拱肋填充混凝土頂升施工關(guān)鍵技術(shù)

史亮生 劉 杰 張騰飛 朱 征

(中國(guó)建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 451100)

1 工程概況

跨梅河干渠苑陵西路橋?yàn)閱慰?8 m的三索面鋼管混凝土系桿拱橋，上部結(jié)構(gòu)采用拱梁組合結(jié)構(gòu)體系。拱肋為3根直徑1.5 m鋼管組成的空間拱肋，拱肋內(nèi)均填充C50微膨混凝土。中拱位于豎直面內(nèi)，拱肋軸線采用二次拋物線，起拱點(diǎn)間距離75 m，拱肋矢高25 m，矢跨比1/3。邊拱拱肋位于斜平面內(nèi)，與豎直平面間夾角18.925°。邊拱拱軸線平面內(nèi)亦為二次拋物線，起拱點(diǎn)間距離75 m，拱平面內(nèi)矢高37 m，矢跨比1/2.027。邊拱與中拱間采用斜拉桿連接，邊拱與邊拱間通過水平拉索相連。拱肋內(nèi)設(shè)置環(huán)向加勁構(gòu)造為內(nèi)孔828 mm的20 mm加勁板，周邊設(shè)8孔直徑為50 mm的半圓過漿孔，加勁板常規(guī)間距為2 m，在吊耳部位加密。

2 施工關(guān)鍵技術(shù)

拱肋內(nèi)設(shè)置環(huán)向加勁板間距較密，會(huì)增大泵送阻力。一方面在選用泵送設(shè)備時(shí)，選擇泵送工作壓力較大的輸送泵，泵送管路選擇最優(yōu)，減少泵管彎頭數(shù)量，以減小泵送過程中的壓力損失；一方面在設(shè)計(jì)同意的情況下，根據(jù)計(jì)算在一定高度設(shè)置送料口，以防泵送過程中堵管作為備用送料口?；炷另斏扇∫淮螌?duì)稱頂升的方式，先中拱2臺(tái)泵車對(duì)稱頂升，待養(yǎng)生7 d后進(jìn)行邊拱混凝土頂升。頂升過程中隨著混凝土高度的增加，混凝土勢(shì)能增加，存在回流趨勢(shì)，因此在混凝土泵與拱肋輸送口處鋪設(shè)一定長(zhǎng)度的水平管道，以保證有足夠的阻力阻止混凝土回流。

泵車選用：本車數(shù)量滿足對(duì)稱頂升，且備用2臺(tái)。泵車性能良好，每小時(shí)泵送混凝土75 m3，泵口壓力18 MPa以上，壓力計(jì)算時(shí)考慮了鋼管拱內(nèi)摩擦系數(shù)大于輸送管且混凝土在鋼拱內(nèi)坍落度隨時(shí)間增長(zhǎng)而減小，鑒于目前尚無頂升混凝土壓力的相關(guān)計(jì)算方法，本項(xiàng)目參見JGJ/T—2011混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程中輸送管道壓力損失計(jì)算公式，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)計(jì)算泵送所需壓力值。

混凝土在水化過程中會(huì)放出大量的熱量，對(duì)拱肋表面的油漆有很大的影響，加之混凝土內(nèi)部散熱不好，會(huì)形成混凝土內(nèi)部缺陷。在施工中一定要有相應(yīng)的表面降溫措施，我部采用在拱肋表面用土工布全面覆蓋，頂升后立即用水將土工布淋濕的方法降低拱肋表面溫度，以減小混凝土的水化熱對(duì)拱肋油漆的損害。

3 關(guān)鍵參數(shù)確定

3.1 混凝土的選擇

拱肋填充混凝土配合比除滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度和耐久性的要求外，在混凝土拌合時(shí)應(yīng)加入減水劑、膨脹劑，使混凝土拌合物泌水率減小，含氣量增大，和易性改善，減小混凝土的干縮，從而滿足可泵性要求，減少混凝土失水后的干縮而在拱肋中形成空隙。

3.2 輸送泵的選擇

頂升過程中，混凝土在拱肋中呈泉涌狀提升，泵的工作壓力與泵的性能、狀況、泵送高度、泵送水平距離、混凝土拌合物的坍落度及和易性有關(guān)。施工前根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況計(jì)算泵送壓力，本工程選用泵送壓力為100 MPa的10018型,9018型輸送泵。

