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摘要：结合工程实例，分析了端腹杆及上弦杆钢管内混凝土浇筑施工技术，研究了钢管微膨胀混凝土泵送顶升施工技术要点，最后对泵送混凝土质量控制进行了探讨，希望具有借鉴意义。
关键词：钢管桁架梁 自密实混凝土 路桥施工
1工程概况
某公路二桥F-3标路线全长7.454km。跨越堤坝跨径为50m，结构形式为简支钢管混凝土桁架组合梁，堤外和跨河段结构形式为30m先简支后连续组合箱梁，下部结构采用柱式墩、肋式台，摩擦桩基础。钢管桁架梁结构构造中主桁应用没有竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长为3.4m，主桁高为6.575m，高跨比是1/7.604。两片主桁的中心距是13.30m，宽跨比是1：3.76，桥面行车道的宽度为11.5m。针对上弦杆应用的单圆钢管混凝土结构标准为Φ700×14mm，将大直径焊接直缝钢管用作本工程钢管，壁厚为14mm，钢管内充填C50微膨胀混凝土。钢管在节点中线及两侧加劲板尾部设有加劲环钢板。下弦杆采用钢箱结构，截面为等截面矩形，标准段尺寸为1.8×1.1m，端横梁与第一道中横梁间距为3.75m，针对端斜杆应用的单圆钢管混凝土结构其标准为Φ600×20mm，将大直径焊接钢管用作钢管，其壁厚为20mm，在钢管内充填C50微膨胀混凝土。腹杆均采用Φ600焊接钢管，壁厚分别有20mm、14mm和12mm三种类型。具体效果如图1所示。
图1 钢管桁架梁结构具体效果图
2端腹杆及上弦杆钢管内混凝土浇筑
2.1混凝土泵送技术主要性能要求
因为钢管和钢管混凝土需要共同受力，所以在泵送混凝土过程中必须保证其自密实性、可泵性以及收缩补偿性能也就是微膨胀性。泵送，先压入一定数量的水泥砂浆做先导湿润管壁，然后再连续泵入无收缩混凝土。
2.2微膨胀混凝土技术标准
首先，管内的混凝土禁止有空洞或者裂缝；其次，防止管内混凝土和管壁存在分离脱黏的情况。再次，针对刚刚完成钢管灌入的混凝土，要保证其3d后的抗压强度能超过设计强度的4/5，7d后其抗压强度要超过设计强度的95%，此外，其3d后承载不能大于3/10的设计强度，7d时的承载不能超过3/4设计强度。最后，因为单侧混凝土的方量为18.43m³，经试验混凝土初凝时间满足技术要求，具有较好的缓凝性，每根钢管管内混凝土的灌注时间约在1h之内灌注完成，保证了混凝土在初凝之前完成灌注。
2.3施工准备
第一，所采用的混凝土是强度为C50的自密实混凝土，混凝土灌注采用泵送压注方式。泵送顶升时混凝土必须要在全过程具有较高的可泵性，要尽最大可能降低混凝土的坍落度经时损失。在向钢管灌注混凝土前，要先泵送两盘低稠度且强度相等的水泥砂浆，润滑所有导管，然后再将混凝土灌注入钢管里面，直至溢浆口冒出附带砂石的混凝土为止。
第二，灌注孔、溢浆孔、排气孔的设计。初步决定端腹杆混凝土灌注开孔位置在端腹杆底部外侧，保证开孔直径稍微大于泵管，并且要对泵管连接管进行焊接，做好混凝土倒流截止阀的安装。然后将其和输送泵泵管连接，要注意灌注孔开孔时的角度，让焊接的泵送连接管能够和端腹杆交角尽量减小，以便混凝土灌注泵送阻力减小；在端斜杆最上端外侧开排浆孔，开孔直径大小定为20cm，并且要对相同孔径排浆管进行焊接，保证排浆管高1.5m，让混凝土能够有效溢出，灌注质量也要达标。由于端腹杆长度为7.075m，泵送压力可大于大气压力，故初步决定端腹杆上不开设排气孔。上弦杆灌注孔开孔位置定于上弦杆端头，开孔直径比泵管125稍大，同时焊接泵管连接管，安装混凝土截止阀，与输送泵泵管连接；在上弦杆另一端头上方开设半径为10cm的排浆孔，然后对排浆管进行焊接，保证排浆管的高是1.5m，让混凝土能够有效溢出并且有较高的密实性。由于上弦杆水平长度为40.8m，故决定加密排气孔开设，设定自端头开始每隔5m布设一个排气孔，共7个排气孔，气孔直径为25mm大小，排气孔采用闸阀控制，以促进混凝土顺利灌注。
第三，施工布置。首先，分别在灌注孔的两边处各设置1台混凝土输送泵。泵送速度尽量协调一致，严格按对称加载，均匀加载。泵机距钢管底部水平距离约10～15m。其次，对泵送管道进行布置，混凝土经泵送管道顶升到达待灌钢管里面。两边从泵机到达待灌钢管混凝土的入口位置的每一边都要设立两套混凝土的泵送管道，要将防回流装置设置在所有管路的灌注口旁边，从而为当管路堵塞时针对混凝土回流的预防工作提供便利。要按照施工实际需求配置好型号多样化的弯管接头。在每次对混凝土压注之前，就要把两条管路一次性铺设到位，并且要分别和入口泵管以及泵机做好拼接预试工作，再应用2~3t倒链（各管路各4~5台）进行固定来降低中间接管的时间。主要机具设备如表1所示。
