拱肋钢管混凝土泵送砼施工方案.docx
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拱肋钢管混凝土泵送砼施工方案
拱肋钢管混凝土泵送砼施工方案
跨XXX1-72m系杆拱
拱肋钢管混凝土泵送砼施工方案
一、工程简况
XXX桥XXX墩设计为1-72m系杆拱主梁采用预应力混凝土梁。
设计为双线，线间距5.0m。
桥位于纵坡为-7.25‰、平面位于缓和曲线上（R=2200m）。
拱肋采用钢管混凝土叠拱，拱管直径1.0m，管壁厚16mm。
上拱管失高15.5m，失跨比1/4.645，下拱管失高14.0m，失跨比1/5.143,上下拱管中心线拱脚处高度差1.5m，拱顶高度差3.0m。
拱管内灌注C50补偿收缩混凝土，压注量为211.5m3。
拱轴线采用二次抛物线，上下拱管之间设置联杆，联杆为1000*500mm（圆端处圆弧直径为500mm），厚度为30mm的圆端型钢管，联杆内不灌注混凝土；两拱肋中心距13.9m，拱肋之间的横向风撑采用外径0.85m的钢管，斜向风撑采用外径0.7m，的钢管，中间设一道米字形横撑，两端各设一道K形横撑；横撑内不灌注混凝土，其外表面需做防腐处理。
梁上吊点间距5.0m，全桥共设11对吊杆。
拱脚高5m，横桥向宽1.6m，拱脚位置处系梁顺桥向7.8m范围设成实体段，横桥向宽度为15.5m,截面渐变处设倒角或过渡段。
系梁浇筑C50混凝土量为1641.3m3。
拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，钢管外径为1000mm，钢管采用δ=16mm的钢板卷制而成。
吊杆上部锚固于下拱管顶部，下部锚固于主纵梁梁底。
拱肋混凝土由于系杆拱跨越北塘河（路），采用先梁后拱法施工。
桥梁总体布置见下图。
拱肋钢结构分为主拱钢结构、横撑、K撑及附属钢结构，总重约为236.3吨。
拱脚加劲板（Q345qD）4.9t，Q235钢材5.4t；拱肋（Q345qD）钢板155.4t，加劲Q235qD钢材13.2t；横撑、K撑（Q345qD）钢材48.8t；吊杆及锚箱（Q345qD）钢材13.7t。
其中第一阶段水平长度9.9m,单重约8.7t；第二阶段水平长度10.0m，单重约17.4t；第三阶段水平长度15.0m，单重约20.3t；合拢段5.0m，单重约7.6t。
二、编制依据
1．《XXX桥——跨度：
72m系杆拱》（XXX客专施（桥）-1-VII）；
2.《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CSEC28:
90）；
3.《XXX桥——跨XXX1-72m系杆拱施工方案》。
三、施工工艺综述
钢管混凝土灌注是钢管拱桥施工一道关键的工序，保证钢管混凝土的灌注质量是保证钢管混凝土拱肋安全受力的一个关键环节。
钢管混凝土用输送泵泵送顶升法灌注，必须要保证顺利进行，一气呵成。
为使钢管混凝土在灌注后达到密实，并具有收缩补偿性，混凝土强度满足设计要求，必须在混凝土的试配、制作、钢管混凝土的灌注等方面，精心组织，科学施工。
根据对称与均衡加载原则，以拱顶为对称中线组织钢管混凝土的灌注施工。
为保证拱肋混凝土的密实性，采用在拱肋两端泵送浇筑钢管拱肋混凝土的泵送顶升压注浇筑方法，灌注时由输送泵将混凝土连续不断地自下而上压入钢管拱内，且不需振捣，直至管顶冒出混凝土使管内混凝土密实为止。
四、施工计划及总体布置
4.1.施工计划和施工流程
