徐能成 姚建平 李郁潺

上海南匯建工建設(shè)（集團(tuán)）有限公司 上海 201399

系桿鋼拱橋由于具有抗震性好、施工進(jìn)度快、自重輕等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代大跨度橋梁施工中。系桿鋼拱橋拱肋內(nèi)需泵送頂升高等級自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土，混凝土的澆筑質(zhì)量影響到橋梁的結(jié)構(gòu)安全[1-6]。雖然目前泵送頂升混凝土施工工藝已經(jīng)較為成熟，但從工程實(shí)例來看，泵送過程中仍然會出現(xiàn)一些問題，且有些問題是事先沒有預(yù)測到的，因此此項(xiàng)施工工藝還有可以提高優(yōu)化和改進(jìn)之處。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

大蘆線航道整治二期工程5標(biāo)老蘆公路橋，工程范圍內(nèi)道路全長1 199 m，主橋采用一跨跨越航道，長度為117 m，計算跨徑為114 m，橋?qū)?4.0 m，采用“先拱后梁”法施工。上部結(jié)構(gòu)為下承式系桿拱橋，由鋼管混凝土拱肋、縱梁、中橫梁、端橫梁、柔性吊桿、后澆縱梁及后澆橋面系等組成。下部結(jié)構(gòu)每個主墩采用2根立柱與支座位置相對應(yīng)。全橋橫向采用2片拱肋，縱橋向主橋兩端通過支座作用在橋墩上，為外部簡支體系，全橋共設(shè)置4個豎向支承支座。

1.2 拱肋概況

本工程主橋有2片拱肋，為等高度圓端形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。拱肋寬度1.2 m，截面高2.7 m，拱肋鋼板壁厚20 mm，拱肋橫橋向間距為26.3 m。拱軸線計算跨徑114 m，矢跨比1∶5，拱肋矢高22.8 m，拱軸線為二次拋物線。為了確保澆筑自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土?xí)r，鋼管不變形，并改善鋼管與混凝土的結(jié)合效果，內(nèi)壁設(shè)φ25 mm@500 mm的橫向加強(qiáng)筋和75 mm×10 mm的角鋼，防止拱肋橫向變形，對應(yīng)的腹板內(nèi)壁設(shè)加勁鋼板，壁厚20 mm。

2 重點(diǎn)、難點(diǎn)和特點(diǎn)分析

2.1 混凝土性能指標(biāo)要求高

泵送頂升混凝土對級配要求很高，需要有優(yōu)質(zhì)的原材料和科學(xué)合理的配合比方案。按擬采用的配合比方案進(jìn)行強(qiáng)度和收縮性試驗(yàn)，考慮到對混凝土膨脹率的要求，收縮性試驗(yàn)需提供3個月以上的資料，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定最終配合比方案，因此，配合比試驗(yàn)相關(guān)數(shù)據(jù)對頂升混凝土的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用。

2.2 保證泵送頂升的連續(xù)性和同步性

2片拱肋兩端共布置4臺高壓固定式混凝土輸送泵，頂升過程中拱肋受力復(fù)雜。為控制頂升混凝土過程中拱腳位移值滿足設(shè)計要求及整座橋的均衡受力，需進(jìn)行同步均勻、連續(xù)的對稱泵送頂升澆筑，且要保持相近的泵送壓力，這對混凝土的運(yùn)送保障能力和現(xiàn)場組織能力有較高的要求。同時考慮到泵送設(shè)備可能會產(chǎn)生故障以及泵管產(chǎn)生爆裂、堵塞等情況，會給混凝土澆筑的連續(xù)性、同步性帶來影響。因此，做好各種突發(fā)事件應(yīng)急措施的預(yù)演非常重要。

2.3 其他工序的穿插和協(xié)調(diào)配合

拱肋內(nèi)泵送頂升混凝土施工工藝與普通的混凝土澆筑施工工藝相比，除了工藝要求的差異性，它的特點(diǎn)還不只是局限于自身的澆筑。由于拱肋的受力特性，其在澆筑過程會加大承受豎向荷載，拱腳支點(diǎn)位置會產(chǎn)生指向兩岸方向的水平推力，這就需要通過在兩岸設(shè)置的臨時預(yù)應(yīng)力張拉裝置來完成平衡。因此，泵送頂升混凝土過程，實(shí)際上還有其他施工工序的穿插和協(xié)調(diào)配合，如何處理好各工序的順序關(guān)系到整座橋梁的施工質(zhì)量和受力特性。

