钢管拱混凝土顶升灌注工法汇总.docx

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钢管拱混凝土顶升灌注工法汇总

钢管拱混凝土顶升灌注工法

中铁二局五处陈善军

钢管拱砼灌注是钢管拱桥施工成败的关键之一，从已知的国内外钢管拱桥施工情况了解倒：

钢管拱砼在灌注过程中都不同程度存在钢管内的砼密实度及强度达不到要求、钢管壁与砼结合不密贴、钢管壁破裂、钢管拱轴线变位超规定等质量问题，轻者造成钢管拱桥使用寿命减短，重者给生命财产造成重大损失。

深圳彩虹桥钢管拱砼灌注，通过采取周密的技术措施，取得了非常理想的效果，最后总结出了本工法。

1、工法特点

本工法采取从钢管拱脚处用高压输送泵一直往拱顶压送砼之顶升灌注法，具有：

●砼中不窝气

●砼密实度好，钢管壁与砼结合密贴，砼强度有保证

●在拱上布管少

●砼灌注快速

●施工方便

2、适用范围

本工法适用于各种结构形式的钢管拱桥以及其它钢结构砼的灌注。

3、砼配合比选择

3．1、技术要求：

砼强度：

fc4≥45Mpa,fc28≥50Mpa

砼凝结时间：

初凝时间：

≥12h，终凝时间≤16h

砼灌注时的坍落度：

200mm～240mm，坍落度损失：

4h时≤60mm

砼限制膨胀率：

28d，0.00%～0.02%

砼和易性、可泵性良好，无泌水现象。

3．2、砼配合比设计

砼配合比采用正交试验法进行优化设计，设计控制参数：

水泥：

韶峰牌PO525＃，≤550kg/m3，符合国家质量标准要求。

外掺料：

Ⅰ级粉煤灰5%～10%，国家质量标准要求。

外加剂：

NFH减水剂0.8%～1.5%；UEA-H膨胀剂13%～17%，符合国家质量标准要求。

砂：

中粗河砂，细度模量Mn=2.3～3.0，符合国家质量标准要求。

石：

花岗岩碎石，最大粒径20mm，级配良好，符合国家质量标准要求。

含砂率：

40%～45%。

砼配合比及砼各项技术性能指标如下表

砼配合比

名称

水

水泥

砂

石

粉煤灰

NFH

UEA-H

材料用量（kg/m3）

181

435

730

930

27

15．2

81

比例

0．42

1

1．68

2．14

0．06

0．035

0．19

砼各项技术性能指标

项目

砼强度

凝结时间

砼坍落度

限制膨胀率

和易性

可泵性

4d

28d

初凝

终凝

0h

2h

4h

7d

14d

28d

指标

47

Mpa

68

Mpa

14.5

h

15.6

h

24

cm

23

cm

19

cm

0.03

%

0.02

%

0.01

%

良好

良好

4、砼灌注工艺流程

4、砼灌注施工方法

4．1、砼灌注顺序

遵循先上弦管，后下弦管；先外弦管，后内弦管的原则，南北拱肋同时从拱脚对称向拱顶灌注。

其顺序如下图

北拱肋南拱肋

钢管拱砼灌注顺序图

4．2、灌注孔安设

灌注孔孔径采用125mm，与砼输送管等直径，其方向向上，与钢管轴线成30。

的角度。

砼输送管与钢管灌注管用法兰盘连接，并设止浆阀。

为防止从拱脚出不能一次灌注到拱顶，每根钢管从拱顶对称各再增设3个灌注口，作为备用。

其布设如下图所示

4．3、排气孔安设

排气孔每8设一个，孔径50mm，露出管外200mm，方向垂直于钢管轴线，拱顶管内用钢板隔开，在此钢板两侧150mm处对称安设直径100mm，长1800mm的排气管。

