摘要：本文結(jié)全工程實(shí)例，詳盡的論述了鋼管混凝土澆注施工技術(shù)的工藝特點(diǎn)、適用范圍、工藝原理、施工工藝流程及混凝土泵送頂升技術(shù)操作要點(diǎn)等內(nèi)容。通過(guò)施工實(shí)踐，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)數(shù)據(jù)，可為類(lèi)似工程的施工起到一定的借鑒作用。

　　關(guān)鍵詞：鋼管,混凝土,頂升,技術(shù)

　　前言

　　內(nèi)蒙古霍林河跨304國(guó)道棧橋工程，為中承式鋼管混凝土筒支系桿拱橋，拱肋跨度為46m,矢高為17.29m，矢跨比為1/2.66。全橋共設(shè)兩榀鋼管混凝土拱，拱肋直徑為Φ1200mm,鋼管壁厚為14mm,鋼管拱肋內(nèi)填充C50微膨脹混凝土，每榀拱肋設(shè)7根吊桿，順橋向每隔5.0m設(shè)置一道橫梁，橫梁懸吊于吊桿下方。

　　鋼管混凝土泵送澆注主要是自下而上的泵送頂升壓注工藝。對(duì)鋼管混凝土而言，采用泵送頂升工藝更能保證混凝土密實(shí)性，為目前鋼管混凝土灌注普遍采用的方法。

　　1工藝特點(diǎn)

　　泵送混凝土施工能一次連續(xù)地完成水平或垂直輸送，尤其對(duì)于一些場(chǎng)地狹窄和有障礙物時(shí)，用其他運(yùn)輸設(shè)備難以直接靠近的施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土泵更能有效地發(fā)揮作用，提高效率。其工藝特點(diǎn)如下：

　�。�1）可長(zhǎng)距離壓送，減小運(yùn)輸混凝土路程。

　�。�2）混凝土泵的輸送能力強(qiáng)、速度快、能加快施工進(jìn)度、縮短工期、提高效率。

　　2適用范圍

　　適用于鋼管混凝土頂升灌注，也可部分用于其他泵送混凝土施工。

　　3工藝原理

　　鋼管混凝土結(jié)構(gòu)即在鋼管內(nèi)填充混凝土，將兩種不同性質(zhì)的材料組合成整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)。其作用原理是通過(guò)鋼管對(duì)管內(nèi)混凝土的“套箍”作用處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土的承載力大大提高。同時(shí)鋼管在施工中具有模板及受力鋼筋的作用，可以節(jié)省大量模板和繁重的鋼筋加工、安裝工作。因此鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在拱橋中使用率較高，也常被大跨徑結(jié)構(gòu)所采用。

　　4混凝土泵送頂升技術(shù)基本原則

　　（1）灌注混凝土前檢查各接頭的密封情況，防止法蘭漏氣導(dǎo)致壓力損失。并在拱頂反壓管內(nèi)注入清水沖洗鋼管，對(duì)鋼管進(jìn)行清潔和潤(rùn)滑，在鋼管拱腳開(kāi)孔，將沖洗水排放干凈。

　�。�2）在混凝土拌和車(chē)第一次裝料前，用水泥砂漿潤(rùn)滑輸送管，以避免影響混凝土坍落度的損失。

　�。�3）壓注混凝土應(yīng)遵循勻速對(duì)稱(chēng)，慢送低壓的原則，確保兩半側(cè)混凝土同時(shí)對(duì)稱(chēng)壓注，其頂面高差不大于1m。

　�。�4）壓注時(shí)兩邊安排專(zhuān)人觀測(cè)混凝土到達(dá)位置，當(dāng)兩側(cè)混凝土快相接時(shí)，控制壓注速度，使兩側(cè)混凝土慢速對(duì)稱(chēng)上升，直到壓滿(mǎn)。