单片拱肋泵送砼量105.7m3，单片拱肋混凝土灌注计划4小时完成，全桥拱肋钢管混凝土灌注计划1天完成。
结合实际进度，拱肋钢管混凝土灌注按以下流程施工：
左侧上拱肋→右侧上拱肋→左侧下拱肋→右侧下拱肋。
4.2.主要机具设备
序号
设备名称
吨位或容量
数量
备注
1
高压固定泵
30m3/h
3台
一台备用
2
砼运输搅拌车
8m3
5辆/拱
确保连续供料、一辆备用
3
电焊、切割机
2台
4
高压水枪
2把
5
对讲机
4个
6
榔头
4把
敲击钢管
7
照明灯
10
满足照明需要为佳
4.3.劳动力安排
序号
工种
数量
工作岗位
1
总指挥
1
指挥、协调
2
质量负责人
2
质量控制
3
现场施工负责人
2
施工组织
4
砼拌制控制
2
5
砼运输联络
2
记录混凝土盘数、方量
6
安全员
2
安全管理
7
搅拌楼司机
2
8
泵车司机
4
9
输送泵司机
2
10
紧、装、拆管、清洗工
8
11
关闭截止阀工
2
12
拱顶混凝土观察
1
13
钢管拱表面混凝土清洗工
2
14
电工
1
15
测量员
4
监测主桥墩项位移、轴线横向偏位、拱圈高程、对称点高差
4.4.施工准备
（1）施工前组织大范围的技术交底，由总工程师向有关技术人员、作业人员作详细的讲解，使参加混凝土泵送的所有人员心中有数，施工操作得心应手。
（2）各种原材料特别是混凝土外加剂应准备充足，进场时须附技术证明书和出厂合格证，进场后试验部门应予以抽检，合格后方可使用。
（3）在钢管拱肋上安装供水管，以作施工时混凝土降温，溢出混凝土冲洗及泵送前湿润冲洗泵管和拱肋钢管之用。
（4）混凝土泵送顶升前，现场各机械设备特别是对拌和楼、输送泵进行全面检查和维修。
（5）施工前，将拱肋顶面的标志点标识清楚，方便混凝土泵送时准确判断混凝土顶面上升高度,拱肋顶面的标志点按从低端压注孔位置按近似9.44m弧长对称用红油漆标识于拱肋上。
（6）随着混凝土在钢管内上升，管内的空气密度将不断增大，为减小空气压力，在钢管顶面每隔30m开孔排气。
（7）混凝土泵送根据实际进度提前作好气温测定工作，选择当日气温较低时间进行，以减小混凝土坍落度的损失。
（8）现场进行的拱肋钢管焊接接头，应在监理工程师监督下进行超声波检查焊缝，质量合格后方可泵送混凝土。
五、钢管混凝土泵送顶升
5.1.钢管混凝土泵送顶升工艺方法
钢管内混凝土灌注是本工程施工中的质量控制关键工作，其灌注质量的好坏将直接影响到拱桥的使用功能。
在施工过程中，主要可能产生以下几项质量缺陷：
（1）空腔：
由于灌注过程中排气不良或灌注间断而残留在混凝土内的空气造成；
（2）收缩缝：
由于混凝土水灰比过大、水泥用量过多、微膨胀量不足造成；
（3）混凝土与管壁局部粘结不良：
由于管内壁存在垃圾锈蚀，以及钢材和混凝土二种材料收缩不均匀所致；
（4）混凝土离析：
由于配料不好、骨料堆积或抛投灌注造成；
（5）混凝土疏松不密实：
由于泵压不足、灌注速度过快造成。
而由于混凝土的收缩性，如何保证混凝土与钢管管体的有效结合，成为控制浇筑质量的重要环节。
为保证拱肋钢管混凝土的密实性，采用在拱肋两端泵送浇筑拱肋钢管混凝土的泵送顶升压注浇筑方法，灌注时由混凝土输送泵将混凝土连续不断地自下而上压入钢管拱内，且不需振捣，直至管顶冒出混凝土使管内混凝土密实为止。
因此，混凝土需具备良好的流动性和可泵性，其施工配合比应能保证混凝土在泵送后6小时内仍保持一定的流动性，8-10小时初凝。
5.2.钢管混凝土泵送顶升施工工艺流程
钢管混凝土灌注施工工艺流程为：
