钢管拱混凝土的施工

■强斟技　２００２年第２期　砷穷与只发　钢　提要：介绍了已建成的青海省西宁市海湖桥工程（一跨中承式系杆拱桥）主拱砼的施工过程．阐述了泵进钢管砼倒　灌法施工的实用性。　关键词：钢管砼；倒灌法；泵送砼　一、钢管拱混凝土的特点　点．经济效益十分显著。浇筑的方法主要有：砼在钢管内自上　钢管混凝土是在圆形的钢管内填入混凝土形成的一种轻　而下抛落灌注法和自下而上泵送顶升浇筑工艺（简称倒灌法）　质、高强，介于钢结构和钢筋砼结构之间的一种新型结构材　两种。前者灌注的砼密实度欠佳，为此在海湖桥工程中采用倒　料，其特点是：ｃ１）借助内填的砼增强钢管承受荷载时管壁的稳　灌法。这种方法灌注的砼密实度高，强度有保证，同时输送管　定性；　惜助钢管对核心混凝士的套箍（约束）作用，使棱心混凝　道短，不易阻塞。　土处于三向受力状态，从而使核心混凝土延缓了受压时的纵向　三、施工实例　开裂。工作性能发生了质的变化（由脆性破坏转变为塑性破　１．概况　坏）　它不但提高了承载力，而且增大了极限压缩应变，钢管　海湖桥主拱净跨径８０米，主拱圈由２根（钢管直径１．６　与混凝土相互弥补了彼此的弱点．充分发挥了彼此的长处。大　米）钢管组成，单拱总长９３　１７米，桥型为中承式系杆拱桥。根　量试验证明　由这两种材料组合制成的各种构件的工作性质比　据设计要求，钢拱内灌注Ｃ４０微膨胀砼，膨胀率为４×１０一，技　较接近于钢构件，且塑性和韧性方面还胜过钢结构＝　术交底时设计明确为４～４　５×１０。单拱砼量１７９　８立　钢管砼在施工方面也具有很大的优越性：首先钢管本身就　方米　是耐侧压的摸板，而钢管本身还在钢筋砼内兼有纵向拉、压钢　２．浇注前现场准备工作　筋和横向箍筋的作用，即所谓的全方位钢筋．这就免去了装拆　检查主拱内钢筋接头、焊缝质量，清除内部杂物，封闭入　模板和绑扎钢筋工序，简化了施工工艺；其次钢管比型钢具有　孔。　更大的刚度，施工阶段很容易形成结构的劲性骨架．而且可以　为减少砼灌注过程中主拱１／４跨点下挠值，经验算，在１／４　先安装空钢管结构，先合拢形成稳定结构，再填Ａ砼。由于吊　跨处设置钢支撑，并在主拱三根联接横撑位置分别设置１２Ｔ、　装空钢管重量较轻，可以简化施工工艺，节省脚手架，缩短工　１０Ｔ水箱三个，在砼灌注过程中通过加载和卸载方式，控制主　期，减少施工用地　拱变形。在拱顶设置高２米～２　５米的排气孔，１＃拱用甲１２７管　由于钢管拱砼具有以上特点，有较好的经济效益，特别适　设置，２＃拱用　２２０管设置。在拱上面距拱脚２．７６米（垂直距　合我国的国情，因此在很多桥梁工程中得到了广泛应用。　离）处设泵进进料孔，砼输送管平置在承台顶面，输送管进入主　二、泵送钢管砼　拱部分与拱轴线平行，与水平面呈４５。角（用１３５。弯管改装即　泵送棍凝土是一项理想的钢管砼浇筑的新工艺，同样具有　可），便于最大限度减少砼泵出口压力损失。进料水平输送管应　简化施工工艺，加快施工进度，操作安全，质量可靠等多种优　按最短设置，应最大限度减少弯头的设置，并应进行加固处理ｃ　０ＳＴ　３９　维普资讯 http://www.cqvip.com

研究与开发　２００２年第２期　一海科技　３．原材料准备　水泥选用青海水泥厂昆仑山牌５２５＃普通硅酸盐水泥。粗料　选用１—３厘米碎砾石，细集料选用自己加工的北川砂。膨胀剂选　用ＰＳＪ　Ｉ膨胀剂，替换水泥用量１０％。膨胀率经复检为４　２×　１Ｏ，满足设计要求。泵送剂选用西安产高特Ｊ砼泵送剂，经使　用其质量可靠，性能稳定，有明显的缓凝、早强效果。　４．机具准备　拱圈用砼由我公司商品砼站提供，搅拌运辅车送料．运距　不足３公里。现场摸拟试车，浇筑时间需６小时，运送能力满　足泵送要求，并能避免砼在运输过程中产生离析。　浇筑现场在南岸设置ＨＢＴ６０Ｂ型拖式砼泵一台，北岸避置　ＨＢＴ５０型拖式砼泵一台，并在北岸预备ＳＲ５２６０型砼泵车一　台．以备应急＝　５．配合比设计　为满足砼在灌注过程中的质量要求和缓凝要求，根据水泥　用量，泵送剂掺量、砼坍落度、砂率及水灰比等不同，共进行　了１３种配比试验。　