工工艺流程：拱肋开压浆孔、排气孔→安装止流阀→泵车与输送管连接→混凝土压注→泵送混凝土冒出后前后轮流泵送2～3行程再停止→关闭止流阀→拆除混凝土输送管→混凝土终凝后拆除止流阀→割除短管，补焊圆孔→检查验收。
3 C55微膨胀混凝土配制
为保证混凝土能在不加振捣的情况下自密实成型，混凝土必须具有无收缩补偿的性能，即微膨胀性，具体技术参数要求如下：
（1）坍落扩展度：550～655mm
（2）坍落度损失：3h≤30mm（损失量）
（3）初凝时间：≥6h
（4）混凝土水中28d膨胀率要求：≥-0.030%；
3.1 C55微膨胀混凝土配合比设计
每m³混凝土用料量（Kg）：水泥：粉煤灰：膨胀剂：砂：碎石：粘度改性材料：水：外加剂=346：50：50：830：900：49：168：5.94。
4 施工机器具的配置
4.1 输送泵的选型
混凝土压注前根据泵送高度、距离和输送速度计算最大泵送压力及泵送功率，用来确定输送泵的型号规格，且输送泵的额定扬程应大于1.5倍压注顶面高度。
输送混凝土时单位长度水平管的压力损失如下列公式计算所得：
S.Morinaga公式：
根据要求现场实际压注时的保险系数为2.0，确认现场选用2台18MPa的输送泵同步浇筑。
4.2 施工设备的配置
根据拱肋混凝土压注方量和混凝土压注对称压注要求，施工设备配置如下表所示：
全桥拱肋共需C55微膨胀混凝土数量如下表所示：
5 压注管、排浆孔、止流阀的布置
拱肋安装完成后在拱肋上焊接拱肋混凝土压注管，并开设排气孔、排浆孔，拱肋上弦管、下弦管、腹板各设置2个压注孔，压注孔设置在拱肋两端侧面最低处，管道内径为φ125mm，压注管与拱肋轴线呈30°夹角，管道总长1.0m，外露0.8m，伸入弦管内部分切割成向上的斜口，以便减小泵送阻力，压注管与弦管设加劲板。压注孔与输送泵之间设置止流阀。
拱肋上弦管最高端顶面设φ159mm的排浆孔并同时充当排气孔，以利于排气，管口朝上，管长1.2m，拱肋下弦管排浆孔设于拱肋正侧面即横轴线方向，采用“L”型圆管制作而成，圆管横轴向长度为0.55m，竖轴向长度为1.5m，孔径φ159mm。腹板排浆孔设于腹板侧面，距轴线0.35m位置处，同样采用“L”型圆管制作而成，圆管横轴向长度为0.38m，竖轴向长度为1.5m，孔径φ159mm。
在进料短管上设置防回流阀，并对短管与弦管接口的焊缝作加劲处理（4块三角形加劲板外加2块固定板）。混凝土泵送完成后，稳压一段时间，然后将钢钎未开孔部分打下孔内，从而起到防回流作用。
6 拱肋混凝土的压注
钢管拱内部构配件多，对混凝土压注的阻力较大，为了便于混凝土的压注，为了减少混凝土塌落度损失，泵车及罐车从420#墩旁马道开到桥面，泵车位于两端拱脚，每端设置1台；每台泵车配6台混凝土罐车。
拱肋混凝土压注前用清水对钢管拱内的废渣及锈迹进行清洗。拱肋采取全跨度从两侧拱脚处对称同步连续压注，并在混凝土初凝前压注完成。
6.1 拱肋混凝土压注注意事项
（1）混凝土拌制时材料计量准确，现场在第6辆混凝土罐车到达后方可开盘压注。
（2）试验人员检验首车混凝土各项性能治标，若发现混凝土已严重离析或坍落度不满足自密实混凝土泵送要求，杜绝使用该车混凝土，并进行废弃处理。
（3）压注速度要协调一致，放料人员必须控制放料速度。并根据每8方料结束后的时间差，及时调整放料速度，确保拱肋连续、基本同步对称压注。
（4）压注混凝土时，输送泵储料斗应装满混凝土或混凝土不少于料斗容量的一半，并设专人查看罐车放料速率以及混凝土性能质量，以减少泵送时吸入的空气数量，且不反泵。
（5）拱肋混凝土压注时，设专人通过锤击法了解混凝土的压注进程和上升高程，并结合混凝土方量、混凝土泵送量判断两端的混凝土面高差保持在1 m范围以内且两侧拱肋内混凝土长度差不超过2m。混凝土压注时设专人记录混凝土浇筑方量及每车放料时间，确保前后两端同步压住。
（6）当排浆孔有浆排出时，放慢泵送速度，由两端输送泵同时压注改为两泵交替压注，间歇时间为5min，且每泵送一下，暂停一下，使多余的气体和浆液排出，直到排浆管内流出的混凝土浓度与泵送混凝土浓度相同时，停滞3～5分钟继续泵送2～3个行程，以增加拱顶混凝土的密实度，然后稳压，关闭防回流截止阀。
（7）压注时，由测量人员对钢管拱的拱脚、1／4跨、1／2跨处进行定点观测，随时掌握混凝土压注过程中钢管拱的变形情况。
（8）拱肋混凝土压注完成后，钢管混凝土强度在达到设计强度的90%之前，不间断对钢管表面进行滴管洒水降温养护。
7 小结
连续刚构拱桥拱肋混凝土压注从机器具的选择到各项工装的配置再到压注的全过程，与类似施工工艺相比，具有费用省、工期短的优点。并保证了拱肋混凝土压注施工的质量和安全，实践证明了本文的可行性，对同类拱肋混凝土压注的施工具有指导和借鉴意义。
参考文献：
[1] Q/CR 9603-2015《高速铁路桥涵工程施工技术规程》
[2] TB 10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》
[3] 《实施性施工组织设计》
论文作者:赵光1,刘海洋2
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/14
标签：混凝土论文; 钢管论文; 腹板论文; 密实论文; 拱桥论文; 两端论文; 上弦论文; 《建筑模拟》2018年第34期论文;