王婷

摘要 結(jié)合大蘆線航道整治二期工程老蘆公路橋的施工實際情況，提出主橋鋼管拱混凝土采用單片拱肋從拱腳對稱壓注頂升至拱頂?shù)姆椒?，并嚴格要求微膨脹混凝土的配合比和原材料，確保了頂升工藝的順利及鋼管內(nèi)混凝土的施工質(zhì)量?？偨Y(jié)出鋼拱橋混凝土頂升施工工藝，以及質(zhì)量通病和控制措施，可為同類項目的施工及質(zhì)量控制提供參考。

關(guān)鍵詞 鋼管拱橋;混凝土頂升;質(zhì)量控制

中圖分類號 U445.57 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）10-0113-03

0 引言

鋼管混凝土系桿拱橋?qū)儆阡摻Y(jié)構(gòu)與混凝土組合結(jié)構(gòu)中的一種，由于其一定程度上簡化施工工藝，縮短了施工工期，同時成橋后具有觀賞價值，在城市橋梁建設(shè)中應(yīng)用廣泛。鋼管拱橋內(nèi)混凝土的頂升是鋼管拱橋成橋施工的關(guān)鍵之一，該文以上海市的一座鋼管混凝土系桿拱橋為例，探討鋼管混凝土拱橋混凝土的頂升施工工藝、質(zhì)量控制的措施。

1 項目概況

大蘆線航道整治二期工程老蘆公路橋的主橋長度117 m，計算跨徑114 m。橋梁的上部結(jié)構(gòu)為下承式系桿拱橋，全橋采用兩片鋼管拱肋。鋼管混凝土采用C50微膨脹混凝土，單片拱肋混凝土方量約308 m3。按照對稱設(shè)計和均勻加載的準(zhǔn)則，采用拱肋的兩端同步壓注頂升的方法，直到排漿管溢出混凝土。該工程采用兩級泵送的方式施工。

2 施工流程

具體工藝流程詳見圖1。

3 施工準(zhǔn)備

3.1 配合比設(shè)計

必須有補償收縮的性能以及良好的和易性，能夠達到自密實效果。為保證強度和彈性模量，混凝土符合以下要求：

（1）鋼管內(nèi)混凝土選用干硬性混凝土（水灰比0.4～0.45左右），選用的外加劑對用水量不敏感。

（2）混凝土彈性模量不小于常規(guī)混凝土且和易性滿足要求。

（3）混凝土膨脹率控制在萬分之3～3.5范圍內(nèi)。

（4）混凝土保證合理的骨料粒徑和級配，粗骨料外徑不宜大于25 mm，沙粒含泥量不大于1.5%。

（5）鋼管內(nèi)混凝土根據(jù)實際的泵送能力確定合理的初凝時間和終凝時間，并考慮緩凝型減水劑對膨脹率的降低。

（6）粉煤灰中SO的含量，控制在0.5%～1.5%左右。

（7）微膨脹混凝土必須按照要求進行配合比強度和收縮試驗，混凝土收縮徐變持續(xù)時間較長，因此收縮試驗要有三個月以上的數(shù)據(jù)，根據(jù)試驗結(jié)果確定最終配合比方案。

（8）頂升混凝土實施前，混凝土配合比試驗報告及數(shù)據(jù)提交設(shè)計單位確認，明確各項參數(shù)是否滿足要求。

3.2 泵送設(shè)備配置

（1）混凝土拌合站：滿足生產(chǎn)技術(shù)能力的前提下主要考慮運輸問題。

（2）泵送設(shè)備：單片拱肋的兩端布置2臺高壓輸送泵，泵送頂升過程中要求同步進行。全橋共6臺高壓輸送泵作為混凝土泵送機械，兩片拱肋兩側(cè)同時泵送需要4臺，2臺泵作為備用。

（3）混凝土運輸車輛：視現(xiàn)場實際情況進行車輛調(diào)度，另配備1輛備用車輛。

（4）混凝土拌合設(shè)備：所有拌合設(shè)備檢驗調(diào)試后方可拌合作業(yè)。

（5）其他設(shè)備：現(xiàn)場配備2臺高壓沖洗水槍，有混凝土冒出后立即沖洗拱身。

3.3 澆注口、排氣孔、排漿管的布置

拱肋上的混凝土澆注口、排氣管及排漿孔在鋼結(jié)構(gòu)吊裝前就開口完成，具體布置見圖2。

（1）一級澆注口設(shè)置。一級澆注口距拱腳2～2.5 m，采用Φ125 mm、壁厚≥3.5 mm、長度約140 cm的鋼管制成[1]，位于拱肋上部，伸到拱內(nèi)85 cm左右，與拱肋的拱軸線有45°的夾角，同時在拱內(nèi)導(dǎo)向管端部加一個135°彎頭使出料口方向與鋼管拱軸線一致，頂升的過程中減小阻力，保證順暢。拱肋上的開孔處設(shè)加固環(huán)筋提高其強度。通過法蘭將泵送管與澆注口緊密連接，并設(shè)截止閥，各構(gòu)件栓焊的質(zhì)量要嚴格控制，避免施工過程出現(xiàn)脫焊[2]。