3.3 泵管安裝

在兩側(cè)拱腳以上30 cm處設(shè)置一個(gè)送料口，送料口比泵管大5 mm，采用泵管與拱角焊接牢固。在泵管的設(shè)置時(shí)，泵送管路選擇最優(yōu)，減少泵管彎頭數(shù)量，以減小泵送過程中的壓力損失。泵管進(jìn)送料口后設(shè)置彎頭，使進(jìn)料與拱肋平行，以防進(jìn)料時(shí)混凝土拌合物直接沖擊拱肋，而減小泵送壓力。

為防止混凝土拌合物回流，在進(jìn)料口處設(shè)置一個(gè)插契式止流裝置并加設(shè)密封圈。在拱肋頂部正上方按設(shè)計(jì)要求設(shè)置直徑為20 cm的排氣孔高1.5 cm，以保證拱肋內(nèi)氣體排放以及澆筑最后拱肋頂部混凝土密實(shí)。

4 施工階段

1)施工順序：根據(jù)圖紙要求，先施工中拱后兩側(cè)邊拱同時(shí)施工。中拱采用兩臺(tái)輸送泵從拱腳同時(shí)泵送，邊拱同時(shí)采用四臺(tái)輸送泵從兩側(cè)拱腳同時(shí)泵送(現(xiàn)場(chǎng)備用一臺(tái)輸送泵)。

2)施工過程：混凝土頂升前檢查輸送泵的狀態(tài)、性能，混凝土拌合物的坍落度及和易性是否滿足要求，以確保施工正常進(jìn)行。泵送過程中安排人員在拱肋上檢查澆筑高度，保證兩側(cè)澆筑同步。泵送時(shí)禁止外部振搗，以防泵壓急劇上升影響泵送?；炷涟韬衔锕?yīng)要及時(shí)，確保泵送過程連續(xù)無中斷，供應(yīng)也不能過快，防止拌合物坍落度損失過大。泵送至拱肋頂部排氣孔外溢均勻混凝土拌合物后停止泵送，并持壓5 min以上后關(guān)閉止流裝置，頂升施工完畢。

3)施工測(cè)量監(jiān)控：采用一臺(tái)檢定合格的TS06型萊卡全站儀、一臺(tái)檢定合格的PSZ1蘇一光水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控。測(cè)量人員按經(jīng)監(jiān)理工程審批后的測(cè)量方案中的布點(diǎn)要求布設(shè)測(cè)量點(diǎn)，在頂升前、頂升過程中、頂升后測(cè)量數(shù)據(jù)并做好記錄，如發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)分析原因。

4)養(yǎng)護(hù)：結(jié)構(gòu)表面用土工布覆蓋，頂升后立即用水將土工布淋濕并保持7 d以上，養(yǎng)護(hù)15 d以上。

5 檢查驗(yàn)收

當(dāng)拱肋混凝土強(qiáng)度經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，用超聲波對(duì)拱肋內(nèi)混凝土進(jìn)行密實(shí)度檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)有混凝土不密實(shí)、空隙，應(yīng)進(jìn)行高壓注漿處理。本工程在檢測(cè)中未發(fā)現(xiàn)拱肋中有空隙、混凝土不密實(shí)現(xiàn)象。

6 結(jié)語

本次頂升施工過程連接無間斷，工程質(zhì)量良好，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。通過上述分析和總結(jié):

1)混凝土拌合物的坍落度及和易性是頂升工藝的重要因素，應(yīng)嚴(yán)格控制并在施工過程中設(shè)專人記錄，確保在要求范圍內(nèi)。

2)泵送管路選擇最優(yōu)，減少泵管彎頭數(shù)量，以減小泵送過程中的壓力損失；泵送管質(zhì)量要可靠，泵送管與拱肋焊接、管節(jié)連接、管節(jié)固定要牢固，確保在泵送過程中不會(huì)出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。

3)泵送至拱肋頂部排氣孔外溢均勻混凝土拌合物后停止泵送，并持壓5 min以上后關(guān)閉止流裝置，以確保拱肋頂部混凝土密實(shí)。

4)頂升后立即用水將土工布淋濕，減小混凝土水化熱對(duì)拱肋表面的油漆的影響。

5)施工過程中，安排在拱肋上檢查的人員應(yīng)該佩戴好安全帶、安全帽，確保工人安全施工。