路 輝

（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司第三工程公司 安徽巢湖 238000）

提籃拱橋鋼管混凝土灌注施工技術(shù)

路 輝

（中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司第三工程公司 安徽巢湖 238000）

合福鐵路代橋河特大橋跨S105省道為主跨128 m的下承提籃式鋼管混凝土拱橋，主拱肋的混凝土灌注是關(guān)鍵工序。介紹主拱肋混凝土灌注施工質(zhì)量控制要點(diǎn)、施工工藝、混凝土配合比設(shè)計(jì)、質(zhì)量檢測(cè)等。

鐵路橋 提籃拱橋 鋼管混凝土 灌注 施工工藝

1 工程概況

合福鐵路代橋河特大橋提籃系桿拱橋，橋跨布置為1-128 m下承式鋼管混凝土提籃系桿拱橋，全長(zhǎng)132 m，橋梁全寬17.8 m（梁端加寬至18.8 m），人行道內(nèi)側(cè)寬12.0 m。拱肋橫截面采用啞鈴形鋼管混凝土截面，截面高3.4 m,寬1.2 m沿程等高布置，鋼管直徑為1 200 mm，由厚18 mm的鋼板卷制而成，每根拱肋的兩鋼管之間用兩片δ=16 mm的腹板連接，每隔一段距離在圓形鋼管內(nèi)設(shè)加勁環(huán)，在兩腹中焊接拉筋，拱肋在橫橋向內(nèi)傾9°，形成提籃式，拱頂處兩拱肋中心距8.19 m。兩拱肋間共設(shè)5組風(fēng)撐，其中拱頂處設(shè)“米”字型，拱頂至拱腳間設(shè)4道K型橫撐，橫撐鋼管為φ600 mm、φ500 mm及φ360 mm，厚度均為12 mm。吊桿布置采用尼爾森體系，在吊桿平面內(nèi)，全橋設(shè)56根吊桿。橋型布置見圖1。

圖1 橋型總體布置（單位：m）

2 管內(nèi)混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）管內(nèi)混凝土不能出現(xiàn)斷縫、空洞；（2）混凝土必須具有補(bǔ)償收縮性（限制膨脹率0.00015），鋼管內(nèi)混凝土不得與鋼管脫離；（3）混凝土必須具有高強(qiáng)性，試驗(yàn)配合比強(qiáng)度f(wàn)cu o = fcu k +1.645σ =55+1.645×6 =64.9 MPa；（4）混凝土必須具有緩凝性，一根鋼管拱的混凝土灌注完成時(shí)間，不得超過(guò)第一根鋼管拱混凝土的初凝時(shí)間，混凝土必須連續(xù)灌注；（5）混凝土施工嚴(yán)格的工序性，同一拱圈必須待下層的鋼管拱混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90 %以上后，方可澆注上層鋼管混凝土；（6）混凝土必須具有良好的和易性，要求混凝土具有低氣泡、高流動(dòng)性，免振即成型的性能；（7）混凝土要求具有早強(qiáng)性能，并要求混凝土水化熱峰值低，峰期長(zhǎng)。

3 施工工藝及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 混凝土壓注施工順序

鋼管拱肋合龍后，開始灌注鋼管拱肋內(nèi)混凝土。結(jié)合實(shí)際情況及設(shè)計(jì)要求，拱肋鋼管混凝土灌注按以下流程施工：①先對(duì)稱灌注左右兩側(cè)拱肋的上弦管；②待上弦管混凝土強(qiáng)度達(dá)90 %后，對(duì)稱灌注左右兩側(cè)拱肋的下弦管；③待下弦管混凝土強(qiáng)度達(dá)90 %后，再對(duì)稱灌注左右兩側(cè)拱肋的腹板，見圖2。

