沈顯才

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 襄陽 441104）

路橋工程中鋼管桁架梁自密實混凝土的施工技術(shù)

沈顯才

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 襄陽 441104）

近年來，路橋工程中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)日益增多，盡管鋼管混凝土施工工藝十分復(fù)雜，但是其綜合了鋼材與混凝土材料的優(yōu)點，適用于現(xiàn)代化工程建設(shè)，可滿足土木工程結(jié)構(gòu)的大跨度、重負(fù)荷要求。分析了路橋工程鋼管自密實混凝土施工技術(shù)難點，對自密實混凝土的配合比設(shè)計進(jìn)行探析，結(jié)合工程實例對鋼管桁架梁自密實混凝土施工技術(shù)進(jìn)行了闡述。

鋼管桁架梁；自密實混凝土；路橋施工

0 引言

鋼管自密實混凝土施工便于控制混凝土的流動性，且具有填充性強(qiáng)、密實性高、抗離析能力強(qiáng)等優(yōu)勢，可以提升鋼管壁的穩(wěn)定性。在鋼管自密實混凝土頂升法泵送施工中，一般對自密實混凝土的坍落度和擴(kuò)展度要求較高，需嚴(yán)格控制各施工技術(shù)要點，不得出現(xiàn)離析、沉降、板結(jié)問題，才能保證鋼管自密實混凝土符合設(shè)計要求并滿足施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1 鋼管自密實混凝土施工技術(shù)難點

由于路橋工程建設(shè)規(guī)模較大，建設(shè)周期長，涉及的投資數(shù)額較大，為了保證工程的經(jīng)濟(jì)效益，需提高施工效率，加快施工進(jìn)度，混凝土澆筑作業(yè)必須一次性完成，若存在離析、泌水等質(zhì)量問題的混凝土進(jìn)入鋼管后容易造成粗集料下沉或砂漿上浮，使得鋼管中的混凝土分層不均勻，局部存在薄弱層，而硬化后的混凝土和鋼管壁結(jié)合后因為泌水形成的水膜使結(jié)合不緊密，嚴(yán)重影響混凝土施工質(zhì)量。為此，有效解決混凝土離析泌水問題成為鋼管自密實混凝土施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵所在。同時，混凝土澆筑后應(yīng)充滿鋼管內(nèi)部，若施工技術(shù)管理不到位，則會造成空洞、混凝土和鋼管內(nèi)壁脫離等問題。此外，因為鋼管混凝土具有全封閉性特點，當(dāng)混凝土澆筑工作結(jié)束后，則可以采用的混凝土質(zhì)量技術(shù)手段較少，及時進(jìn)行檢測也不能客觀和全面反映混凝土內(nèi)部質(zhì)量情況。若存在質(zhì)量問題，則很難在后期進(jìn)行補(bǔ)救。為此，鋼管混凝土施工必須一次到位，且保質(zhì)保量。由此可見，鋼管自密實混凝土施工對于技術(shù)和操作要求較高，需在保證混凝土配比設(shè)計、性能符合作業(yè)要求的同時對各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督，保證混凝土內(nèi)部質(zhì)量[1]。

2 混凝土配合比設(shè)計

混凝土配合比設(shè)計需遵循經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性原則，在保證材料質(zhì)量的同時節(jié)省成本。通常情況下鋼管自密實混凝土施工原料主要包括：第一，粗骨料，通常為碎石，粒徑為6～21 mm，針片狀顆粒含量不大于7.5%，含泥量不大于0.25%，要求級配較高；第二，細(xì)骨料，通常選用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.9，含泥量不大于0.7%；第三，水泥，選用的水泥必須性能穩(wěn)定，在與外加劑作用過程中不會出現(xiàn)適應(yīng)性不良的問題；第四，外加劑，通常選用的是高性能減水劑，添加量為2.6%。鋼管自密實混凝土配合比設(shè)計需要遵循以下原則：需使用充足的膠凝材料，強(qiáng)化混凝土材料的黏聚性，且需摻入適量的粉煤灰，提高混凝土的強(qiáng)度，并改善其和易性。自密實混凝土性能主要取決于漿體和骨料，為此設(shè)計人員需經(jīng)過反復(fù)試驗確定漿體與骨料的配比[2]。

