陳湘橋

(中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司武漢建設(shè)分公司 湖北 武漢：430056)

昆陽(yáng)特大橋47#～50#墩上部為連續(xù)梁拱結(jié)構(gòu)，其鋼管拱計(jì)算跨徑136m，矢跨比1/5，設(shè)計(jì)矢高27.2m。拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，采用等高度啞鈴形截面，截面高2.8m，每肋由上、下弦管組成，弦管直徑φ800mm，拱肋弦管及腹板內(nèi)填充C50微膨脹混凝土。兩榀拱肋之間共設(shè)有9道橫撐，橫撐鋼管內(nèi)部不填充混凝土，兩榀拱肋中心距為11.1m。

根據(jù)設(shè)計(jì)，拱肋中的C50微膨脹混凝土共計(jì)459.8m3，其中每條拱肋的上弦管混凝土75.92 m3，下弦管混凝土72.61 m3，中間腹板混凝土81.37 m3。

圖1 昆陽(yáng)特大橋鋼管拱結(jié)構(gòu)示意圖

1 總體施工方案

鋼管拱根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)采用單條拱肋對(duì)稱泵送頂升法，即每條拱肋均對(duì)稱地從低處往高處由泵送頂升，上、下弦管內(nèi)的混凝土分別由一次泵送到位，腹板內(nèi)混凝土兩次泵送到位，左、右側(cè)拱肋共分八次完成混凝土的頂升壓注。

昆陽(yáng)橋地面距拱頂近50m高，為確?；炷帘盟蜁r(shí)鋼管拱內(nèi)的混凝土密實(shí)，混凝土泵送采用兩臺(tái)地泵泵送頂升到鋼管拱內(nèi)，即將兩臺(tái)混凝土泵布置于拱腳的48#、49#墩附近，高壓泵管從位于橋下的混凝土泵接至鋼管拱上的注漿口。因攪拌站距泵送點(diǎn)距離不超過500m，且路況較好，故在混凝土泵送頂升時(shí)配備4臺(tái)混凝土運(yùn)輸車。

混凝土泵送頂升順序按照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》先上、后下，再腹板的原則進(jìn)行。左、右側(cè)拱肋交替一環(huán) 一環(huán)推進(jìn)進(jìn)行。

2 施工方法及技術(shù)措施

2.1 施工準(zhǔn)備工作

2.1.1 混凝土輸送泵的選擇

混凝土輸送泵的選擇主要應(yīng)滿足頂升混凝土?xí)r的壓力的要求。即混凝土頂升時(shí)其出口壓力應(yīng)為鋼管拱弦管壓漿口處的壓力與混凝土泵管內(nèi)的壓力損失之和，即：

P=P1+P2+P3

P1=[2/r· (K1+K2V)+ρ·V+γ·sinθ]·x

其中：x——鋼管拱的軸線弧長(zhǎng)；r——鋼管拱管的半徑，取弦管r=0.4m，腹板r=0.275m；K1——混凝土與管壁的粘著應(yīng)力強(qiáng)度(MPa)。

K1=(3.0-0.1S1)×10-4

=(3.0-0.1×20)×10-4

=1.0×10-4MPa

上式S1為混凝土的坍落度，取20cm；K2——與混凝土流動(dòng)性有關(guān)的速度系數(shù)(MPa/m/s)。

K2=(4.0-0.1S1)×10-4

=(4.0-0.1×20)×10-4

=2.0×10-4MPa/m/s

V弦管=5m3/(0.4632m2×10×60s)

=0.018m/s

V腹板=5m3/(0.6527m2×10×60s)

=0.013m/s

θ——管的水平傾角θ=37.17°;ρ——混凝土的質(zhì)量，取ρ=24.5kN/m3；γ——混凝土的容重，取γ=24.5kN/m3、

P1上弦管max=[2/0.4×(1.0×10-4+ 2.0×10-4×0.018)+ 24.5×10-3×0.018 +24.5×10-3×0.604]×71.4 =1.13MPa

P1上腹板min=[2/0.275× (1.0×10-4+ 2.0×10-4×0.013)+ 24.5×10-3×0.013 +24.5×10-3×0.604]×57 =0.9MPa

混凝土泵管內(nèi)的壓力損失的換算可參照《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T10-95)的相關(guān)要求。

根據(jù)兩臺(tái)混凝土泵的布置位置、泵管的布置長(zhǎng)度等，其壓力損失見表1。

表1 混凝土泵的壓力損失

由表1所示，鋼管拱混凝土頂升壓注時(shí)所需最大壓力為：

P上腹板=P1上腹板+P2上腹板+P3

=0.9MPa+4MPa+2.5MPa=7.4MPa

再根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選擇兩臺(tái)HBT-105的混凝土輸送泵進(jìn)行輸送，可以滿足要求。

2.1.2 混凝土配合比

2.1.2.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)要求

本橋鋼管拱內(nèi)填充C50微膨脹混凝土，為確?；炷潦┕べ|(zhì)量，根據(jù)設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求和施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，我們對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)制定了以下要求：