3.2 管內(nèi)混凝土的技術(shù)性能要求

管內(nèi)混凝土的作用機(jī)理：通過(guò)鋼管對(duì)管內(nèi)混凝土的“套箍”作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，極大地提高混凝土的承載力、塑性和韌性。這就要求管內(nèi)混凝土配合比的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下：（1）混凝土要滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度（C55）及規(guī)范要求。（2）為保證鋼管對(duì)混凝土“套箍”作用的有效性，混凝土必須具有收縮補(bǔ)償?shù)男阅?，也即具有微膨脹性。?）自然成型，在不加振搗的情況下自密達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（4）具有低氣泡，高流動(dòng)性，易于泵送，坍落度在19~22 cm 之間。同時(shí)，也要求保證混凝土在大坍落度狀態(tài)下的和易性，防止離析。（5）每根鋼管管內(nèi)混凝土的灌注時(shí)間在3~8 h范圍內(nèi)。為能連續(xù)泵送，要求混凝土具有延后初凝的性能，初凝時(shí)間在10 h以上。（6）為保證混凝土凝固后的內(nèi)部質(zhì)量，防止開裂，要求混凝土水化熱的峰值低，峰期長(zhǎng)。（7）由于工期方面的要求，要求混凝土具有早強(qiáng)性能。

圖2 鋼管混凝土提籃拱拱肋斷面圖

3.3 管內(nèi)混凝土配合比設(shè)計(jì)

在試配過(guò)程中，為達(dá)到混凝土高流動(dòng)性、早強(qiáng)、免振自密，首先確定滿足試驗(yàn)強(qiáng)度要求，其次是坍落度要求，最后滿足緩凝要求。當(dāng)基本條件滿足時(shí)，再考慮微膨脹性能和易泵送性能?？偟恼{(diào)整方法為：以水泥用量調(diào)整混凝土的抗壓強(qiáng)度，利用添加劑的品種來(lái)調(diào)整坍落度，以緩凝劑調(diào)整初凝時(shí)間，以粉煤灰調(diào)整可泵送性，反復(fù)調(diào)整使各項(xiàng)性能達(dá)到最佳狀態(tài)。并在使用過(guò)程中，根據(jù)混凝土質(zhì)量的動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.3.1 混凝土的技術(shù)要求：

（1）坍落度18～22 cm，擴(kuò)散度420～620 mm；（2）坍落度損失1h≤20 mm（損失量）；（3）初凝時(shí)間≥6 h；（4）混凝土水中28 d膨脹率要求（2～6）×10-4；（5）試配強(qiáng)度：fcu o = fcu k +1.645σ=55+1.645 ×6 =64.9 MPa 。

3.3.2 鋼管C55混凝土配合比：

C55理論配合比1︰0.08︰0.09︰1.79︰1.12︰1.68︰0.018︰0.13︰0.38；每立方混凝土用料量（Kg）：水泥︰粉煤灰︰膨脹劑︰細(xì)骨料︰粗骨料︰水︰外加劑=385︰30︰35︰688︰1075︰6.2︰50︰147；現(xiàn)已對(duì)配合比進(jìn)行試拌，保證現(xiàn)場(chǎng)混凝土施工指標(biāo)合格。

3.4 鋼管管內(nèi)混凝土灌注工藝

（1）灌注混凝土之前，先泵一次清水，然后泵送兩盤稠度較小的水泥砂漿，將全部導(dǎo)管潤(rùn)滑。砂漿全部泵出后，將二級(jí)泵導(dǎo)管接上弦管止回閥，開始往管內(nèi)泵送混凝土；（2）混凝土進(jìn)入弦管內(nèi)部后，首先往倒流段流至拱腳管底，然后再緩慢上升；（3）混凝土填滿倒流段并高出進(jìn)漿口2 m以后，在拱頂出漿口往弦管內(nèi)注入稀稠適度的水泥漿，以達(dá)到潤(rùn)滑管壁，減少泵送阻力的作用；（4）混凝土在上升過(guò)程中無(wú)須再振搗，只依靠輸送壓力和混凝土的免振自密達(dá)到密實(shí)，此時(shí)注意嚴(yán)格控制不要往弦管內(nèi)泵入空氣，以免造成管內(nèi)混凝土大面積空隙。同時(shí)，應(yīng)通過(guò)錘擊法確定混凝土上升高度，并確保兩半邊進(jìn)度差不超過(guò)2 m。特別是混凝土泵至拱頂，靠近拱頂橫隔板時(shí)，兩邊的進(jìn)度差更要把握好，進(jìn)度快的一側(cè)放慢速度，間歇進(jìn)行泵送，等兩側(cè)弦管均滿后，再一起往反壓管外泵。否則，一側(cè)的巨大壓力會(huì)把橫隔板推脫，并可能使弦管母材撕裂破壞；（5）鋼管管內(nèi)混凝土的灌注應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。待管內(nèi)水泥漿全部排出，并在反壓管內(nèi)排出合格混凝土，用插入式振搗棒振搗幾次，管內(nèi)混凝土不再下沉和冒氣泡后，即可關(guān)閉進(jìn)漿口處的止回閥，拆洗導(dǎo)管設(shè)備；（6）在混凝土的灌注過(guò)程中，應(yīng)按規(guī)定抽樣制取試件。試件經(jīng)試壓后強(qiáng)度達(dá)90 %以上，即可進(jìn)行同肋下一根鋼管管內(nèi)混凝土的灌注。

