張維福

（四川路橋華東建設(shè)有限責(zé)任公司， 四川 雙流 610041）

1 工程概述

1.1 工程概述

G4216 仁沐高速犍為岷江特大橋457.6m 鋼管混凝土拱橋（以下簡(jiǎn)稱：岷江特大橋鋼管拱橋）位于犍為縣縣城下游，采用中承式鋼管混凝土拱橋，拱橋長(zhǎng)457.6 m，主跨400 m，該拱橋橋位呈E～W 向展布，與岷江正交。

圖1 拱橋總體效果圖

1.2 主要構(gòu)造設(shè)計(jì)

1.2.1 主拱圈設(shè)計(jì)

主孔跨度457.6m 中承式鋼管混凝土拱橋，拱頂截面徑向高7.0m，拱腳截面徑向高13.0m，凈跨徑為400.0m，矢跨比為1/4，拱軸系數(shù)為1.45。肋寬為4.0m，拱肋中距為30.6m。每肋為上、下各兩根φ1320×22（26、30、36）mm 弦管，通過(guò)橫聯(lián)鋼管φ762×16mm 和豎向兩根腹桿φ660×12（16、22）mm 鋼管連接而構(gòu)成。

1.2.2 拱肋橫隔

吊桿間距為16m，拱上立柱和肋間橫梁間距15m。

1.2.3 肋間橫撐

拱肋中距為30.6m。橋面以上的拱肋之間，吊桿處間隔設(shè)置豎向“I”型鋼管桁架橫撐，上弦平面設(shè)置“△”形鋼管橫撐。橋面以下的拱腳段設(shè)置徑向“I”鋼管混凝土桁架橫撐，“I”型撐之間上弦平面內(nèi)設(shè)置“K”形斜撐聯(lián)結(jié)。

1.2.4 吊桿

1.2.5 橋面梁

橋面梁由兩道主縱梁（吊桿處）、三道次縱梁、吊桿處主橫梁、主橫梁間設(shè)置的三道次橫梁組成格子橋面梁；縱橫梁均采用“工”形截面。格子梁上橋面板采用鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)，橋面板標(biāo)準(zhǔn)厚度為20cm，橋面板承托處厚度為28cm。

1.2.6 拱座與基礎(chǔ)

（1）犍為岸拱座。犍為岸采用分離式重力型拱座，拱座基礎(chǔ)采用分離式擴(kuò)大基礎(chǔ)，其縱向放坡成梯型結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)尺寸為35m（順橋向）×11m（橫橋向）。

圖2 仁壽岸拱座設(shè)計(jì)圖

圖3 沐川岸拱座設(shè)計(jì)圖

（2）沐川岸拱座。沐川岸采用分離式重力型拱座，頂部寬7m，底部寬10m，拱座基礎(chǔ)為整體式擴(kuò)大基礎(chǔ)， 50m（順橋向）×50.6m（橫橋向） ，基礎(chǔ)底面須置于穩(wěn)定的、完整的弱風(fēng)化基巖上。

2 拱座大體積砼配合比設(shè)計(jì)及澆筑

2.1 工程概況。

沐川岸基礎(chǔ)采用C30 混凝土、拱座采用C40 混凝土，仁壽岸基礎(chǔ)及拱座均采用C30 混凝土，均為大體積混凝土。

2.2 砼配合比設(shè)計(jì)

大體積混凝土配合比制定在滿足相應(yīng)的力學(xué)性能的同時(shí)需兼顧抗裂性能，配制原則如下：

（1）采用新型膠材體系，降低水泥用量以降低水化熱。在滿足混凝土工作性和強(qiáng)度條件下，最大限度地減少膠凝材料用量及漿體率，這是提高混凝土體積穩(wěn)定性和抗裂性的一條重要措施。

（2）選擇適宜的水膠比，控制最大用水量。將拌和水最大用量作為控制混凝土耐久性的重要指標(biāo)，比控制最大水膠比更為有利。

（3）采用礦物摻和料與高效減水劑雙摻

礦物摻和料與高效減水劑的疊加效應(yīng)可達(dá)到減少水泥用量和用水量、密實(shí)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的目的，使混凝土強(qiáng)度、耐久性得以改善。

（4）優(yōu)化后的配合比

大體積混凝土配合比（kg/m3）

2.3 大體積混凝土質(zhì)量控制重點(diǎn)