C50微膨胀混凝土配制→开设排浆口→焊接进料短管→布设输送泵管→人工浇筑进料管以下区段混凝土（拱脚第二次混凝土浇注时完成）→压注清水湿润输送泵管→泵送高标号砂浆→对称泵送C50微膨胀混凝土→从拱顶排浆孔振捣混凝土→关闭防回流截止阀→清洗泵管完成泵送。
拱肋钢管砼的灌注顺序为：
左侧上拱肋→右侧上拱肋→左侧下拱肋→右侧下拱肋。
单片单根拱肋必须在2小时内灌注完毕。
5.3.C50微膨胀混凝土配制
为保证混凝土能充满钢管，密实，混凝土必须具有无收缩补偿的性能，即微膨胀性。
钢管拱混凝土特殊的施工工艺，要求混凝土在不加振捣的情况下自密实成型具有低气泡、高流动性、坍落度要求18～22cm，粗骨料在顶升过程中不能因自身重力而下落，否则会造成顶升压力过大而失败。
在设计混凝土配合比过程中碎石应稍微呈悬浮状态，不能下沉，而且还要防止离析，2小时坍落度损失<3cm。
为能连续泵送，要求混凝土具有延后初凝的性能，初凝时间在8个小时以上。
出于工期方面的考虑和现场施工的张拉要求，要求混凝土在浇注后能尽快地达到张拉的要求，混凝土具有早强性，要求5天强度≥85%混凝土的设计强度。
5.3.1.混凝土的技术要求
（1）坍落度18～22cm，扩散度420～620mm
（2）坍落度损失1h≤20mm（损失量）
（3）初凝时间≥8h
（4）混凝土水中28天膨胀率要求2～6×10-4；
（5）试配强度：
fcuo=fcuk+1.645σ=50+1.645×6=59.87MPa
5.3.2.原材料的确定
材料名称
厂家名称
材料品种
材料规格
水 泥
浙江金首水泥
P·0
42.5
粉煤灰
邹城鲁源微珠开发有限公司
/
Ⅰ级
砂子
临海锦丰、赣江中砂
河砂
中砂
碎石
富阳市渔山乡许关六砂场
碎石
5～20mm
膨胀剂
天津豹鸣股份有限公司
混凝土膨胀剂
HCSA
外加剂
浙江五龙化工股份有限公司
高效减水剂
ZWL-A-IX
水
自来水
拌合水
/
5.3.3.钢管C50混凝土配合比
C50
理论配合比
1：
0.27：
0.11：
2.07：
2.75：
0.41：
0.018
每m3混凝土用料量（Kg）
强度
等级
水泥
粉煤灰
HCSA膨胀剂
细骨料
粗骨料
水
密实剂
外加剂
5-10mm
10-20mm
ZWL-A-IX
C50
363
97
40
753
299
698
150
/
6.5
5.4.泵送设备的配置
泵送设备及其能力要求：
每次泵送均在两端布置1台高压固定式混凝土输送泵同步进行泵送。
每台泵车平均每小时泵送30m3混凝土，考虑一些其他因素，每片拱肋单根计划在2小时内完成泵送。
输送泵的系统泵压一般在8MPa左右，不能超过16MPa，防止爆管。
综合以上各项因素，选用三台HBT-60型高压固定式混凝土输送泵作为泵送机械，其中一台作为备用泵。
运输车辆配备：
共配备5辆混凝土搅拌车，同时配备1台备用，随时根据施工实际情况作出调整，以保证拱肋钢管混凝土连续浇筑。
混凝土搅拌设备：
设有一座拌和站，在开始搅拌前，对所有搅拌设备、发电设备和水处理设备进行施工前全面检验调试，认为具备施工能力后才开始进行施工。
另外，还需配备两台高压水枪，以便混凝土从出浆孔冒出后，随即清洗拱身。
5.5.灌注管、排气管及冒浆孔的布置
吊装前应在拱肋上焊接完拱肋混凝土灌注管、排气管及冒浆孔。
单侧单根拱肋设置二个灌注孔，于拱肋对称中心线对称设置在拱肋上部管壁，灌注孔与拱肋轴线成30°角，。
沿拱肋轴线上设置二个冒浆孔，在跨中位置附近设置。
排气管及冒浆孔直径为20cm，灌注砼时，留出砼后立即用木楔封堵。