3.5 拱肋變形的觀測(cè)及調(diào)整

一般情況下，鋼管管內(nèi)混凝土灌注過(guò)程中，拱肋的軸線橫向偏位和高程都會(huì)發(fā)生變化，需要對(duì)拱肋的變化情況進(jìn)行全過(guò)程跟蹤觀測(cè)，并應(yīng)做好記錄，防止局部位置變形過(guò)大和變形的不均勻性。

3.6 混凝土質(zhì)量檢測(cè)

混凝土泵送頂升時(shí)，試驗(yàn)室根據(jù)混凝土泵送數(shù)量制作了10組試件。28 d的抗壓強(qiáng)度最低為58.4 MPa，最高為67.7 MPa，經(jīng)評(píng)定，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求?；炷帘盟屯瓿?個(gè)月左右后，收縮趨于穩(wěn)定，應(yīng)對(duì)混凝土與鋼管的密實(shí)情況進(jìn)行檢查。檢查方法有3種：（1）錘擊敲打，可探明部位；（2）鉆小孔取樣，采用磁力電鉆；（3）超聲波無(wú)損檢查。本橋主要通過(guò)超聲波檢查，檢查結(jié)果在拱頂附近長(zhǎng)度有0～2 m范圍內(nèi)存在部分脫空現(xiàn)象。這是鋼管混凝土橋梁普遍存在現(xiàn)象，主要原因是拱頂附近坡度平緩，靠自重壓力不易灌注密實(shí)，且混凝土本身存在收縮，通過(guò)鉆孔壓環(huán)氧樹脂水泥漿的辦法來(lái)填補(bǔ)空隙。

4 結(jié)語(yǔ)

大跨度鋼管混凝土提籃拱橋的施工技術(shù)復(fù)雜，施工前應(yīng)制定周密的施工計(jì)劃。特別是鋼管拱混凝土的灌注施工必須確保一氣呵成，萬(wàn)無(wú)一失。本文介紹了鋼管混凝土施工的一般施工工藝，可為同類橋梁施工提供借鑒。

[1]TB 10752-2010.高速鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),北京:中國(guó)鐵道出版社,2010

[2]陳寶春.鋼管混凝土拱橋設(shè)計(jì)與施工.北京:人民交通出版社,1999

[3]TB 10424-2010,鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

[4]尹浩輝,吳濱生.丫髻沙大橋主拱拱肋鋼管混凝土的灌注與線形控制[J].橋梁建設(shè),2000(4):49-51

CFST Ferfusion Construction Technology of X-type Arch

LU Hui
(No. 3 Engineering Bureau of China Railway Construction Engineering Group Co, Ltd. Chaohu Anhui 238000 China)

Daiqiao river super-large bridge in Hefei-Fuzhou Railway, with a 128-meter main span distance, is a lower supported basket style steel pipe concrete arch bridge, spanning the S105 provincial road. The concrete pouring for the main arch rid is the key process. This paper introduces the construction quality control points of the main arch rib concrete perfusion, construction technology, concrete mix design, and quality testing etc.

railway bridge X-type arch CFST Perfusion Construction Technology

中國(guó)分類號(hào)：U2B

1673-1816(2016)02-0042-03

2015-10-18

路輝（1981-），男，漢，四川攀枝花人，工程師，研究方向道路橋梁施工。