上海市市政工程管理咨询有限公司
摘要：随着科学技术的快速发展，近年来我国桥梁建设领域进步迅速，钢管混凝土拱桥的广泛建设便是这种进步的最好体现，基于此，本文选择了大芦线航道整治二期工程（宣桥段）5标南芦公路桥作为研究对象，并围绕自密实混凝土的性能指标要求、施工方案、施工质量控制措施开展了深入探讨，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。
关键词：钢管拱桥；自密实混凝土；泵送
前言：结合工程实践不难发现，钢管混凝土拱桥在拱圈合龙后方可开展钢管内混凝土的灌注施工，且后期钢管混凝土的受力性能直接受到拱肋自密实混凝土灌注质量影响。本文研究的泵送顶升压注浇筑方法（对称顶升灌注法）属于现代钢管拱桥施工首选方案，而为了保证施工质量，自密实混凝土的性能、施工的严格规范开展均需要得到保障。
1.工程概况
大芦线航道整治二期工程（宣桥段）5标南芦公路桥为单跨109m下承式钢管混凝土系杆拱桥，主桥上部分由柔性吊杆及桥面系、预应力混凝土系梁与中横梁、钢管混凝土拱肋组成。全桥采用四片拱肋，拱肋采用钢管混凝土提篮拱，拱肋断面为圆端形，向内倾斜、宽、高分别为6°、1.2m、2.4m。采用Q345qD钢材（16mm厚）作为拱璧。拱肋矢高、矢跨比分别为21.8m、f/L=1/5，拱轴线为二次抛物线。在拱肋成形后，钢管内需填充C50自密实混凝土。拱肋内交替设置间距为500mm的加劲板（A、B、C、D），图1为主桥三维示意图与拱肋钢管混凝土截面。工程东半幅主拱肋钢管混凝土泵送期间出现局部胀管现象，拱肋截面形状发生改变，因此工程结合原有方案开展了钢管拱桥自密实混凝土泵送顶升施工。工程已浇筑混凝土强度满足设计要求，通过对西北角拱肋变形最大的一段进行切割，再采用新拱替换，工程整体质量即可在钢管拱桥自密实混凝土泵送顶升施工技术的应用下得到较好保障。
图 1主桥三维示意图（左）、拱肋钢管混凝土截面（右）
2.自密实混凝土的性能指标要求
2.1配合比设计
为保证大芦线航道整治二期工程（宣桥段）5标南芦公路桥施工质量，制定了严格的混凝土生产方案，施工用C50自密实混凝土配合比如表1所示。在具体施工中，施工人员需根据气温条件、混凝土工作性损失调整外加剂掺量，一般在1.1~1.3区间，砂细度模式、外加剂砂浆减水率需分别控制在2.4~2.6、23~25%区间[1]。
2.2原材料组织
为保证施工用原材料质量，石子、外加剂优选厂家，按最标准最均匀的原材，按要求经过拌站试验室检测、验收，符合要求方可使用，确保了混凝土扩展度、初凝时间在规范标准内，顶升前，组织对混凝土原材进行试验检测，按实测各项指标调整配合比。
2.3生产设备
施工用设备包括6台30m3/h的高压固定泵、16台15m3的砼运输搅拌车、2台电焊与切割机、2台高压水枪、5把榔头、8台对讲机、2套3m3的混凝土搅拌站、1台250kw发电机组、1台25t汽车吊、4套混凝土扩展度测试设备、6台张拉设备。为保证各类生产设备较好服务于钢管拱桥自密实混凝土泵送顶升施工，重点开展了拌机的维护保养、校验等工作，混凝土搅拌时间控制在90~120s区间，施工人员结合搅拌形式、效率具体确定[2]。
2.4生产过程质量控制
为进一步保证C50自密实混凝土生产质量，混凝土出厂塌落度、扩展度需分别控制为260m、650-750mm，相关损失需得到重点关注，以此满足泵送和易性要求。考虑到混凝土的强度会受到用水量的直接影响，搅拌站重点测定了砂、石的含水率，严格控制了混凝土生产用水量并严禁混凝土坍落度，配合砂石含水率的随时监控、混凝土坍落度的及时调整，混凝土质量得到了进一步保障。
3.施工方案
3.1总体部署
采用C50自密实混凝土作为钢管混凝土，东半幅主拱肋混凝土灌注量为429m3。施工需遵循对称与均衡加载原则，钢管混凝土的灌注施工需以拱顶为对称中线组织。为保证混凝土浇筑的密实性，施工采用对称顶升灌注法，输送泵在灌注施工时需自下而上连续不断的将混凝土压入钢管拱内，直至管顶冒出混凝土，施工过程无需振捣即可保证混凝土密实，施工泵送分三级9路泵管进行。
3.2泵送体系布置方案
共配备6台泵送设备，现场备2台泵车，桥梁钢拱的两端各布置2台设备。泵管需在施工前2~3天接通，固定泵租赁公司派专人负责泵管与闸门阀的接通，施工现场劳务需配合安装，施工用移动式固定泵的品牌为“中联”，泵送速度为25~30m3/h。图2为西侧拱肋灌注孔、东侧拱肋灌注孔示意图。
图 2 西侧拱肋灌注孔（左）、东侧拱肋灌注孔（右）
采用φ125mm高压管作为施工用泵管，9路泵管沿钢拱布设，搅拌站派专职技术人员排定泵管，西北角设3路泵管，其余角均设2路。考虑到钢管存在的弧度，重点开展了泵管布设加固，作业过程中泵管未出现跳动、晃动情况，堵管等问题也未因此出现。采用90度弯的弯头，大弯9只、闸门阀9套，其中大弯需预埋入钢拱，预埋管位置安置闸门阀。在主桥两侧引桥位置停放泵车，每侧2台，主桥南北两侧各备一台泵车停放。在混凝土泵送前，需关闭压浆管上的防回流截止阀，并装清水进行泵送，以此保证泵管不存在漏气现象[3]。
