廖延軍

1 工程概況

京滬高速鐵路跨錫澄運(yùn)河96 m先拱后梁鋼管混凝土系桿拱橋,位于江蘇省無錫市,設(shè)計(jì)里程范圍為 DK1177+798.2～DK1177+898.4,兩側(cè)主墩分別為184號,185號墩,設(shè)計(jì)為一跨96 m下承式平行系桿拱橋,梁全長100 m,計(jì)算跨長為96 m,矢跨比為f/l=1/5,拱肋平面內(nèi)矢高為19.2 m。拱肋采用等高度啞鈴形截面,高3.0 m。每根拱肋由2根弦管組成,弦管豎向中心距2.0 m,為 1 000 mm×16 mm鋼管,兩弦管之間用 16 mm厚鋼綴板連接。兩條拱肋間共設(shè)5道橫撐,橫撐均采用空間鋼管桁架,桁架弦管為φ 500 mm×14 mm,φ 400 mm×12 mm,腹管為φ 360 mm×12 mm。僅拱肋弦管及綴板內(nèi)填充C55無收縮混凝土,橫撐鋼管內(nèi)不填充混凝土。單根拱肋上管混凝土69.04 m3,單根拱肋下管混凝土67.27 m3,單根拱肋腹板混凝土78.79 m3,全橋共計(jì)430.2 m3,橋型布置見圖1。

2 施工方案

考慮現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)備條件,上下弦管內(nèi)混凝土的泵送采用由拱腳向拱頂?shù)摹斑B續(xù)頂升”施工。即采用一級泵送一次到頂,拱頂弦管內(nèi)以隔倉板隔開。腹腔內(nèi)混凝土采用分倉泵送,在1/4,3/4處設(shè)置隔倉板,將腹腔分成4部分。

3 施工工藝

3.1 鋼管混凝土配合比設(shè)計(jì)

混凝土采用C55無收縮混凝土;通過多組不同的配合比試驗(yàn)比較,選定水灰比(W/C)為0.334,砂率為40%;每立方米混凝土的材料用量:水泥為417 kg,粉煤灰105 kg,碎石1 006 kg,中砂671 kg,水193 kg,JM-Ⅲ外加劑58 kg。通過試驗(yàn)該配合比混凝土坍落度出料時(shí)不小于20 cm,進(jìn)入弦管時(shí)不小于16 cm。

3.2 混凝土泵送壓注順序及有關(guān)要求

依據(jù)設(shè)計(jì)要求,混凝土壓注須一次完成。施工中按先上管、后下管、最后腹腔的總體順序依次進(jìn)行壓注,上、下弦管混凝土兩側(cè)分別同時(shí)對稱壓注,一次壓完,且必須在混凝土初凝以前全部壓注完畢。

工藝流程為:清除管內(nèi)渣物→開排漿口,焊接排漿管→開進(jìn)料口,焊接進(jìn)料管→安設(shè)壓注頭和閘閥→布設(shè)輸送泵送管,進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、檢查→壓注高強(qiáng)度等級水泥漿和砂漿潤滑輸送管、拱肋鋼管內(nèi)壁→壓注鋼管內(nèi)混凝土→從拱頂排氣(漿)孔振搗混凝土→關(guān)閉壓注口處閘閥穩(wěn)壓→拆除閘閥完成混凝土壓注→截面應(yīng)力、線形監(jiān)測。

3.3 施工準(zhǔn)備

3.3.1 原材料準(zhǔn)備

水泥、石子、砂及外摻劑應(yīng)準(zhǔn)備充足,外摻劑按每盤混凝土所需摻量事先裝袋。對原材料質(zhì)量進(jìn)行檢查,保證各項(xiàng)指標(biāo)符合要求,實(shí)測中砂、石子含水量,控制拌合料進(jìn)水量。

3.3.2 泵機(jī)布置

在兩側(cè)拱腳附近各設(shè)置3臺,共 6臺混凝土輸送泵,其中2臺備用。泵機(jī)距拱腳水平距離約10 m～15 m。輸送泵選用三一和中聯(lián)產(chǎn)混凝土輸送泵,其工作壓力不小于16 MPa,工作能力(即輸送量)大于50 m3/h。