表1 本项目主要机具设备及数量
2.4混凝土灌注施工
首先，做好准备工作。包括技术交底、混凝土泵管接拆训练、备齐所有原材料抽检技术资料、检查脚手架等施工机械设备并保证钢管上的灌注管和排浆管安装的可靠性。
其次，当完成所有准备工作，经过检查全部合格之后就可以进行泵送施工。按照相关设计要求，针对管内混凝土的泵送分别从端腹杆底部向顶部、上弦杆底部向顶部的“连续顶升”施工，即采用一级泵送一次到顶。施工中按先端腹杆、后上弦杆的顺序按次序压注，对钢管内混凝土的两边进行对称压注，保证一次性完成。
再次，灌注施工工艺流程为：开灌筑孔及排气孔→清除管内渣物→安设压注头和闸阀→压注钢管内混凝土→从顶部排气(浆)孔振捣混凝土→关
闭压注口处闸阀稳压→拆除闸阀完成混凝土压注，封填灌筑孔及排气孔。
然后，混凝土振捣。为增强混凝土的密实性，保证混凝土的压注质量，在混凝土灌注过程中，需及时观察在钢管顶面附近开设φ20mm的孔排气是否正常，同时人工使用橡胶锤敲击管壁，使多余的气体和浮浆排出，待由φ200mm溢浆管排出含有石子的新鲜混凝土时，停止泵送混凝土，此时输送泵稳压2min。
最后，混凝土灌注完毕后，立即关闭混凝土截止阀，防止混凝土回流，随后拆除泵管并清洗。在混凝土顶升面超过排气孔位置并使混凝土稍稍溢出后，关闭排气阀门；对于灌注孔、排气孔和排浆孔切割下来的钢板，在混凝土强度达到设计强度的80%后，再予以焊回。
3钢管微膨胀混凝土泵送顶升施工技术要点
⑴控制混凝土配比中粗骨料的最大粒径，石料级配控制在5～25mm。
⑵在对混凝土泵送之前，要先将一盘水泥砂浆进行泵送，保证泵管和输送泵机保持湿润，水泥砂浆的强度必须要大于或等于混凝土强度。
⑶在生产混凝土过程中，不仅要保证其各成分的计量能够足够准确，还要求每一盘的搅拌时间必须大于或者等于2min。工作人员在拌和上料之前必须要对配料进行检查，出料前也要检查混凝土是否拌和良好，如果存在问题要交于当班试验人员及时解决。试验人员要加强对混凝土各成分材料质量的检查，尤其要检查砂石料是否均匀，防止粗细分离的情况发生。混凝土每次出料的坍落度必须要在18~20cm之间，如果存在泌水情况要禁止出料另想措施解决。
⑷加强混凝土坍落度控制可以添加粉末状膨胀剂以避免混凝土收缩。
⑸泵机刚运转时存在低速压送情况，要对泵机工作压力以及部件性能加以观察，泵机恢复正常后才能调到正常压送速度。
⑹混凝土压送时必须在泵机料斗中载满混凝土来防止泵送时吸入空气。当吸入空气时要马上反泵，空气清除之后再正转泵送。此外，要保证两侧泵送混凝土速度一致，顶升长度的差距不能超过2m。
⑺操作人员在泵送时要加强观察并做好运转记录，泵管堵塞时要及时处理。
⑻泵送混凝土选择在气温5℃以上时进行，当环境温度高于30℃时，用湿土工布覆盖及对弦管浇水降温两种方式，防止混凝土坍落度较快损失，提升混凝土的养护效果。
4控制泵送混凝土质量
第一，在混凝土顶升过程中要对钢管的变形实时测控。第二，当钢管混凝土强度达到设计强度后，用质检专用的3号小钢锤敲击法对管内混凝土的密实情况进行检查，每根钢管均进行检查，7d，28d共两次，检查方法为沿柱周边取等距离若干个点，自底部敲向顶部，一般条件下钢管会因为两端被固定，所以振幅存在差异，柱的两端与中间存在两个不同的敲击声，如果存在不同于前两种的另一种声音，就表明存在异常情况，发现问题应及时钻小孔作压浆处理。
5结语
路桥施工中需要保证各结构具有高度的安全性和稳定性，充分应用钢管桁架梁自密实混凝土技术很有必要。施工人员在施工中要严格按照相关工艺和标准施工，重视端腹杆及上弦杆钢管内混凝土浇筑施工，遵循钢管微膨胀混凝土泵送顶升施工技术要点，控制泵送混凝土质量，从而保证施工质量达到相关要求。
参考文献
[1]张云.钢纤维混凝土施工技术在路桥施工中的应用[J].中国高新技术企业，2016.
论文作者:郭敏仪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/16
标签：混凝土论文; 钢管论文; 泵管论文; 气孔论文; 上弦论文; 密实论文; 强度论文; 《基层建设》2018年第24期论文;