(1)鋼管拱內(nèi)填充的C50微膨脹混凝土限制膨脹率為2.0×10-4～4.0×10-4之間；

(2)混凝土的坍落度為18～22cm；

(3)混凝土的初凝時(shí)間不小于12h；

(4)混凝土的外加劑采用緩凝型減水劑；

(5)混凝土的可泵性好，泌水率較小；

(6)碎石粒徑為5～25mm，砂為中砂；

(7)粉煤灰摻量不小于15%；

(8) 混凝土的含砂率在38%～45%之間。

2.1.2.2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)上述要求，我們對(duì)C50微膨脹混凝土的配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)和試拌比選，最后選用了如下配合比，詳見表2。

表2 混凝土配比表

每立方混凝土用量為：

水 泥(C)：350kg

粉煤灰(F)：90kg

膨脹劑(P)：60kg

細(xì)骨料(S)：671kg

粗骨料(G)：1094kg

水 (W)：165kg

減水劑(J)：4.25kg

2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

2.1.3.1 進(jìn)出漿孔的設(shè)置

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將注漿孔設(shè)置在拱肋隔倉(cāng)的下端，將出漿口設(shè)置在拱頂?shù)母魝}(cāng)板附近。注漿孔洞采用Φ135mm圓孔，出漿口采用Φ80mm圓孔。

2.1.3.2 泵機(jī)及泵管布置

現(xiàn)場(chǎng)布置兩臺(tái)混凝土地泵分別設(shè)于橋下的48#墩右線側(cè)和49#墩左線側(cè)(詳見圖2)。泵管采用Φ125mm無縫管進(jìn)行，為避免堵管現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)盡量平直鋪置、減少?gòu)澒?。泵管布置時(shí)由地泵接出后接豎直管上橋后，接入壓漿口，將泵管前端的Φ125mm的泵管插入鋼管拱內(nèi)，然后將泵管與鋼管拱滿焊連接，并在泵管與鋼管拱的焊縫設(shè)四塊加勁板。兩臺(tái)地泵需要泵管130m，為確保有備無患，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備高壓泵管160m。

因昆陽(yáng)特大橋上跨同三高速公路，且出漿口距地面較高，為確保安全，在出漿端口套接Φ80mm的消防水袋并延至橋面，將冒出的混凝土引至橋面。出漿管采用Φ80×5mm的鍍鋅水管，為確保壓力，其安裝長(zhǎng)度應(yīng)高于拱肋隔倉(cāng)內(nèi)混凝土最高面1m。

圖2 鋼管拱混凝土壓注頂升施工平面布置示意圖

2.2 施工方法

2.2.1 施工流程

圖3 施工流程圖

2.2.2 混凝土泵送頂升

現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備完成后，即可進(jìn)行混凝土泵送頂升施工。

泵送頂升前，空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)10～20 min，使泵機(jī)預(yù)熱使各潤(rùn)滑點(diǎn)均明顯出現(xiàn)潤(rùn)滑脂。

再是潤(rùn)滑管壁和拱壁。先采用1m3左右的清水濕潤(rùn)泵管，直至清水完全排出后再用1～2m3砂漿將泵管及拱肋內(nèi)壁進(jìn)行潤(rùn)滑，最后壓注混凝土。

混凝土泵送頂升時(shí)，必須確保各臺(tái)混凝土泵的泵送速度同步，為此需要統(tǒng)一指揮，同時(shí)泵機(jī)應(yīng)調(diào)至高壓慢速狀態(tài)，保證泵送砼均速進(jìn)行。另外還應(yīng)確保集料斗中有不低于其容積2/3的混凝土，避免空氣進(jìn)入。

混凝土泵送應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得停頓，如有停頓則每間隔5分鐘，操作一次，使砼輸送順暢，以避免堵管的現(xiàn)象發(fā)生。

當(dāng)混凝土泵送達(dá)拱頂后，需要等出口處有新鮮混凝土冒出才可停止泵送，并保壓10min，再關(guān)閉截止閥并拆除和清洗泵管和泵機(jī)，待到拱內(nèi)砼強(qiáng)度達(dá)到90%后方可進(jìn)行下一環(huán)的施工壓注。

3 結(jié)束語(yǔ)

昆陽(yáng)特大橋鋼管拱混凝土泵送頂升施工，從2008年6月29日開始，至7月25日完成，歷時(shí)27天，共分八次順利完成?；炷帘盟晚斏陂g實(shí)際觀測(cè)泵機(jī)的泵送壓力為5MPa～7MPa，與計(jì)算泵壓基本一致。在運(yùn)距較近的情況下，兩臺(tái)1500L攪拌機(jī)配合四臺(tái)混凝土運(yùn)輸車，能夠保證混凝土的正常供應(yīng)(間歇時(shí)間小于10分鐘)。通過昆陽(yáng)特大橋鋼管拱混凝土的順利泵送升施工，證明該施工方案可行。

[1] 周國(guó)全，李蓉.西湖大橋鋼管拱混凝土泵送頂升施工技術(shù)[J].邵陽(yáng)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2007，(6):66-68.

[2] 蔣政武等.泵送頂升鋼管拱自密實(shí)混凝土施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2011，(2)：135-137

[3] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ10-95，混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995.

[4] 哈爾濱建筑工程學(xué)院，中國(guó)建筑科學(xué)研究院.CECS28:90，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1992.

[5] GB50119-2003.混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].