3.3.3 泵送管道布置

農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展是推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的源源動(dòng)力。加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)單位之間的合作：一方面，由玉米種植農(nóng)戶為農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)單位提供更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使之在農(nóng)業(yè)科技發(fā)展、農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)方面獲得更多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；另一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)單位也要充分考慮到玉米種植農(nóng)戶的實(shí)際需求，嚴(yán)把農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量關(guān)，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械與北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的匹配度，擴(kuò)大農(nóng)業(yè)機(jī)械的適用范圍，確保農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用效果，進(jìn)而引導(dǎo)農(nóng)戶改良自身的玉米種植習(xí)慣，加速玉米生產(chǎn)全程機(jī)械化的進(jìn)程。

混凝土經(jīng)過泵送管道頂升至待灌鋼管拱內(nèi)。兩側(cè)自泵機(jī)至待灌鋼管拱混凝土入口間各需配置四套混凝土泵送管道,每條管路在入倉口附近各設(shè)置一個(gè)防回流裝置,以便于在處理管路堵塞時(shí)防止混凝土回流,并根據(jù)施工需要配齊各種型號的彎管接頭。每次壓注混凝土前,將四條管路一次鋪設(shè)完畢,并與泵機(jī)和入口泵管分別試拼接,之后用 2 t～3 t倒鏈(每條管路各4臺～5臺)固定,以減少中間接管時(shí)間。所有泵管進(jìn)行水密性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)問題提前處理。

3.3.4 水管路布置

為保證鋼管拱泵送混凝土施工時(shí)的養(yǎng)護(hù)降溫用水,沿鋼管拱拱肋鋪設(shè)施工用水管道。

3.3.5 施工前準(zhǔn)備

施工前要組織所有參加施工的人員進(jìn)行全面的技術(shù)交底,做到人人心中有數(shù),并有詳細(xì)的交底記錄。組織有關(guān)人員進(jìn)行混凝土泵管的接拆訓(xùn)練,保證在施工中每個(gè)接口的拆裝在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。按試驗(yàn)室要求備齊所有原材料。在每次泵送混凝土前,必須對所有用于施工的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面檢查、維修、保養(yǎng),確保各種機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好。用于施工的各種計(jì)量器具必須經(jīng)具有資質(zhì)的單位進(jìn)行標(biāo)定和校正,保證其精度。拱上腳手架、安全網(wǎng)等安全設(shè)施必須全部到位,并保證牢固可靠。分項(xiàng)工程開工報(bào)告必須經(jīng)過監(jiān)理工程師的簽認(rèn)。

3.4 拱肋混凝土灌注

3.4.1 混凝土泵送頂升施工

在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作結(jié)束,經(jīng)檢查合格后,即可開始泵送施工。兩墩對稱同時(shí)壓注。為增強(qiáng)混凝土的密實(shí)性,保證混凝土的壓注質(zhì)量,需在拱肋頂面附近開設(shè)φ 20 mm的孔,以利于排氣,同時(shí)由φ 125 mm排氣管排出含有石子的新鮮混凝土?xí)r,插入φ 50 mm振動(dòng)棒進(jìn)行振搗。

混凝土灌注完畢后,關(guān)閉回流裝置處的鋼板,隨后拆除泵管并清洗。

靠近拱腳處設(shè)置混凝土振搗孔,以保證混凝土的密實(shí)度,其位置距拱腳4.4 m(上弦)、4.5 m(下弦)處。

控制混凝土配比中粗骨料的最大粒徑,石料級配控制在5 mm～25 mm。

泵送混凝土選擇在氣溫較低時(shí)進(jìn)行。泵送混凝土前,必須先泵送一盤水泥砂漿以潤濕輸送泵機(jī)及泵管。水泥砂漿強(qiáng)度不低于混凝土的強(qiáng)度。