为防止加强环及拱顶隔板处窝气，在加强环和隔板上设直径20mm的排气孔，加强环的排气孔尽量设在靠近拱的上方。

4．4、输送泵的选型及布设

根据钢管砼对称同时灌注的原则，每次灌注两根钢管，则两端各设两台输送泵，同时拱背上布设两组输送管作为备用。

为减少垂直高度和弯管引起泵送压力损失，采用二级接力泵送。

其输送泵的布设和型号如下图、表

砼输送泵型号

名称

型号

产地

台数

最大砼

压力

系统

压力

排量

原动机功率（kw）

SCHWING

地泵

德国

2

16．3Mpa

35Mpa

95m3/h

内燃

贝思特

HBT-85A

徐州

1

17Mpa

35Mpa

47m3/h

电机110

贵航

HBT-90

贵阳

1

7．4Mpa

28Mpa

50m3/h

电机75

SCHWING

车泵

德国

7Mpa

16Mpa

60m3/h

内燃

4．5、砼灌注过程中的监测监控

监控项目：

墩顶位移、拱顶高程变化、拱轴线变化

监测仪器：

NEICA—TCA1800全站仪。

测点布设：

在4#、5#帽梁及南北拱钢管的1/2L、1/4L、1/8L处设测点，共布设14个测点。

监测监控时间：

在砼灌注过程跟踪进行监测监控。

4．6、技术措施

（1）、所有输送泵在每次砼灌注前对各部件都要进行认真检查，并试运行，确保在整个砼灌注过程中，机况运行良好。

同时备用两台输送泵，保证在输送泵有问题时，能及时顶上。

（2）、输送管布设时，尽量减少弯管的数量，管道固定牢固，接头连接紧密，不漏浆，不漏气。

（3）、泵送砼前，先泵清水和水泥砂浆润滑管道，在泵送砼。

清水和水泥砂浆只能泵到钢管外，待泵出砼时，再与钢管灌注口相接，向钢管内泵送砼。

（4）、每车砼都应作坍落度、含砂率、和易性检验，保证泵送前砼的坍落度控制在20cm~22cm内及和易性、可泵性和自密实性良好。

（5）、对称灌注砼数量相差不超过2m3。

（6）、为防止钢管拱冒顶，事先做好压顶的准备工作，一但监测到拱顶冒顶接近警戒值，就立即进行压顶。

（7）、在砼灌注过程中，应跟踪监测4#、5#墩顶的位移变化，若位移接近警戒值时，应根据加载程序对水平细杆或墩顶竖向预应力加载。

（8）、当输送泵压力接近最大压力值时，而砼还未到拱顶，应停止泵送，换管到上一灌注孔进行泵送，但要保证此灌注孔上方砼至少有5m，不允许砼倒灌。

（9）、当出气孔冒浆时，应立即堵塞该出气孔。

出气孔未冒浆不得堵塞。

（10）、砼应连续供应，当砼出现间断时，应留一车砼每隔5分钟泵送一次打养护，直到下车砼到来。

输送泵料斗必须有足够的砼，防止无砼空泵而泵入空气到管中，引起堵管，或钢管内砼进入空气而形成空洞，影响砼质量，或因压缩空气产生高压造成钢管壁破裂。

（11）、当拱顶排气管冒浆时，应继续压注砼，直到浮浆全部排完，出现有石子的砼时，方可停止泵送砼。

（12）、砼泵送完后，立即关闭止浆阀门，拆除输送管，进行清洗。

（13）、砼灌注完24小时后，应对钢管表面淋水降温，以保证砼的质量。

5、质量保证措施

5．1、加强现场统一指挥，分工明确，相互配合。

经理负责总指挥，生产副经理负责现场总指挥，钢管拱两端由两名技术人员进行指挥，各灌注口安排5名操作人员负责接管、拆管、堵塞排气孔等。

5．2、灌注砼前，组织指挥和操作人员进行技术交底，使每人明确自己的岗位职责和质量职责，确保技术要求的贯彻执行。

5．3、派人员到砼搅拌站监督督促砼的供应，与现场密切保持联系，根据现场的需用量及时进行供应。

5．4、在输送泵现场，派专人对砼运输车进行调度指挥，保证运输车进出场畅通。

6、安全保证措施

6．1、灌注砼前，进行安全教育和安全技术交底，完善安全设施。