钢管拱内砼强度达到设计50%后，可拆除钢管拱肋上的灌注管、排气管及冒浆孔，所有的施工用孔均用原来切割下来的钢板复原焊接封闭。
5.6.泵管的布置
泵管采用直径为125mm高压管，由搅拌站派专职技术人员进行排定。
在压注孔的位置及管道线路上，搭设支架专门用于架设混凝土输送泵管，保证管道的稳固性，并尽量减少弯头。
在泵管对接前，仔细检查管内壁是否清洁，接头和密封圈是否完好，以确保不会在泵送过程中发生堵塞、爆裂和泄露现象。
对接好后，对输送管还要逐节检查，以确保管节接口严密，杜绝混凝土顶升过程中发生脱管现象。
另外，为防止意外发生，在现场配备同样长度数量的泵管、弯头和密封圈一套作为备用，对备用管道的更换要先行试验，熟练掌握。
泵管安装好后，禁止人员在管道上行走。
在混凝土浇注前，应在压浆管上设置防回流截止阀（法兰盘），并对压浆管与拱肋钢管及法兰盘接口的焊缝作加劲处理。
5.7.人工浇筑压浆管以下区段混凝土
人工浇筑压浆管（低端压注管）以下区段混凝土即拱脚第二次混凝土浇注时拱脚段拱肋有2m的拱肋钢管混凝土须灌注。
该区段混凝土直接采用输送泵输送，插入式振捣器振捣。
施工前在距拱肋与拱脚接触界面上50cm处拱背轴线上开直径25cm的圆孔，作为拱肋钢管混凝土通过此孔输送，插入式振捣棒也通过此孔伸入振捣，确保拱肋混凝土密实。
混凝土灌注后顶面应比压浆管口低40～50cm，以免后续钢管混凝土泵送时集料分离，造成混凝土不密实、蜂窝、麻面等质量问题。
5.8.泵管水密试验及管内废渣清除
泵送混凝土前将压浆管上的防回流截止阀关闭，在输送泵料斗内装清水泵送，检查泵管是否有漏气现象，另外，用清水从拱顶排气管注入，对钢管内所有废渣及锈迹完全清洗，并由拱脚段的排渣孔（直接利用拱脚第二次混凝土浇注时在距拱肋与拱脚接触界面上50cm处拱背轴线上开直径10cm的圆孔作排渣孔，）排出，清洗完后封固排渣孔。
5.9.泵送高等级砂浆
在泵送混凝土之前先泵送2m3高等级砂浆润泵管，主要作用是湿润管道减小混凝土泵送阻力，注意砂浆不得进入钢管拱内。
5.10.泵送C50微膨胀混凝土
浇注时间选择一天中温度较低时进行。
拱肋采取全跨度从两侧拱脚处对称地连续浇筑，并在拱脚混凝土初凝前全部完成。
钢管拱灌注时按照如下步骤及要求进行：
（1）混凝土拌制时各种组成材料应计量准确，外加剂宜拌制成均匀溶液加入拌和，每盘净拌时间不得少于2分钟。
（2）泵送混凝土拌制时，试验室应有专门人员值班，并随时根据收集实际含水量等施工条件的变化适当调整混凝土施工配合比。
（3）混凝土坍落度出料时须大于20cm，泵送时须大于18cm,且无离析泌水，严禁向搅拌车内加水，以防止造成质量事故；对坍落度过大的混凝土，应立即退回搅拌站，并通知搅拌站采取相应调整措施进行控制；
（4）钢管拱肋混凝土施工应选择在常温下进行，施工时备好土工布、水管等，土工布铺在钢管拱上，以作好养护准备，并防止突然升温，给浇筑带来不利影响。
混凝土顶升时，应测量拱肋表面温度，如温度过高，须在拱肋表面覆盖土工布并浇水降温。
（5）拱肋混凝土由高压固定泵自拱脚压注管自下而上灌入拱肋无需振捣。
开始泵送时，泵机应处于低速压送状态，并应注意观察泵的压力和各部件工作情况，待压送顺利后方可提高政策压送速度。
（6）泵送混凝土的压送顶升应连续进行，尽量避免停泵。
当混凝土供应不足时，宜降低压送速度，以免中断。
（7）当混凝土压送困难时，泵压升高，管路产生振动时，不可以勉强压送，应对管路进行检查，并放慢压送速度或使泵反转，以防堵塞。