3 實例分析鋼管桁架梁自密實混凝土施工技術(shù)

某橋梁工程全長為7.454 km，跨越堤壩的跨徑為50 m，采用簡支鋼管混凝土桁架組合梁形式，鋼管桁架梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造中主桁采用的是無豎桿的華倫式三角形腹桿體系，節(jié)間長度為3.4 m，主橫梁的高度為6.575 m，高跨比為1∶7.604。兩個主桁中心的間距為13.30 m，寬跨比為1∶3.76，橋面行車道寬度為11.5 m。

3.1 施工材料制作與控制

在施工材料制作前，施工單位對施工原材料進(jìn)行了質(zhì)量檢測，并實行“專驗專用”制度，檢測結(jié)果顯示為合格。生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員對混凝土制作過程進(jìn)行全程監(jiān)控，合理配置，并嚴(yán)格控制原材料的使用量，將混凝土拌合物的初始坍落度控制在250～270 mm，擴(kuò)展度控制在630～700 mm，擴(kuò)展時間不得超過8 s，且保證混凝土的流動性與黏聚性較高。該工程混凝土配合比及性能試驗結(jié)果見表1。

3.2 施工布置

首先，該工程施工中需由兩臺混凝土輸送泵同時工作完成混凝土灌注作業(yè)，需依據(jù)設(shè)計要求對設(shè)備運行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證設(shè)備性能穩(wěn)定，參數(shù)設(shè)置相同。輸送泵和鋼管底部的間隔距離控制在10～15 m范圍內(nèi)[3]。其次，合理布設(shè)泵送管道?；炷两?jīng)過泵機(jī)頂升至待灌鋼管內(nèi)。在待灌鋼管混凝土入口處設(shè)置兩套混凝土泵送管道，在灌注口旁設(shè)有防回流設(shè)備。按照設(shè)計要求配置多種型號的彎管接頭。在每次壓注混凝土之前鋪設(shè)好泵送管路，并與入口泵管和泵機(jī)進(jìn)行試運行，檢查管道連接處是否有滲漏。然后采用2～3 t的倒鏈進(jìn)行固定，縮短中間接管時長。

3.3 混凝土灌注施工

在進(jìn)行混凝土灌注施工之前需要做好準(zhǔn)備工作，如技術(shù)交底和混凝土施工演練，并備齊所有的施工設(shè)備，搭設(shè)腳手架。在準(zhǔn)備工作結(jié)束和檢查合格后方可進(jìn)行泵送施工。本工程在施工中基于設(shè)計圖紙進(jìn)行了施工工序安排，并制定了施工質(zhì)量控制方案。先依據(jù)設(shè)計要求對混凝土的泵送順序進(jìn)行了調(diào)整，決定從端腹桿的底部向上運行，然后從上弦桿的底部向上運行，且一次到位。在施工過程中需按照上述工序進(jìn)行操作，且鋼管兩端混凝土的壓注工作需同時進(jìn)行，中間不得停頓。[4]為了保證混凝土的密實性和混凝土的壓注質(zhì)量，需要在關(guān)注過程中密切觀察混凝土材料變化以及各部件的運行情況，在鋼管頂面周圍設(shè)置20排氣孔，施工過程中檢查是否正常排氣，同時可人工使用橡膠錘敲擊鋼管壁，保證鋼管內(nèi)部的氣體和浮漿可順利排出。待由200溢漿管排出夾雜著小石塊的混凝土?xí)r則可停止泵送操作。在此過程中，需保證輸送泵運行壓力穩(wěn)定。最后，混凝土灌注施工作業(yè)結(jié)束后需要對各施工設(shè)備進(jìn)行檢查，并及時關(guān)閉，以有效防止混凝土回流問題的產(chǎn)生。另外，施工后需對施工設(shè)備如泵管內(nèi)部進(jìn)行徹底清理。當(dāng)施工中混凝土頂升高度達(dá)到預(yù)設(shè)位置時，可直接停止排氣閥門運行。