　�。�5）拱頂反壓管排出混凝土后，連續(xù)泵送混凝土，直至排除合格的混凝土，以確�；炷�土的密實(shí)度。

　�。�6）混凝土頂升作業(yè)完成后，在拱頂反壓管內(nèi)用插入式振搗棒振搗混凝土不再冒泡下沉后，立即關(guān)閉止流閘閥，避免混凝土倒流形成空洞。

　　5拱肋混凝土灌注施工工藝流程

　　拱肋各部分焊接完成并檢驗(yàn)合格后，澆注拱腳封閉混凝土和鋼管混凝土壓注。采用泵送頂升法施工，每個(gè)拱腳各安置一臺(tái)輸送泵，泵送由拱腳開(kāi)始連續(xù)、對(duì)稱(chēng)壓注。壓注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制泵壓和泵速，保證混凝土灌注對(duì)稱(chēng)�；炷�土頂升灌注工藝流程如圖1所示。

　　圖1混凝土頂升灌注工藝流程如

　　6拱肋混凝土灌注施工要點(diǎn)

　　（1）拱肋混凝土灌注順序

　　通常情況下按照設(shè)計(jì)要求順序進(jìn)行灌注，若設(shè)計(jì)無(wú)要求，則按先下后上、先內(nèi)后外的順序進(jìn)行灌注。

　　（2）混凝土配合比的選擇

　　鋼管混凝土宜采用半流動(dòng)性微膨脹緩凝混凝土，配合比設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

　�。�1）粗骨料的最大粒徑與輸送管徑之比規(guī)定：泵送高度50~100m時(shí)，粗骨料最大粒徑與管徑之比宜為1:3~1:4；泵送高度在100m以上時(shí)，宜為1:4~1:5。

　�。�2）針片狀顆粒含量不宜大于10%。對(duì)于泵送高程較高尤其是C50以上混凝土?xí)r，針片狀顆粒要盡可能減少，C60~C80混凝土應(yīng)不大于5%，這樣可有效地防止混凝土堵塞。

　�。�3）細(xì)骨料宜采用中砂，通過(guò)0.315mm篩孔的砂不應(yīng)少于15%。

　�。�4）水灰比應(yīng)小于0.35，坍落度,以18~20cm最佳，具體可經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。

　�。�5）加入減水劑增加流動(dòng)性。減水劑宜選擇FDN型，在相同水灰比時(shí)，可提高強(qiáng)度20%左右，也可選擇YJ-2型、UNF2型減水劑，減水劑摻加量約為水泥量的0.9%~1.2%。

　�。�6）10s時(shí)相對(duì)壓力泌水率不宜超過(guò)40%。

　�。�7）加微膨脹劑以抵消混凝土收縮。微膨脹劑可選用UEA，摻入量約為水泥量的10%~20%（具體用量可根據(jù)產(chǎn)品情況試驗(yàn)確定）。

　�。�8）可加5%（水泥量）的二級(jí)粉煤灰，以增加和易性，降低水化熱。粉煤灰用量最大不超過(guò)10%。

　�。�9）應(yīng)加入緩凝劑延長(zhǎng)初凝時(shí)間，一般鋼管的混凝土灌注完成時(shí)間，不得超過(guò)第一盤(pán)入管混凝土的初凝時(shí)間。

　�。�10）配合料強(qiáng)度應(yīng)為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的1.1~1.15倍。

　�。�3）輸送泵的選擇和設(shè)置

　　輸送泵選型的原則為：性能可靠，保證連續(xù)灌注，一般應(yīng)有備用泵；輸送泵的額定揚(yáng)程應(yīng)大于1.5倍灌注頂面高度；輸送泵的出口泵壓不宜超過(guò)規(guī)范要求，以免鋼管被壓裂。

　　輸送泵的選擇和設(shè)置應(yīng)根據(jù)其泵送高差和距離設(shè)置成一級(jí)泵送或二級(jí)泵送。若采用二級(jí)泵送，第二級(jí)泵宜設(shè)在拱腳附近，先由一級(jí)泵站將混凝土泵送至二級(jí)泵站，再由二級(jí)泵站從兩端拱腳一次性連續(xù)泵送到拱頂。

　�。�4）灌注孔設(shè)置

　　灌注孔孔徑宜采用與混凝土輸送管等直徑，其方向向上，與鋼管軸線成30°左右的角度�；炷�土輸送管與鋼管灌注管用法蘭盤(pán)連接，并設(shè)止流閥。

　�。�5）排氣孔、搗固孔設(shè)置

　　排氣孔、搗固孔應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，設(shè)計(jì)無(wú)要求則可沿拱肋由拱腳向拱頂走向每隔20~30m在拱背設(shè)置一個(gè)排氣孔。