3.3混凝土灌注方案
C50自密实混凝土的方案为：（1）单独浇筑西北角处钢拱混凝土。（2）根据监控指令进行预应力张拉力调整。（3）四泵同时顶升作业，1#西北角、2#东北角、3#西南角、4#东南角依次打料43m3、50m3、38m3、49m3。（4）四泵同时顶升作业，1#西北角、2#东北角、3#西南角、4#东南角依次打料52m3。直至四个冒浆孔喷浆且混凝土均匀喷溢即代表浇筑完成，共计浇筑混凝土429m3。
为保证C50自密实混凝土的灌注质量，采用了如下现场控制措施：（1）工程进度了解、工程施工协调、生产节奏控制、突发事件处理均安排有专业人员负责。（2）严格开展混凝土扩展度和塌落度检测，结合首车测试结果开展针对性调整。（3）混凝土压注施工需在准备工作完成后进行，先期施工需以低速压送状态泵送混凝土，各部件工作状况、输送泵工作压力需得到重点关注，一切正常情况方可提高压送速度。（4）施工工程中需严格控制供料速度，泵压、泵送速度需分别控制在8MPa、25~30m3/h，同时还需要保证混凝土浇筑连续性。（5）需保证砼搅拌车从接料至卸料时间控制在2h内。（6）泵送单片拱肋钢管混凝土时，对称顶升灌注法的应用要点必须得到明确，保证施工过程中拱肋两边对称，并避免出现拱圈纵向振动情况。具体施工过程可采用敲击管壁检查、对比混凝土产量与泵送量的方式控制两侧管内混凝土长度差，以此保证长度差控制在2m内，配合对讲机随时联系即可实现对称顶升灌注法的更高质量应用。（7）需保持混凝土搅拌车在运输过程中的旋转，卸料前需快转1min。（8）需按照要求成型3d、7d、14d早强试块以及28d抗压试块，并留置试块进行同条件养护，严格控制20±2℃的试块养护室温度。（9）在混凝土强度达到50%后，钢管拱肋上的排气孔、灌注孔即可拆除，并使用原钢板进行焊接封闭处理，拆除过程中需避免烧伤混凝土的情况出现，配合使用降温处理措施。
4.施工质量控制措施
4.1施工质量控制措施
为保证钢管拱桥自密实混凝土泵送顶升施工质量，建立了针对性较强的质量管理组织机构，并健全了质量管理体系，在质量部门、严格技术交底、针对性质量控制措施支持下，施工质量得到了较好保障，较为典型的质量控制措施如下：（1）输送泵管操作控制。需保证泵管洁净、可正常使用，输送泵机操作手需严格检查产品质量，为保证对称施工的实现，需在两岸各设一名巡管人员。（2）指挥系统控制。通过合理分配对讲机、明确不同位置人员分工、分别设置频道，施工指令的正确发出得到了较好保障，施工用频道包括水电控制、巡管控制、泵车控制、总指挥。（3）混凝土质量检测。采用锤击敲打、钻小孔取样、超声波无损检测配合的方式进行质量检测，如发现不密实部位，采用相同规格混凝土配合钻孔压浆法压注的方式进行补强。
4.2应急质量控制措施
如施工操作不当，工程很容易出现泵车设备故障、泵管堵管、钢拱变形或内部形成堵塞等问题，这类问题可采用以下应急质量控制措施：（1）泵车设备故障。如出现突发性故障，需立即更换泵车，泵送作业需重新开始，因此工程配备两台备用泵车。（2）泵管堵管。如泵管接头漏气漏浆引发混凝土堵管，且出现剧烈跳动情况，需停止加压泵送，立即进行正泵反泵操作，如无法实现泵管疏通，需立即拆除管路，切换至第三级泵送进行作业。（3）钢拱变形或内部形成堵塞。需时刻监测钢拱压力感应，如出现泵送压力超过钢拱承受范围情况，需立即停止作业，切换第三级泵送。
结论：综上所述，钢管拱桥自密实混凝土泵送顶升施工技术的应用需关注多方面内容，在此基础上，本文涉及的配合比设计、生产过程质量控制、泵送体系布置方案、混凝土灌注方案、施工质量控制措施等内容，则提供了可行性较高的技术应用路径，而为了更好保证技术应用质量，特殊地理条件带来的影响、灌浆口焊缝开裂等突发事件的应对同样需要得到重视。
参考文献
[1]张君生.钢管柱自密实混凝土泵送顶升施工技术[J].建筑技术开发，2018，45（11）：5-7.
[2]马晓波.桥梁泵送顶升钢管拱自密实混凝土施工技术[J].民营科技，2017（01）：191.
[3]陈景，徐庭波，夏远英.C60泵送顶升自密实钢管混凝土的制备与工程应用[J].混凝土，2014（06）：151-154+156.
论文作者:都平英
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/6/10
标签：混凝土论文; 密实论文; 泵管论文; 钢管论文; 拱桥论文; 质量控制论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;