（8）压送混凝土时，料斗应装满混凝土。
在混凝土压送过程中，如吸入空气，应立即反泵，将混凝土抽回到料斗内，待除去空气后改为正转。
（9）当输送泵管被堵塞时，可用木槌敲击管路，找出堵塞的管段，关闭防回流截止阀，待混凝土泵卸压后拆卸堵管的管段，取出堵塞的混凝土杂物，并检查其余管路无堵塞后才可接管。
重新压送混凝土时，应打开防回流截止阀再行泵送。
（10）单片拱肋钢管混凝土泵送时，应严格遵循拱肋两边对称的施工要求，防止一边上升过快引起拱圈纵向振动。
可通过混凝土产量、混凝土泵送量及敲击检查结果等来判断，两岸管内混凝土长度差不超过1m。
泵送时必须利用对讲机随时联系，以保证两端混凝土顶升速度同步对称。
（11）当排浆孔有浆排出时，放慢泵送速度，每泵一下需停一下，并人工配合用竹竿等在排浆孔抽插，使多余的气体和浆液排出，直到干净混凝土（排气管内流出的混凝土浓度与泵送混凝土浓度相同）溢出为止，然后稳压，关闭防回流截止阀。
（12）待灌注到设计标高后，用插板堵死管口，关闭止回闸阀，防止混凝土外溢，再清洗泵管。
泵送过程中应随时注意泵送压力，发现泵送困难时及时换用备用接头。
（13）钢管混凝土在达到80%强度之前，需间隔2～3小时对钢管表面进行浇水降温。
5.11.清洗设备及封堵压、排浆孔
清洗、拆除输送泵管，待混凝土泌水停止后，割掉压浆管等并用原割钢板复原封度焊接，以防雨水进入，防止炭化反应。
5.12.施工关键控制点
（1）拱肋混凝土灌注必须连续进行，不得中断。
（2）灌注混凝土时要求纵向严格对称进行。
泵压过程中注意泵的压力和扬程，泵的压力一般控制在16MPa以下。
（3）拱肋单片泵送时，需确保单侧上、下弦拱内混凝土在混凝土初凝前完成，所以在泵送完一道管时应及时连接好下一道管的输送管，以缩短泵送时间。
（4）钢管拱内混凝土强度达到50%以上时，即可拆除钢管拱肋上的灌注孔、排气孔，所有的孔都应用原切割下来的钢板焊接封闭。
切割、焊接时，需做好降温处理，避免烧伤混凝土。
孔封闭应焊接平整光滑，不突出和漏焊。
（5）待拱肋混凝土强度均达到设计强度的80%后，检查拱肋混凝土是否密实。
管内混凝土的浇灌质量，采用超声波检测。
（6）为了承担混凝土产生的水平力，需分阶段张拉纵梁预应力束。
（7）端横梁的变形控制是全桥施工的关键。
应在主桥墩两侧面做好测量标志，用全站仪观察每一个阶段的墩顶水平位移情况。
5.13.测量与控制
5.13.1.钢管内混凝土达到标高的测量
混凝土已达到标高的测量，以控制两岸的对称加载。
搅拌楼设专人记录拌和的混凝土盘数，并两岸随时通气，力争两岸拌和和灌注速度相同。
利用拱肋上锚箱的对称性，拱上控制人员用锤敲击钢管，凭声音判断混凝土已达到的位置，并用对讲机与相关人员联络，判断两岸混凝土的对称性。
当两对称半跨的进度差超过1m时，进度快的一侧应暂停泵送，等到进度满足要求后再进行。
5.13.2.拱肋轴线偏位测量
利用全站仪和拱肋轴线上缘贴反光膜进行拱肋轴线偏位测量。
每根钢管在灌注混凝土前、灌注至混凝土量1/2时、完成时、完成24个小时时，共4个工况进行测量，并做好记录。
拱肋轴线观测采用对拱脚、3#上锚箱、6#上锚箱、3’#上锚箱对应拱肋轴线上缘共5个断面焊接直径为48mm、高为20cm的钢管贴反光膜进行观测。
5.13.3.拱肋标高测量
标高测量目的在于掌握混凝土灌注过程中拱肋标高变化情况，特别是在灌注至1/2数量前后拱顶的上升和1/2半跨附近拱肋的下沉情况。
利用全站仪和拱肋轴线上缘贴反光膜进行观测标高。