（2）二級澆注口設(shè)置。二級澆注口設(shè)置在拱肋長度約一半位置處，避開內(nèi)部加勁板位置，其他規(guī)格與一級澆注口一致。

（3）增壓排漿管設(shè)置。拱頂上每隔3 m對稱地安裝Φ150 mm的排漿管，長度1.5 m，管端可向側(cè)面略微前傾，以免冒出的混凝土污染拱肋。

3.4 泵管的布置

泵管為耐高壓輸送管，由專人負責(zé)線路的排定。在混凝土澆注口的位置及管道上搭設(shè)支架，以確保管道泵送頂升的過程中不會產(chǎn)生晃動。連接泵管之前仔細檢查內(nèi)部是否干凈，連接頭和密封圈是否完好無損，避免施工中發(fā)生堵管和泄露。泵管裝好后，逐節(jié)進行密封性檢查，嚴禁人員在泵管上走動。為避免發(fā)生意外，現(xiàn)場留一套同規(guī)格的泵管備用?；炷翂喝肭埃谳斔捅霉苌显O(shè)防回流的截止閥，并對法蘭盤接頭的焊縫部位加勁處理。

4 混凝土頂升施工

4.1 人工澆注壓漿管下部區(qū)域的混凝土

拱腳以上2 m范圍內(nèi)的拱肋鋼管混凝土人工澆注，采用輸送泵直接輸入，人工使用振搗棒振搗密實。施工前在拱腳上方0.5 m處拱背中間開圓孔，直徑25 cm，作為混凝土泵入和振搗的通道。澆注后的混凝土頂面比壓注口處低40～50 cm，防止后續(xù)的混凝土泵送時集料產(chǎn)生離析，造成混凝土的質(zhì)量問題。

4.2 泵管嚴密性試驗

泵送混凝土前將截止閥關(guān)閉，料斗內(nèi)裝滿清水進行泵送，起到洗管作用，同時可以驗證泵管的嚴密性，檢查是否有泄露現(xiàn)象。

4.3 泵送高等級砂漿

泵送混凝土之前先泵送砂漿潤滑泵管，起到減阻的效果。

4.4 鋼管混凝土頂升

鋼管混凝土的頂升初凝前完成，整個過程不得中斷[3]。澆注在當(dāng)天溫度較低時進行，具體頂升工藝遵循以下要求：

（1）鋼管拱肋混凝土施工注意溫度控制，混凝土頂升施工時，拱肋的表面溫度超過要求，將覆蓋的土工布包裹起來并澆水降溫。避免因溫度過高造成混凝土產(chǎn)生裂縫。

（2）準(zhǔn)備工作就緒開始泵送混凝土，泵機開啟后先處于低速運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，及時觀察泵的壓力表讀數(shù)和其他部件的狀況，待設(shè)備狀態(tài)良好、輸送順暢后再提升泵送速度。

（3）施工過程中盡可能避免出現(xiàn)停泵，混凝土供料不及時減緩壓送速度，提前預(yù)估避免停泵或空泵。

（4）混凝土泵送頂升時若進入空氣立即將泵反轉(zhuǎn)，將混凝土再抽回料斗中，空氣排出后再正轉(zhuǎn)。

（5）單片拱肋嚴格遵守兩側(cè)對稱壓送的要求，避免因一側(cè)頂升過快而引起拱肋的縱向振動。兩側(cè)拱肋的混凝土的高度相差不能大于1 m，可以通過混凝土消耗量和敲擊拱肋檢查的方法判斷。泵送過程中兩側(cè)隨時保持聯(lián)系以確?；炷恋耐綄ΨQ頂升。

（6）排漿口開始有水泥漿液溢出時，說明鋼拱內(nèi)大部分已充滿混凝土，這時減慢泵送的速度，用木棒或竹竿在排漿口內(nèi)插搗，擠出過多的漿液和空氣，直到流出的混凝土與泵入的混凝土濃度一樣，然后穩(wěn)壓一段時間后關(guān)閉截止閥。

4.5 設(shè)備清洗及封堵壓、排漿口

泵送完成并關(guān)閉防回流截止閥后拆除輸送泵管，對壓力泵和泵管進行清洗。澆注口、排氣孔、排漿口的封堵宜用開孔時割下來的鋼板封閉焊接。

5 施工關(guān)鍵控制點

（1）壓送頂升混凝土?xí)r嚴格要求縱向?qū)ΨQ進行。輸送泵的工作壓力在5～10 MPa范圍內(nèi)，防止過大造成爆管。

（2）拱肋上的孔洞切割、焊接時有相應(yīng)降溫措施，避免燒傷混凝土和造成鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變形。所有孔的密封焊接光滑平整，不得有突出和漏焊點。