　�。�6）反壓孔的設(shè)置

　　為了保證混凝土灌注密實(shí)和質(zhì)量，應(yīng)在拱背設(shè)置反壓孔。反壓孔位置焊接長(zhǎng)1.5m左右，直徑100mm的鋼管，用于排除浮漿并發(fā)揮反壓作用。

　　（7）拱肋混凝土的拌和及運(yùn)輸

　　混凝土的拌制是混凝土技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)混凝土的質(zhì)量將產(chǎn)生重要影響，尤其是高強(qiáng)高性能混凝土（HSPC）和泵送混凝土。首先應(yīng)根據(jù)配合比要求選好原材料，并進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)量。所用的計(jì)量器必須定期送檢。攪拌過(guò)程中對(duì)各種材料的數(shù)量要控制在允許偏差范圍內(nèi)。攪拌時(shí)要注意投料順序，控制最小攪拌時(shí)間。卸料后要控制混凝土的出機(jī)溫度與坍落度并檢查和易性與均勻性。

　　混凝土的運(yùn)輸能力應(yīng)適應(yīng)混凝土的凝結(jié)速度和澆注速度的需要，使?jié)沧⒐ぷ鞑婚g斷并使混凝土運(yùn)到澆注地點(diǎn)時(shí)仍保持均勻性和規(guī)定的坍落度。

　�。�8）混凝土泵送施工

　　泵送混凝土前，先泵送1.5m³水泥砂漿潤(rùn)滑管道，再連續(xù)泵送混凝土。泵送由拱腳開(kāi)始連續(xù)、對(duì)稱(chēng)直至壓注完成。壓注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制泵壓和泵速，保證混凝土對(duì)稱(chēng)灌注和對(duì)稱(chēng)加載。灌注混凝土?xí)r，利用鐵錘敲擊鋼管聽(tīng)音的方法確定混凝土的灌注位置。對(duì)稱(chēng)灌注混凝土，確保兩半肋進(jìn)度差不超過(guò)2m。

　　安排專(zhuān)職技術(shù)人員嚴(yán)格管理每盤(pán)混凝土進(jìn)料情況，砂石料必須計(jì)量準(zhǔn)確�；炷�土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)作坍落度抽檢，保證泵送前混凝土的坍落度控制在18~22cm內(nèi)及和易性、可泵性自密實(shí)性良好。

　　拱肋混凝土灌注時(shí)，對(duì)拱肋軸線、高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有異常情況，應(yīng)立即停止施工，采取相應(yīng)措施及時(shí)處理。

　　混凝土應(yīng)連續(xù)供應(yīng)，當(dāng)混凝土出現(xiàn)間斷時(shí)，應(yīng)留一車(chē)混凝土每隔5min泵送一次打養(yǎng)護(hù)，直到下車(chē)混凝土到來(lái)。輸送泵料斗必須有足夠的混凝土，防止無(wú)混凝土空泵而泵入空氣到管中，引起堵管，或鋼管內(nèi)混凝土進(jìn)入空氣而形成空洞，影響混凝土質(zhì)量，或因壓縮空氣產(chǎn)生高壓造成鋼管壁破裂。

　　當(dāng)反壓管冒漿時(shí)，應(yīng)繼續(xù)壓注混凝土，直到浮漿全部排完，出現(xiàn)合格的混凝土?xí)r，方可停止泵送混凝土。

　　混凝土泵送完后，立即關(guān)閉切止閥門(mén)，拆除輸送管，進(jìn)行清洗。

　　混凝土灌注完后，應(yīng)對(duì)鋼管表面淋水降溫，以保證混凝土的質(zhì)量。

　　澆注孔在拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%后，切除導(dǎo)管外露部分，并將該處原先切割下來(lái)的圓板倒坡口回位，焊好并打磨平順光滑。

　　7泵送安裝過(guò)程中的監(jiān)測(cè)監(jiān)控

　　混凝土澆注工程中應(yīng)對(duì)拱腳、1/4L、1/8L、拱頂位置高程、拱軸線變化、焊縫觀測(cè)、拱肋應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。