3 施工工藝和施工流程

3.1 施工工藝

拱肋內(nèi)頂升混凝土采用C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土，單片拱肋混凝土理論量為308 m3，2片共計616 m3。根據(jù)對稱均衡原則，以拱頂為對稱中軸，進(jìn)行鋼管混凝土的澆筑施工。為保證拱肋混凝土的密實(shí)性，采用在拱肋兩端泵送頂升壓注澆筑方法，澆筑時由輸送泵將混凝土連續(xù)地自下而上壓入鋼管拱肋內(nèi)，不需要振搗，直至拱肋頂部排漿管溢出混凝土為止，本工程采用兩級泵送的方法澆筑施工。

3.2 施工流程

安裝澆筑口截止閥→布設(shè)安裝泵送管及輸送泵→泵送清洗鋼管→泵送高等級砂漿潤滑管壁→一級澆筑口泵送混凝土（對稱）→二級澆筑口出混凝土→停止泵送、關(guān)閉一級澆筑口截止閥→臨時抗推鋼索初張拉→連接二級澆筑管→二級澆筑口泵送混凝土（對稱）→拱頂排漿管溢出混凝土→停止泵送→關(guān)閉二級澆筑口截止閥→臨時抗推鋼索終張拉→清洗拆除泵送管及輸送管→混凝土養(yǎng)護(hù)

4 頂升混凝土主要性能指標(biāo)

泵送頂升混凝土的性能指標(biāo)關(guān)系到工程質(zhì)量好壞，配制的混凝土既要滿足和易性、耐久性、均質(zhì)性和可泵性，還要滿足強(qiáng)度等要求。在采用機(jī)制砂試配不成功的基礎(chǔ)上，通過采用天然河砂的4次試配，最終成功。

1）配合比：水∶水泥∶礦粉∶粉煤灰∶砂∶碎石∶外加劑∶膨脹劑＝160∶350∶50∶85∶870∶881∶5.82∶37。其中，水泥為P·O 42.5水泥，礦粉為S95，粉煤灰Ⅱ級，砂為天然中砂（細(xì)度2.9，含泥量1%），碎石粒徑5～20 mm，外加劑為標(biāo)準(zhǔn)型高性能減水劑，膨脹劑為HEA，充分補(bǔ)償收縮，防止產(chǎn)生裂縫。

2）坍落度和擴(kuò)展度：混凝土不泌水、不離析，混凝土彈性坍落度控制在200～260 mm，實(shí)際是250 mm；擴(kuò)展度控制在500～650 mm，實(shí)際是600 mm。

3）初凝和終凝時間：鋼管內(nèi)混凝土根據(jù)實(shí)際的泵送能力確定合理的初凝時間和終凝時間，并要考慮緩凝型減水劑對膨脹率的降低，初凝時間為800 min，終凝時間為1 105 min。

5 機(jī)械設(shè)備選擇

5.1 泵送設(shè)備要求

共配置6臺ZLJ5180THBJE型車載式混凝土泵車，其中在拱肋兩端共布置4臺，備用2臺。每臺泵車平均每小時泵送50 m3混凝土，每片拱肋單根計劃在4 h內(nèi)完成泵送。輸送泵的系統(tǒng)泵壓一般在5～10 MPa。配備2支高壓水槍，以便混凝土從出漿孔冒出后，馬上清洗肋拱。

5.2 運(yùn)輸車輛配備

考慮到混凝土攪拌站距離本項(xiàng)目不足2 km，故配備10輛12 m3的混凝土攪拌車滿足4個澆筑點(diǎn)同時澆筑的混凝土供應(yīng)，其中9輛使用，1臺備用，以保證拱肋鋼管混凝土連續(xù)泵送頂升澆筑。

6 主要施工技術(shù)

6.1 泵管的布置

1）泵管采用直徑為125 mm高壓管，在澆筑孔位置及管道線路上，搭設(shè)專用支架，用于架設(shè)混凝土輸送泵管。為保證管道的穩(wěn)定性，每隔2.5～3.0 m用鋼管將高壓管加固。