3.4 混凝土泵送頂升施工

第一，為了避免混凝土泵送過程中外部空氣大量進(jìn)入，需在設(shè)備運行過程中控制混凝土使用量，需大于整體容量的30%。第二，對于初次澆筑的上弦管，兩側(cè)需同時且對稱泵送頂升，嚴(yán)格控制兩側(cè)的高差，不得大于1 m。若位于上弦的混凝土澆筑結(jié)束后已經(jīng)滿足設(shè)計強(qiáng)度要求，則下弦管位置的混凝土澆筑施工中可適當(dāng)放松對稱頂升操作要求。第三，在頂升施工最后環(huán)節(jié)結(jié)束后，施工人員需要對已完工的施工工序進(jìn)行檢查，并且需在進(jìn)漿口的位置加設(shè)截止閥，待泵機(jī)匯總的泵壓消失后再將泵管和進(jìn)漿口位置的封口鋼管拆除。第四，在泵送混凝土過程中經(jīng)常會出現(xiàn)堵塞卡管問題，若不及時處理則會導(dǎo)致管道直接爆裂損壞，為此需在上弦管混凝土頂升到一定高度時對結(jié)構(gòu)中的鋼板多次敲擊，促進(jìn)混凝土流動。

為了保證混凝土泵送質(zhì)量，需對混凝土施工進(jìn)行監(jiān)測。一方面，混凝土頂升中易出現(xiàn)鋼管變形問題，阻礙后續(xù)施工，為保證該問題及時發(fā)現(xiàn)和解決，需實施監(jiān)測。另外一方面，在鋼管混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后需要使用3號小鋼錘進(jìn)行敲擊試驗，檢測人員需要依據(jù)個人工作經(jīng)驗對內(nèi)部混凝土質(zhì)量進(jìn)行評價，但是需對每根鋼管進(jìn)行檢查，不得遺漏。施工中，該檢查共分兩次，分別在施工7 d和28 d時進(jìn)行，順著鋼柱周邊等距設(shè)置監(jiān)測點，從底部開始敲擊至頂部，通常鋼管兩端均固定死，因此敲擊時產(chǎn)生的振幅有所差異，柱的兩端和中間發(fā)出的

表1 混凝土配合比及性能試驗結(jié)果

敲擊聲音也有所不同，需技術(shù)人員憑借個人經(jīng)驗進(jìn)行判斷。

4 結(jié)語

綜上所述，路橋工程建設(shè)對于地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和行車安全具有重要影響，為了保證路橋工程整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定以及交通運輸安全，可采用鋼管桁架梁自密實混凝土技術(shù)。但是在施工中需要對施工過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，依據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作并深入落實質(zhì)量管理措施，從而保證設(shè)計目標(biāo)的實現(xiàn)，促進(jìn)路橋工程建設(shè)與發(fā)展。

[1]蔣正武，潘微旺，李享濤，等.泵送頂升鋼管拱自密實混凝土施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2011，42(2)：134-137.

[2]牛志平，彭世發(fā)，朱文生，等.超高層鋼管自密實混凝土頂升法施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2013，44(1)：37-40.

[3]楊玉軍，王自明.西安咸陽國際機(jī)場T3A航站樓大直徑鋼管柱自密實混凝土施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2012，41(10)：8-9.

[4]孫亞非，熊壯，胡志軍，等.高拋免振搗鋼管自密實混凝土施工質(zhì)量控制技術(shù)[J].建筑施工，2014，36(2)：159-162.

U445.57

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1009-7716（2017）09-0126-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.037

2017-04-24

沈顯才（1978-），男，湖北荊州人，高級工程師，從事施工管理方面的工作。