通过各项指标的比较，最终选定１３号配比，技术指标：水　灰比０　４，砂率３９％，水泥用量４５８ｋｇ／ｍ　，泵送剂为水泥用量　的Ｊ　５％，坍落度２４ｃｍ，重量配合比为ｌ：Ｊ　３２：２　０４，匕天的　抗压强度４１　４Ｎｐａ，２８天抗压强度５２　１Ｍｐａ　此配合比报有关　部门审定，同意使用。对此配比在现场同条件下砼坍落度损失　进行观测，其结果：满足单根拱砼浇筑的要求（注：单拱砼浇筑　需６小时】。　６．拱圈砼茬注　为避免交通干扰，最大限度降低砼坍落度损失和保证砼输送　泵连续工作，１＃拱的砼灌注工作定在星期六卜午进行。砼灌注　采用两拱角对称进行．砼浇筑面没有超过主拱１／４跨时，两侧　浇筑高度保持同一高度（用灌注的砼量控制】。超过１／４跨后不　作。　砼灌注速度控制：５Ｏ型砼泵每小时输送砼量１５　４１立方　米、平均出口压力６　２Ｍｐａ。６０型砼泵每小时输送砼量１６　３５立　方米、平均出口压力６．９９Ｎｐａ。实际单拱砼灌注时间共计５小　时４３分。实际浇筑时环境温度为１９℃一２５．５℃．拱内最低温　度１８．５℃，最高温度２３℃。砼平均坍落受为２２　５厘米ｃ　四、拱肋砼灌注的质量控制　为及时、准确的提供主拱圈在砼灌注过程中产生的竖向和水　平方向的位移（变形】数据，在主拱圈Ｊ／２点、３／８点、１／４点五　个位置设置水平标尺，用经纬仪进行水平方向变形的观测。在　２＃、３＃　４　、５＃、６＃、７＃、８＃吊杆位置，设竖向标尺，用水准仪进行竖　向变型观测　竖向位移设计提供的理论数据为：１／４点和１／２点最大下挠　值为１　９厘米。在实际浇筑中．我们　１　５厘米控制（实际变型达　到１　５厘米时，立即进行调整），并在１／４　设置的临时支撑上设　４０　Ｉ、　Ｉ＿　置标尺，观测支撑的下降值（支撑设置在满堂支架纵梁上，为弹　性支点）。　实际浇筑过程中，观测数据表明，当拱内砼浇筑接近主拱　３／８跨点附近时，主拱１／２跨观测点开始升高，最大升高值为　１　３厘米；１／４跨观测点数值开始下降，最大值为６厘米（Ｊ／４　跨观测点设置在用钢桁架片搭设的满堂支架上，因此观测数值　应考虑支架的弹性变形。实际浇筑时此点观测值仅做参考）。　砼浇筑面超过主拱３／８跨点时，１／４观测点开始上升，最大值　（与未浇筑前此点的位置进行比较）５毫米，当砼浇筑完毕后，　１／４跨点恢复到原位。当砼面在３／８至Ｊ／４跨点之间时，１／２　观测点开始升高。升高值接近１　５厘米时，开始在事先准备好　的配重水箱中加水配重。砼面到１／４跨时开始逐渐放水卸载，　并锯除Ｊ／４点支撑约束，待主拱排气冒浆并伴有石子冒出后，　使输送泵持压５分钟．关闭进料口止流闽，砼浇筑结束。但主　拱各项数据的观测仍定时进行，至止砼初凝。实际浇筑观测数　据反应．当砼面到达１／４跨点时，１／２观测点升到最高值，其　值为３．３厘米；砼浇筑完毕后，升高值１．１厘米　在主拱砼浇筑过程中，通过对收集的竖向位移数据的分　析，发现温度影响因素很大．温度越高．变型值越大。　在浇筑过程中，主拱水平位移观测数据为：Ｊ／２点轴线最　大偏西７　５毫米；砼浇筑完毕后，１／２点恢复到偏西２　５毫　米，１／４点恢复到原位置。　五、检测　主拱砼强度达到设计强度时，对主拱圈进行超声波检测　此　桥两拱检测点共计１６２点，发现砼与主拱壁有脱落的３７点，占应　检点数的２２．８％。主拱除拱脚部分局部有０．１—４毫米的脱离　外，两拱砼均未发现空洞等缺陷。主拱砼平均强度５２　４ＭＰａ，抗折　平均强度５．９ＮＰａ，均满足设计和施工规范要求。　六、结束语　实践证明．钢管拱自下而上用砼泵灌注的方法灌注的砼密　实度高，砼强度有保证．同时泵送的管道短，不容易阻塞，是　值得推广的新工艺。采用泵送砼顶升法浇筑应注意以下事项：　１砼混合料试配应根据泵送要求和浇筑时间进行试配，选　择合适的配合比，得出试配结果。　２选择减水剂、微膨胀剂和其它外加剂用量时，在实际操　作中直严格按所选的配比进行，使砼初凝时间延长３—４小时，　而把终凝时间尽量缩短，砼坍落度控制在１８—２２厘米之间。　３．做好篪工验算。泵送混凝土是一种流态砼，具有液体性　质。泵送时砼自重将对结构产生明显的影响，所　必颓按钢结　构验算结构的强度和稳定性。　４．合理布置砼输送管道，尽量缩短其长度和减少弯头（特　别是９０。弯头】＝　５．工地动力电线路要有双回路或自发电设备．泵送砼时应　有电工和设备工程师在场。　（责任编按唐联坤）