　　8鋼管混凝土檢測(cè)

　　拱肋混凝土壓注完成，在規(guī)定的齡期后，用超聲波檢測(cè)每根鋼管拱腳、L/8、L/4、3L/4，拱頂以及鋼管拱肋接頭位置處等斷面。參照《超聲波檢測(cè)混凝土缺陷技術(shù)規(guī)程》及《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》進(jìn)行隨機(jī)檢測(cè)，并對(duì)不同階段灌注的混凝土進(jìn)行鉆孔檢查，對(duì)不密實(shí)的部位，進(jìn)行鉆孔、壓漿、從新焊接處理。

　　9技術(shù)措施

　　（1）混凝土的控制

　　以使用減水劑、礦物摻和料為主要特征的泵送混凝土往往會(huì)頻繁發(fā)生早期裂縫。而泵送混凝土早期性能的特殊性決定了對(duì)其養(yǎng)護(hù)的特殊性，采用早期養(yǎng)護(hù)，尤其是確保一定的相對(duì)濕度對(duì)于早齡期收縮有一定的抑制作用。

　�。�2）泵送過(guò)程控制

　　①混凝土的壓送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，盡量避免中斷。在有計(jì)劃的中斷壓送時(shí)，應(yīng)預(yù)先確定暫停澆注的位置，中斷時(shí)間以不超過(guò)初凝時(shí)間為宜。

　�、谠诒盟桶l(fā)生問(wèn)題或泵壓上升時(shí)，應(yīng)降低壓送速度或使泵反泵，并敲打輸送管以防堵塞，同時(shí)在一定時(shí)間由拱頂反壓管內(nèi)注入水泥潤(rùn)滑鋼管壁，減少混凝土摩阻力。

　　③混凝土輸送發(fā)生堵塞后，除應(yīng)使泵反泵，確定管道中壓力已降低，再打開(kāi)管路排出堵塞物外，還應(yīng)檢查并調(diào)正管道以避免再次堵塞。

　　10澆注施工過(guò)程中注意事項(xiàng)

　　（1）配料時(shí)應(yīng)對(duì)外加劑嚴(yán)格控制計(jì)量，并按順序投放；在澆注現(xiàn)場(chǎng)，隨時(shí)檢測(cè)控制混凝土坍落度；按規(guī)范要求制作相應(yīng)數(shù)量的試塊。

　�。�2）泵送混凝土?xí)r，應(yīng)使料斗內(nèi)經(jīng)常保持2/3的混凝土，以防止吸入空氣，導(dǎo)致堵管。

　　（3）拱肋混凝土壓注前、后及施工中，測(cè)量人員測(cè)量上吊桿錨墊板頂標(biāo)高、上下弦管位置變化情況，以指導(dǎo)施工。

　�。�4）由于拱肋混凝土灌注要求對(duì)稱(chēng)施工，兩臺(tái)泵車(chē)的指揮人員必須密切配合，嚴(yán)格控制其灌注速度，保證兩端同步進(jìn)行。

　�。�5）宜選擇一天中溫度最高的時(shí)間段進(jìn)行灌注，此時(shí)鋼管的膨脹率最大，混凝土泵送量最多，并按規(guī)范要求在適宜的環(huán)境溫度下泵送。

　�。�6）對(duì)于多跨鋼管拱，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的順序進(jìn)行灌注，如設(shè)計(jì)無(wú)要求，宜先灌主跨，同時(shí)交叉灌注兩邊跨。

　　11結(jié)束語(yǔ)

　　隨著高強(qiáng)度鋼材的出現(xiàn)，鋼管混凝土拱橋的跨度越來(lái)越大，混凝土的灌注工藝也隨之越來(lái)越復(fù)雜。其質(zhì)量的保證取決于優(yōu)質(zhì)合格的原材料、科學(xué)合理的配合比設(shè)計(jì)、性能可靠并滿(mǎn)足施工要求的設(shè)備等。在不同條件下，配置微膨脹、自密實(shí)、早強(qiáng)、高強(qiáng)度、緩凝、高流態(tài)及可免除振搗的混凝土，將成為鋼管混凝土施工的一個(gè)發(fā)展方向。

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