混凝土的生產(chǎn)除確保各組成材料計(jì)量準(zhǔn)確外,每盤攪拌時(shí)間不得小于2 min;拌合機(jī)司機(jī)在上料前要監(jiān)督配料,在出料前一定要觀察混凝土的拌合情況,發(fā)現(xiàn)異常,由當(dāng)班試驗(yàn)人員立即處理;試驗(yàn)人員要經(jīng)常檢查各組成材料的質(zhì)量,特別是砂石料的均勻性,謹(jǐn)防其粗細(xì)分離;每盤混凝土出料限度控制在22 cm～24 cm,發(fā)現(xiàn)泌水,決不允許出料,必須另做處理。

嚴(yán)格控制混凝土的坍落度,泵送混凝土的坍落度宜為(16±2)cm,考慮施工氣溫條件和阻力較大的情況,坍落度取定16 cm～18 cm,并摻入適量的粉末狀膨脹劑,防止混凝土的收縮。

壓送混凝土?xí)r,泵機(jī)料斗內(nèi)裝滿混凝土,以免在泵送過程中吸入空氣。如果吸入空氣,立即反泵,待除去空氣后再改為正轉(zhuǎn)泵送。

兩側(cè)泵送混凝土?xí)r要及時(shí)聯(lián)系,頂升速度要協(xié)調(diào)一致,兩側(cè)頂升長度相差不大于2.0 m。

泵機(jī)操作司機(jī)必須按《泵機(jī)操作規(guī)程》進(jìn)行操作;泵送過程中經(jīng)常觀察泵機(jī)的工作狀況并作好運(yùn)轉(zhuǎn)記錄;并準(zhǔn)確及時(shí)地指導(dǎo)現(xiàn)場快速處理好泵管堵塞故障。

為便于處理泵管堵塞故障和加快混凝土的泵送速度,在泵管和混凝土進(jìn)口之間加設(shè)一個(gè)截止閥(每管一個(gè)),在泵管發(fā)生堵塞故障時(shí),及時(shí)關(guān)閉截止閥,并務(wù)必在30 min內(nèi)處理完故障。重新安裝到位前,將泵管內(nèi)的空氣排盡,再次開始泵送前打開截止閥;壓注完畢,即刻關(guān)閉截止閥,泵機(jī)反泵2次～3次,即可拆除泵管,安裝防回流柵鋼筋。

每個(gè)鋼管混凝土必須各取4組試件,試件拆模前及時(shí)養(yǎng)護(hù),拆模后及時(shí)放入水中養(yǎng)護(hù)。泵送過程中及時(shí)清理鋼管表面的混凝土灰漿,保證鋼管拱表面的清潔。

4 泵送混凝土質(zhì)量控制

施工前組織有關(guān)人員對用于鋼管拱混凝土施工的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行全面檢查,確保泵送施工的連續(xù)性。

質(zhì)量檢查人員認(rèn)真檢查已頂升壓注部位的混凝土是否密實(shí),發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)向有關(guān)部門報(bào)告,并及時(shí)作相應(yīng)處理。

試驗(yàn)人員嚴(yán)格按已確認(rèn)的配合比施工,控制好混凝土和其各組成材料的質(zhì)量。施工過程中按要求留有足夠的試件,并做好值班記錄。

混凝土頂升過程中,測量人員隨時(shí)對鋼管拱的變形和拱座進(jìn)行測控。發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場負(fù)責(zé)人。

當(dāng)拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,用超聲波對拱內(nèi)混凝土的密實(shí)情況進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)鉆小孔作壓漿處理。

5 結(jié)語

錫澄運(yùn)河96 m系桿拱橋,拱肋混凝土采用一次泵送到頂施工,施工技術(shù)復(fù)雜,難度大,主拱肋鋼管混凝土灌注施工是繼拱肋吊裝合龍后的又一關(guān)鍵工序,對配合比的選擇、輸送泵的選型、輸送泵管的布設(shè)、鋼管混凝土灌注時(shí)混凝土的控制提出了更高的要求。加之灌注時(shí)間為夏季,溫度高,加速了混凝土的凝結(jié)時(shí)間。該橋拱肋混凝土的灌注成功經(jīng)驗(yàn),為其他同類型橋梁施工提供了借鑒。

[1] JGJ T10-95,混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].

[2] 趙志縉,趙 帆.混凝土泵送施工技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

[3] CECS 28∶90,鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S].