6．2、严格按照安全操作规程使用机械。

6．3、严格遵守高空作业安全规程，安拆灌注管时，严禁从拱上掉东西。

6．4、所有灌注管安设牢固，不得有松动现象。

6．5、所有用电线路按“三相五线”制安设。

7、工程实例

深圳彩虹桥总建筑长438m，由主桥和两端的引桥组成。

主桥为钢管砼下承式钢架系杆拱，跨度150m，双向四车道，桥宽23.5m，飞跨深圳火车北站29股轨道。

主桥下部结构形式为3m直径桩基、系梁、承台、2.8m—3.6m钢管砼柱及箱室钢纤维砼帽梁，上部结构为4支格构式钢管拱，钢管直径750mm，壁厚12mm，钢管内灌注C50微膨胀砼，共580m3；通过17对双吊杆悬吊预应力钢—砼叠合板组合桥面系，由于采用无推力拱体系，两端帽梁通过南北各16根12φ15.24钢绞线成品束来平衡拱对帽梁产生的推力，并通过墩柱内的竖向预应力体系克服拱对帽梁产生的弯矩。

桥型结构如下图。

该桥是深圳市已建桥梁中跨径最大、技术含量最高的一座，具有无铰下承格构式系杆拱目前国内跨度最大，桥面悬浮体系目前国内最新的特点。

深圳北站大桥建成后，不仅能缓建深圳市的交通，而且将作为深圳城市的一个标志，与周围环境共同构成深圳市的一道亮丽景观。

深圳彩虹桥钢管拱砼灌注对可能发生的问题进行预测分析，并采取正确的措施，保证了砼得以顺利灌注，取得了非常理想的效果。

钢管拱砼从1999年11月10日开始，至1999年11月17日结束，历时8天，分四次共灌注砼590m3。

7．1、钢管拱砼灌注时间

顺序

灌注部位

开始时间

结束时间

工作时间

灌注砼数量

1

Ⅰ、Ⅰ’

99-11-10

pm3:

40

99-11-10

pm11:

00

7h20min

150m3

2

Ⅱ、Ⅱ’

99-11-13

pm10:

00

99-11-14

am3:

30

5h30min

150m3

3

Ⅲ、Ⅲ’

99-11-16

pm11:

00

99-11-17

am4:

20

5h20min

145m3

4

Ⅳ、Ⅳ’

99-11-17

am4:

50

99-11-17

am11:

20

6h30min

145m3

7．2、砼实测技术指标

砼强度

砼限制膨胀率

砼凝结时间

砼坍落度

n=18

Mfcu=68.5Mpa

Sfcu=3.5Mpa

Cv=5.1%

fcu,min=58Mpa

fcu,max=72Mpa

7d=0.0035%

14d=0.0026%

28d=0.0018%

初凝：

14h30min

终凝：

15h50min

n=120

msl=21cm

Ssl=1.1cm

Cv=5.0%

slmin=19cm

slmax=24cm

7．3、钢管拱实测技术指标

砼密实度

钢管壁与砼结合程度

拱轴线高程变化

拱轴线横向偏位

拱对称点高程差

4#、5#墩顶位移变化

实测值

良好

密贴

36mm

2mm

25mm

4#:

4mm

5#:

3mm

标准值

良好

密贴

50mm

35mm

50mm

8mm

评定

良好

良好

合符要求

合符要求

合符要求

合符要求

7．4、安全：

无安全事故

7．5、工期：

计划工期30天，实际工期为8天，节约工天22天。

7．6、经济效益：

节约工费：

22天×50人×38元/人

=41800元

节约机械费：

6台×22天×2000

=240000元

共节约费用：

281800元

深圳彩虹桥钢管拱砼采用顶升灌注法的成功实例，对我国钢管拱桥还未有完整的施工规范提供了可行的依据，对推动钢管拱桥的施工技术将起到积极的作用。