每根钢管在灌注混凝土前、灌注至混凝土量1/2时、完成时、完成24个小时时，共4个工况进行测量，并做好记录。
拱肋轴线观测采用对拱脚、3#上锚箱、6#上锚箱、3’#上锚箱对应拱肋轴线上缘共5个断面焊接直径为48mm、高为20cm的钢管贴反光膜进行观测。
5.13.4.端横梁和纵梁变形测量
端横梁变形控制是全桥施工的关键。
应在主桥墩两侧面做好测量标志，用全站仪观察每一个阶段的墩顶水平位移情况。
利用全站仪直接进行测量纵梁变形情况。
每根钢管在灌注混凝土前、灌注至混凝土量1/2时、完成时、完成24个小时时，共4个工况进行测量，并做好记录。
拱肋轴线观测采用对拱脚、3#上锚箱、6#上锚箱、3’#上锚箱对应拱肋轴线上缘共5个断面焊接直径为48mm、高为20cm的钢管贴反光膜进行观测。
钢管拱肋混凝土浇筑质量检测标准
检查项目
规定值或允许偏差（mm）
混凝土强度（Mpa）
符合设计要求
轴线横向偏位
L≤60m
10
L=200m
50
L＞200m
L/4000
拱圈高程
L/3000
对称点高差
L/3000
六、钢管混凝土质量检测方法及补强
待拱肋混凝土强度均达到设计强度的80%后及过后两个月左右时间内，检查拱肋钢管混凝土是否密实。
管内混凝土的浇灌质量检查方法有三种：
①锤击敲打，可探明部位；②钻小孔取样，采用磁力电钻，钻孔直径为22mm；③超声波无损检测。
本项目主要采取第③种方法检查，对不密实的部位，应采用钻孔压浆法压注与混凝土等强度的微膨胀水泥浆进行补强，然后将钻孔补焊封闭。
七、质量保证措施
（1）树立“质量第一、信誉第一”的思想，以优良工程为目标，严格按照有关技术标准、设计文件及操作规程施工。
（2）建立质量保证体系：
建立公司、项目部、班组三级质量管理网络；配备检测仪器，经专业单位检验合格后才能使用；收集检验资料，对检查评定表格要及时填写，做到齐全、正规、完备。
（3）熟悉设计文件，对每一工序进行层层交底。
（4）严格掌握原材料关。
（5）定期召开质量会议，发现施工中的疑难问题、质量问题，及时研究解决。
（6）搅拌站按泵送需要保证砼的供料不间断。
（7）在高压泵管上口开一溢流孔，在开始泵送水和砂浆时让其溢出该孔，不进入拱肋，待溢流孔冒出混凝土时再关闭溢流孔，开始正常泵送。
八、安全保证措施
（1）树立“安全第一，预防为主”的指导思想，对工作人员进行经常性的安全教育。
（2）设置专职安全员，对项目安全生产全面负责，进行日常安全检查工作，发现违规现象及时处理。
（3）各种作业人员必须经考试合格后持证上岗。
（4）现场交通组织要有专人指挥，以免发生大量机械涌在现场，造成交通堵塞，甚至发生交通事故。
（5）工地现场必须有明显的安全标志、标语及重点注意事项。
（6）施工现场采取封闭措施，严禁闲杂人员出入。
（7）对施工用的设备进行全面的安全检查，检查合格后方可投入使用。
（8）千斤顶支腿必须与梁端的锚垫板接触良好，严禁加垫块，以防止支腿不稳或受力不均而倾倒伤人。
九、应急措施
（1）为防突发事故的发生，增加一台备用高压固定泵，以满足施工要求。
（2）当砼泵压到拱肋四分点时，如发现泵送困难或泵送压力过大时，应及时启用备用孔进行泵压砼，原则上控制在半小时至一小时内完成所有换管。
（3）混凝土泵管堵塞的排除：
a.一旦堵管，可按反泵开关，一般反泵4-5行程，堵管可排除;b.当反泵作业不能排除堵塞时，要拆开堵塞处的混凝土管，并清除堵塞物。
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