陳彥發(fā)

摘 要：泵送混凝土過程中的堵管現(xiàn)象是建筑施工的難點(diǎn)。通過對混凝土泵送時(shí)在鋼管內(nèi)的流動(dòng)特性的分析剖析了堵管現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)理，對混凝土堵管處理和二次混凝土頂升問題。經(jīng)超聲波檢測，修復(fù)后鋼管混凝土拱橋滿足設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵詞：鋼管拱混凝土;泵送混凝土;堵管處理;質(zhì)量控制

1 工程概況

京杭運(yùn)河特大橋中心里程為DK173+495.13，起訖里程為DK171+858.48和DK175+131.78，橋梁全長3 273.30 m。跨越京杭運(yùn)河的主橋?yàn)椋?2 m+132 m+62 m）預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁和中孔鋼管混凝土加勁拱組合結(jié)構(gòu)體系，引橋?yàn)楹喼Я簶颉?/p>

連續(xù)梁拱組合結(jié)構(gòu)橋，采用先梁后拱的施工方法;主橋鋼管拱拱軸線采用二次拋物線，拱肋計(jì)算跨度132 m，計(jì)算矢高22 m，矢跨比1/6。拱肋于拱頂設(shè)置最大0.088 m的預(yù)拱度，施工矢高22.088 m，拱肋實(shí)際施工采用施工拱軸線制作和拼裝。拱肋采用啞鈴形鋼管混凝土截面，鋼管直徑1 m，拱肋全高2.8 m，腹板寬0.6 m，拱腳處局部加寬至1 m，上下弦管及腹腔內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，兩榀拱肋橫橋向中心距7.2 m。

全橋共設(shè)3道一字撐和4道K撐，一字撐和K撐的橫撐均采用直徑0.7 m的圓形鋼管截面，K撐的斜撐采用直徑0.5 m的圓形鋼管截面。

全橋共設(shè)吊桿14對，順橋向間距8 m;吊桿采用PES（FD）7-85型低應(yīng)力防腐拉索，外套復(fù)合不銹鋼管，配套使用LZM7-85型冷鑄鐓頭錨，吊桿上緣錨固在拱肋下緣鋼錨箱內(nèi)，下端錨于吊點(diǎn)橫梁底。

4根主拱肋鋼管和腹腔內(nèi)灌注C50微膨脹混凝土，其跨度132 m，鋼管外徑1 000 mm，管內(nèi)需要灌注C50混凝土共計(jì)508 m3，分八次灌完?；炷敛捎脧牡撞肯蚋咛幹苯禹斶M(jìn)的方法施工。

京杭運(yùn)河特大橋連續(xù)梁拱鋼管拱進(jìn)行首次砼頂升施工，先灌注的是線路左側(cè)下弦管，當(dāng)橋梁兩端各泵入兩車混凝土?xí)r，出現(xiàn)了堵管現(xiàn)象，致使頂升混凝土施工無法繼續(xù)進(jìn)行。

2 原因分析

鋼管混凝土頂升失敗后，經(jīng)分析這次鋼管混凝土頂升失敗的原因主要有如下幾點(diǎn)：

（1）混凝土的初凝時(shí)間有點(diǎn)短;

（2）鋼管內(nèi)吊桿位置的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對混凝土前進(jìn)不利，給混凝土增加很大的阻力;

（3）進(jìn)漿管與拱軸線的角度設(shè)置太大;出漿口管徑過小，角度轉(zhuǎn)彎太急，不利于氣體和混凝土的排放，形成阻力;

（4）混凝土配制坍落度較大，取允許值的上限值，容易造成混凝土離析;

（5）鋼管拱放置時(shí)間過長，拱內(nèi)可能有一部銹漬，混凝土頂升過程中吸收混凝土水分，對混凝土坍落度有影響。

3 鋼管內(nèi)混凝土處理方案

擬對已灌注的上游側(cè)下弦管內(nèi)的混凝土進(jìn)行處理，主要是對已灌注的混凝土質(zhì)量進(jìn)行超聲波檢測，在已灌注混凝土頂面附近開孔鑿除不合格的混凝土，并使混凝土面與鋼管軸線垂直，然后將開孔部位焊接好，重新按照頂升方案施工余下的混凝土。

3.1 作業(yè)平臺(tái)搭設(shè)