常規(guī)的質(zhì)量控制方法不再贅述，針對(duì)本項(xiàng)目的具體情況總結(jié)如下質(zhì)量控制點(diǎn)。

（1）水泥、粉煤灰溫度控制。本項(xiàng)目水泥、粉煤灰生產(chǎn)受多種外部環(huán)境影響，供應(yīng)量銳減，為搶占資源，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的膠材不可避免的存在溫度超標(biāo)，在大體積混凝土澆筑前，測(cè)定水泥、粉煤灰溫度，水泥溫度≤60℃、粉煤灰溫度≤40℃后才能拌合。

（2）優(yōu)化砼布料方式?；炷烈瞬捎谜w式水平分層連續(xù)澆筑?；炷翝仓r(shí)，由四周往中心布料，邊部可采用天泵布料桿布料、緊靠模板，并加強(qiáng)邊角處振搗，保證混凝土較好的勻質(zhì)性和密實(shí)性，以避免膠凝材料漿體發(fā)生過(guò)長(zhǎng)距離流動(dòng)并堆積在拱座四周而產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力而增大混凝土側(cè)面和邊角開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

（3）優(yōu)化分層澆筑厚度，加快澆筑速度。大體積混凝土的分層澆筑厚度可控制在30cm～50cm 范圍。

（4）大體積砼采取內(nèi)降外覆的養(yǎng)護(hù)方式。外部覆蓋采用薄膜+土工布覆蓋，內(nèi)部通水根據(jù)埋設(shè)的溫控原件測(cè)試的溫度確定。

3 鋼管砼的配合比設(shè)計(jì)及灌注施工

3.1 針對(duì)項(xiàng)目的施工特點(diǎn)分析

（1)管內(nèi)混凝土分布在上下弦管、立柱、吊桿橫聯(lián)、立柱橫梁、橫梁、鉸軸等部位，各部位結(jié)構(gòu)不同，澆筑方式也有所差異，需根據(jù)具體每種鋼管的結(jié)構(gòu)確定灌注方式。

（2)弦管單根管內(nèi)混凝土方量大，要求一次泵送完成。

（3)管內(nèi)C60 為高性能混凝土，配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求高，管內(nèi)混凝土質(zhì)量控制難度大。

3.2 砼配合比設(shè)計(jì)

（1）結(jié)合已成功施工的橋梁先例，參照類似高強(qiáng)混凝土應(yīng)用的先例，項(xiàng)目部展開(kāi)了混凝土的配合比、泵送性能等各項(xiàng)試驗(yàn)。

（2）鋼管混凝土配合比的設(shè)計(jì)要求。

①混凝土要滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范強(qiáng)度要求（C60)；

②通過(guò)在混凝土中加入適量的膨脹劑，以使混凝土達(dá)到收縮補(bǔ)償?shù)哪康模?/p>

③拌和料的塌落度要求為180～250mm，同時(shí)也要保證混凝土在大塌落度狀態(tài)下的和易性，防止離析；

④初時(shí)間為大于10h，并且灌注過(guò)程中塌落度的損失要小。

⑤混凝土具有一定的早強(qiáng)性能。

⑥為保證混凝土凝固后的內(nèi)部質(zhì)量，防止開(kāi)裂，要求混凝土水化熱的峰值低、峰期長(zhǎng)。

（3）C60 經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證最終采用的配合比

C60混凝土配合比

3.3 砼灌注工藝

管內(nèi)混凝土采用輸送泵泵送頂升、真空輔助法灌注。灌注自拱腳向拱頂，按設(shè)計(jì)的橫橋向灌注順序和縱橋向“三級(jí)接力灌注法”進(jìn)行。

圖4 三級(jí)泵送劃分段落圖

3.4 砼灌注工藝試驗(yàn)

本項(xiàng)目灌注工藝試驗(yàn)做了三次，通過(guò)三次的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，驗(yàn)證了砼配比的泵送性能、鍛煉了隊(duì)伍、積累了經(jīng)驗(yàn)。

3.4.1 試驗(yàn)鋼管現(xiàn)場(chǎng)布置

根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮脱芯績(jī)?nèi)容，為模擬實(shí)橋第三級(jí)主拱鋼管（直徑Φ1.32m）的泵送阻力和管內(nèi)混凝土灌注狀態(tài)，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件，本次試驗(yàn)采用 3 根試驗(yàn)鋼管，針對(duì)不同的試驗(yàn)工況開(kāi)展試驗(yàn)。