（3）當(dāng)鋼管拱內(nèi)發(fā)生堵塞，立即停止泵送并關(guān)閉壓注口截止閥，將管道與截止閥的接頭拆開，排出泵管內(nèi)的全部混凝土，檢查鋼管拱內(nèi)混凝土的位置，在混凝土面以下約2 m的位置開孔，從孔口插入振搗棒將頂部的混凝土振搗密實，然后焊接備好的壓注管口，按初始泵送的要求繼續(xù)壓注頂升混凝土直至拱頂。

（4）一旦發(fā)生鋼管脹裂立即停止泵送卸壓，關(guān)閉壓注口截止閥，在裂縫處以下0.5 m開孔將上部的混凝土全部排出，插入振搗棒將下部混凝土振搗密實，緊接著將脹裂部位的鋼管恢復(fù)原樣，然后焊接裂縫，經(jīng)檢測不影響質(zhì)量后繼續(xù)上部混凝土壓注頂升。

（5）施工過程中嚴格控制端橫梁的變形，主橋墩兩側(cè)面埋設(shè)測量標(biāo)志，用儀器觀測鋼管拱混凝土頂升每個階段的墩頂水平位移情況。

6 質(zhì)量通病和控制措施

6.1 頂升過程中由中斷或排氣不暢引起混凝土空腔的控制

（1）審核方案排氣孔設(shè)置的合理性，現(xiàn)場檢查排氣孔安裝質(zhì)量是否按方案進行。

（2）泵送的時候料斗里至少要有一半的混凝土，以避免泵入空氣，施工要連續(xù)泵送到排漿管流出干凈的混凝土為止。

6.2 混凝土配合比的問題造成收縮裂縫的控制

（1）施工前，嚴格審核混凝土配合比是否合理，特別是外加劑的添加比例，查看試驗配比報告。

（2）現(xiàn)場對混凝土的塌落度進行檢查，并比對隨車的配合比報告單，對于不符合要求的混凝土廢棄處理。

6.3 鋼管內(nèi)壁銹蝕導(dǎo)致混凝土與管壁粘結(jié)不良的控制

（1）鋼拱肋制作過程中加強內(nèi)壁防銹處理質(zhì)量的檢查。

（2）檢查壓送混凝土前是否對拱內(nèi)壁清洗，清除雜物，增強混凝土與管壁的粘結(jié)。

6.4 原材料不良或拋投壓注造成混凝土離析的控制

（1）原材料嚴格把關(guān)，粗骨料中針片狀含量、骨料最大粒徑及級配要滿足要求，如果粉含量較大，可用水沖洗干凈后再使用。細骨料以天然中砂為宜，如有必要可過篩?；炷涟韬贤瓿珊笠蠊ぷ餍院?，不離析，坍落度損失小。

（2）加強拌合站的攪拌質(zhì)量，攪拌機口也要進行坍落度檢查。

（3）如果混凝土中粗細骨料分離嚴重，會造成混凝土裂縫，應(yīng)禁止使用。

6.5 泵壓不足、壓注速度過快造成混凝土不密實的控制

（1）壓注過程中，隨時檢查輸送泵的泵壓及壓注速度。

（2）泵壓在正常工作范圍內(nèi)，施工中避免因泵壓過大而引起輸送管發(fā)生爆裂或截止閥的連接開焊脫落。

（3）單拱兩端的壓注速度保持均衡一致，避免產(chǎn)生壓力差。

7 鋼管混凝土的質(zhì)量檢測及處理

拱肋內(nèi)混凝土養(yǎng)護達到要求后檢查其密實情況，考慮到混凝土的收縮徐變，施工完成后的2個月左右也要進行一次檢查。檢查的方法可以通過人工敲擊和超聲波檢測相結(jié)合，先用人工敲擊鋼拱肋初步檢測，聲音又重又啞，說明混凝土已經(jīng)充滿，否則可能有異常，應(yīng)提高檢測密度，確定超聲波探測范圍[4]。對于超聲檢測提出的可疑部位，將鉆孔復(fù)查，如果發(fā)現(xiàn)脫粘率>20%，或脫粘空隙厚度>3 mm，則鉆孔壓漿補強加固。壓漿完成后壓漿孔牢固焊接，表面打磨光滑。

8 結(jié)束語

該鋼管混凝土拱橋內(nèi)混凝土的泵送頂升一次性成功，經(jīng)檢測拱肋內(nèi)混凝土的密實性合格率100%，實踐證明，施工過程中的質(zhì)量控制措施是有效的，總結(jié)出的施工工藝及質(zhì)量控制措施對類似的鋼管拱橋施工提供參考。

參考文獻

[1]馬曉波. 橋梁泵送頂升鋼管拱自密實混凝土施工技術(shù)[J]. 民營科技， 2017（1）： 191.

[2]楊忠波. 南浦溪特大橋鋼管拱混凝土泵送頂升施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 城市建筑， 2020（5）： 170-172+194.

[3]李豪. 拱橋勁性骨架管內(nèi)混凝土施工工藝[J]. 建材與裝飾， 2019（5）： 250-251.

[4]鄧志成. 下承式鋼管拱橋混凝土頂升施工工藝[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計， 2020（10）： 155-156.