對已灌注的鋼管內(nèi)混凝土進(jìn)行鑿除，需要搭設(shè)一作業(yè)平臺(tái)，根據(jù)現(xiàn)場施工條件，決定在準(zhǔn)備開孔的位置安裝幾個(gè)掛籃作為施工平臺(tái)，平臺(tái)長3.0 m，寬3 m。

平臺(tái)采用鋼管拱焊接時(shí)的掛籃拼裝而成，在鋼管拱肋每側(cè)設(shè)置3個(gè)掛籃，掛籃掛在拱肋上，并與拱肋可靠焊接，兩側(cè)掛籃相互交錯(cuò)掛在拱肋上，并相互焊接在一起。兩側(cè)掛籃底部之間采用5 cm厚的木板滿鋪，形成一個(gè)作業(yè)平臺(tái)，木板兩端用鐵絲綁扎牢固。

3.2 混凝土質(zhì)量檢測

檢測對上游側(cè)下弦管已灌注混凝土進(jìn)行超聲波檢測，檢查混凝土的均質(zhì)性，有無空洞。

3.3 鋼管開孔

3.3.1 開孔位置的確定

鋼管開孔應(yīng)盡量避開鋼管對接焊縫位置，開孔尺寸環(huán)向?yàn)?0 cm，沿著拱軸線方向?yàn)?0 cm，具體位置在現(xiàn)場用石筆在鋼管上標(biāo)出后再進(jìn)行開孔作業(yè) 。

3.3.2 開孔

開孔采用氧割沿著鋼管上畫出來的框線在鋼管上切出一個(gè)方形孔，主要是方便人員作業(yè)和鑿除的混凝土棄碴的運(yùn)出。開孔時(shí)，要將開孔部位的鋼板整體切割下來，不得切割成小塊，切割下來的鋼管要保存好，專人負(fù)責(zé)，不得破壞其形狀。

3.4 混凝土鑿除

混凝土鑿除每側(cè)各安排6人負(fù)責(zé)，其中3人負(fù)責(zé)在管內(nèi)對不合格的混凝土用風(fēng)鎬進(jìn)行鑿除，輪換作業(yè)，1人負(fù)責(zé)將鑿除的混凝土裝袋捆好，運(yùn)出鋼管，平臺(tái)上安排1人和梁上安排1人負(fù)責(zé)將混凝土棄碴運(yùn)到指定的地方棄置。河?xùn)|河西要同時(shí)作業(yè)。

開孔完成后，要先將管內(nèi)的積水清理干凈，再對混凝土進(jìn)行鑿除。

3.5 鑿除質(zhì)量要求

（1）對混凝土頂部不合格的混凝土要全部鑿除，露出新鮮的混凝土面;

（2）鑿除完成后的混凝土面與鋼管軸線方向要做成臺(tái)階狀或直接與鋼管軸線垂直。

3.6 鋼管焊接

鋼管內(nèi)混凝土鑿除合格，將開孔部位用原來的鋼板重新焊接好，焊接時(shí)要將焊接部位打磨成斜坡口，焊縫鈍邊不大于2 mm，坡口角度以60±5°為宜。焊接方法和焊接質(zhì)量均要求達(dá)到一級(jí)焊縫要求。焊接完成后，對焊縫打磨平整。

4 鋼管混凝土頂升

4.1 進(jìn)料管和出漿管的布置

在鋼管兩側(cè)已澆筑混凝土頂面位置處各設(shè)一處進(jìn)料管，安設(shè)在下弦鋼管側(cè)面。進(jìn)料管與拱肋鋼管軸線夾角介于30°左右，夾角越小泵送阻力越小，對鋼管壁的沖擊力亦越小。進(jìn)料管材質(zhì)、管徑與輸送管相同（Φ125 mm），進(jìn)料管設(shè)防截止閥門，并與主拱鋼管焊接加勁處理。將拱頂處出漿口直徑擴(kuò)大Φ150 mm，出漿管直接朝上接出，然后再用彎管接到梁上。在泵管水平管與豎直管位置處搭設(shè)泵管支架，使泵管順著支架到達(dá)鋼管拱進(jìn)漿口處，支架需加固牢固，支架采用I45工字鋼制作，將泵管固定在工字鋼上。其制作方法見相關(guān)方案。

4.2 施工準(zhǔn)備

共安排4臺(tái)輸送泵，每側(cè)各2臺(tái)，其中1臺(tái)為備用;8臺(tái)混凝土罐車，其中河西5臺(tái)，河?xùn)|3臺(tái);一個(gè)工班，共15人來完成左側(cè)下弦管剩余混凝土的頂升工作。