圖5 試驗(yàn)鋼管布置圖

3.4.2 試驗(yàn)總結(jié)成果

①鋼管砼灌注是一個(gè)系統(tǒng)性工作，需要前場(chǎng)及后場(chǎng)的聯(lián)系暢通，需要各相關(guān)部門(mén)的全力配合，不能疏忽任何一個(gè)細(xì)節(jié)；

②做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，砼灌注前，應(yīng)確保砼拌合樓的拌和能力、砼罐車的運(yùn)輸能力，保證主拱管內(nèi)砼的連續(xù)供應(yīng)；

③盡可能保證材料的穩(wěn)定，尤其是砂石材料，含水量變化太大需要反復(fù)調(diào)整配合比，不利于砼的連續(xù)澆筑；

④砼拌合時(shí)，砂、石、粉料、外加劑的投放順序和計(jì)量應(yīng)確保準(zhǔn)確；

⑤砼罐車安排專人監(jiān)督罐車內(nèi)的積水和廢渣排除，在輸送砼期間不得用水沖洗罐車內(nèi)部；

⑥泵送壓力應(yīng)安排專人記錄，有助于提前預(yù)判堵管。

3.4.3 鋼管砼灌注控制要點(diǎn)

①輸送管管徑選擇及布置。灌注混凝土?xí)r選用內(nèi)徑φ150mm，外徑φ168的高壓泵管。輸送管與拱肋交角越小，則泵送的阻力越小，對(duì)鋼管的沖擊力越小，要求與主弦管夾角不大于45°。輸送管轉(zhuǎn)向處彎頭應(yīng)盡量采用45°彎頭。

②主弦管上下游共計(jì)8 根，砼灌注后要既要保證80%的強(qiáng)度，又要滿足工期要求對(duì)8 根鋼管砼的灌注順序進(jìn)行了優(yōu)化。

圖6 鋼管砼灌注順序圖

③預(yù)埋在拱座砼內(nèi)的鋼管在安裝拱肋首節(jié)段前完成管內(nèi)砼澆筑，若待拱肋安裝完成后最后灌注，存在管內(nèi)清洗的垃圾全部沉積在預(yù)埋管位置不易清除的問(wèn)題。

④每一車砼在后前場(chǎng)均要進(jìn)行坍落度及擴(kuò)展度的檢測(cè)，不滿足要求的一律不準(zhǔn)使用。

⑤進(jìn)出漿口的合理布置。進(jìn)出漿口的布置位置直接關(guān)系管內(nèi)砼的連續(xù)性及密實(shí)程度，經(jīng)過(guò)多方案比選，最終確定單側(cè)布置4 處進(jìn)出漿口：第一級(jí)布置一個(gè)進(jìn)漿口、第二級(jí)的進(jìn)漿口兼作第一級(jí)的出漿口、第三極的進(jìn)漿口兼作第二級(jí)的出漿口、最后一處為第三級(jí)的出漿口。

⑥潤(rùn)滑管壁首先打清水，緊接著打水泥凈漿，打水泥凈漿避免了砂漿長(zhǎng)時(shí)間易沉底的弊端。

4 結(jié)語(yǔ)

得益于對(duì)大體積混凝土及內(nèi)管混凝土配合比工作的高度重視，混凝土施工進(jìn)展較為順利。

（1）拱座大體積混凝土的質(zhì)量控制所涉及的人機(jī)料法環(huán)須按技術(shù)要求嚴(yán)格控制，采用“內(nèi)通外覆”的養(yǎng)護(hù)方式需根據(jù)監(jiān)測(cè)的內(nèi)部溫度確定開(kāi)始通水的時(shí)間，分層澆筑上下層澆筑的時(shí)間間隔不超過(guò)7 天；

（2）鋼管內(nèi)管混凝土的質(zhì)量控制程序甚為嚴(yán)格，不容半點(diǎn)疏忽，不僅要做好配合比，還需留足夠的時(shí)間進(jìn)行工藝驗(yàn)證，確保砼（灌）澆筑順利進(jìn)行，除管內(nèi)混凝土的基本要求外，需著重優(yōu)化鋼管預(yù)埋段混凝土的灌注時(shí)間、進(jìn)出漿口的設(shè)置位置等，這對(duì)管內(nèi)混凝土的成功灌注都將起著至關(guān)重要的作用；

隨著交通路網(wǎng)不斷延伸，鋼管混凝土拱橋的跨徑也在不斷增加，對(duì)混凝土工程的要求將會(huì)越來(lái)越高，希望犍為岷江特大橋在混凝土方面所做的探索能對(duì)鋼管混凝土拱橋的混凝土技術(shù)的進(jìn)步提供有益的參考！