4.3 混凝土配合比試配

頂升前對混凝土進(jìn)行試配，確保攪拌站生產(chǎn)的混凝土質(zhì)量能夠滿足鋼管混凝土頂升要求。

4.4 混凝土頂升

一切準(zhǔn)備工作就緒后，即可開展剩余混凝土頂升工作?；炷另斏龝r(shí)，要注意以下幾方面的問題：

（1）遵守兩側(cè)同時(shí)對稱泵送的原則，兩側(cè)混凝土在鋼管內(nèi)的量不宜超過2 m長鋼管弧長;

（2）混凝土自拌合站生產(chǎn)出來后，將對混凝土質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，不合格的混凝土嚴(yán)禁出站;

（3）混凝土到工地后，對每車混凝土均要進(jìn)行檢查，要檢查坍落度、和易性和流動(dòng)性，不合格的混凝土堅(jiān)決不能放入泵車料斗內(nèi)。

5 質(zhì)量保證措施

為了保證此次及以后混凝土頂升施工的順利進(jìn)行，施工完成后混凝土質(zhì)量合格，要采取以下措施：

（1）鑿除的混凝土面一定要與鋼管軸線垂直，不能形成一個(gè)斜面;

（2）開孔位置進(jìn)行封閉焊接時(shí)，要安排原鋼管拱焊接人員進(jìn)行焊接，焊接方法與原來的要一致，焊接質(zhì)量要達(dá)到一級(jí)焊縫的要求;未焊接好，不得進(jìn)行混凝土的頂升施工;

（3）泵管布置時(shí)，要盡量減少彎管的數(shù)量，泵管固定要牢固;

（4）混凝土試配時(shí)，要做坍落度損失試驗(yàn)，配制出來的混凝土初凝時(shí)間應(yīng)能滿足混凝土順利泵送;攪拌站出站的混凝土應(yīng)與試配的混凝土質(zhì)量一致;

（5）進(jìn)料管的角度應(yīng)盡量減小，這樣有利于混凝土的泵送;出漿口應(yīng)大一些，便于鋼管內(nèi)空氣的排放和混凝土的排放。

6 安全注意事項(xiàng)

（1）鋼管拱混凝土灌注前，由安全部門對施工人員進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，未參加培訓(xùn)的人員不得從事相關(guān)作業(yè);

（2）注意高空作業(yè)安全。在鋼管拱肋上和掛籃平臺(tái)上進(jìn)行操作時(shí)，要做好防護(hù)，系好安全繩，嚴(yán)禁身體不能從事高空作業(yè)的人員登高作業(yè);

（3）注意用電作業(yè)安全。施工現(xiàn)場要有一名專業(yè)電工，負(fù)責(zé)輸送泵用電和照明用電的施工，嚴(yán)禁非專業(yè)電工進(jìn)行用電操作;

（4）在鋼管拱肋內(nèi)進(jìn)行鑿除混凝土的人員必須戴好防塵口罩和墨鏡，防止吸入灰塵和混凝土殘?jiān)鼘ρ劬Φ膿p傷;

（5）注意機(jī)械設(shè)備操作安全。對攪拌機(jī)和輸送泵操作的人員必須是經(jīng)過培訓(xùn)合格且持證的人員，嚴(yán)禁非持證人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的操作;

（6）注意機(jī)械車輛的駕駛安全。混凝土罐車運(yùn)輸混凝土，駕駛車輛的必須是專業(yè)司機(jī)，嚴(yán)禁非專業(yè)司機(jī)駕駛混凝土罐車，車輛證照必須齊全、有效;

（7）所有泵管必須安設(shè)牢固，不得有松動(dòng)現(xiàn)象。

7 結(jié)論

鋼管拱拱內(nèi)混凝土泵送施工是施工現(xiàn)場廣泛采用的一種施工方法，由于鋼管混凝土拱橋拱肋是整個(gè)橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，在實(shí)際施工過程中，由于外界條件的變化，常常會(huì)造成混凝土堵管。但只要我們嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，做到防微杜漸，不斷地從每一次堵管中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，就一定能將堵管的可能性降到最低。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[2]JGJ81-2002，建筑結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程[S].

[3]鋼結(jié)構(gòu)施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]CECS28：90，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工規(guī)程[S].

[5]程澤兵，胡忠宏.鋼管混凝土拱橋泵送頂升灌注施工常見問題分析[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2007（6）：56-58.