2）在泵管對接前，仔細(xì)檢查管內(nèi)壁是否清潔，接頭和密封圈完好性，以免在泵送過程中發(fā)生堵塞、爆裂等現(xiàn)象。接好后對輸送管要逐節(jié)檢查，以確保管節(jié)接口嚴(yán)密，杜絕混凝土在泵送頂升過程中發(fā)生脫管。

3）在混凝土泵送頂升前，應(yīng)在澆筑管上設(shè)置防回流截止閥，并對壓漿管與拱肋鋼管及法蘭盤接口的焊縫進(jìn)行加勁處理。

6.2 澆筑口設(shè)置

6.2.1 一級澆筑口設(shè)置

一級澆筑口開設(shè)在距拱腳2.0～2.5 m處，使用內(nèi)徑125 mm、壁厚不小于3.5 mm、長1.4 m的鋼管澆筑管，設(shè)在拱肋上方，其中伸入拱內(nèi)段長850 mm與鋼管拱的軸線成45°，同時在拱肋內(nèi)的導(dǎo)向管端部加1個約135°彎頭，使出料口的方向與鋼管拱的軸線保持一致，可減小泵送阻力，以保證頂升混凝土順暢性。將混凝土輸送管與鋼管澆筑管用法蘭連接，并設(shè)截止閥。

6.2.2 二級澆筑口設(shè)置

在主拱1/2矢高處的對稱位置，設(shè)置二級澆筑口，設(shè)置方法與一級澆筑口一致。

6.3 增壓排漿管設(shè)置

在拱頂兩側(cè)對稱位置設(shè)置2根直徑150 mm、高1.5 m的增壓排漿管，間距3 m，管口向側(cè)面略微傾斜，以免排溢出的混凝土污染拱肋。同時為了避免溢出的混凝土飛濺到鄰近的鋼便橋，在排漿管上套一段軟管。

6.4 臨時抗推鋼束布置

在鋼管拱肋安裝風(fēng)撐時，泵送頂升混凝土前，進(jìn)行縱向臨時水平束的穿索。臨時抗推鋼束采用4根光面PEJ15H-31D的鋼絞線成品索，全橋共計8根，每根質(zhì)量約4 t，臨時索分別位于拱腳處和拱腳外端橫梁預(yù)埋鋼錨箱處，各4根。

6.5 泵送頂升混凝土

1）泵送頂升前進(jìn)行混凝土現(xiàn)場的坍落度及擴(kuò)展度測試，結(jié)合測試結(jié)果進(jìn)行針對性調(diào)整，并對拱腳外端橫梁預(yù)埋鋼錨箱處的4根臨時水平抗推鋼束預(yù)張拉250 kN。

2）先泵送頂升一級澆筑口的混凝土，一級澆筑口的混凝土澆筑完成后，進(jìn)行拱腳外端橫梁預(yù)埋鋼錨箱處的4根臨時水平抗推鋼束第二次張拉1 300 kN，二級澆筑口的混凝土澆筑完成后進(jìn)行最終張拉3 300 kN。

3）拱肋全跨度從兩側(cè)拱腳處，自下而上對稱地連續(xù)同步泵送頂升澆筑，盡量避免停泵。泵送頂升時需確保拱肋內(nèi)的混凝土在初凝前完成，所以在泵送完一道管時，應(yīng)及時連接好下一道管的輸送管，盡量縮短泵送時間。

4）開始泵送時泵機(jī)應(yīng)處于低速壓送狀態(tài)，并應(yīng)注意觀察泵的壓力和各個部件工作情況，壓力控制在5～10 MPa，一般以7 MPa為宜，待壓送順利和各個部件工作狀態(tài)正常后，方可提高泵送速度。

5）當(dāng)混凝土泵送頂升困難，泵壓升高及管路產(chǎn)生振動時，不得強(qiáng)行泵送，應(yīng)對管路進(jìn)行仔細(xì)檢查，并放慢泵送速度或反轉(zhuǎn)，以防堵塞管道。

6）當(dāng)輸送泵管被堵塞時，可以用木槌等敲擊管路，查出堵塞的管段，關(guān)閉防回流截止閥，待混凝土泵卸壓后再拆卸堵塞的管段，取出堵塞的雜物，并檢查其他管路有無堵塞情況，方可再接管。重新泵送混凝土?xí)r，應(yīng)打開防回流截止閥后再進(jìn)行泵送。

7）單片拱肋鋼管混凝土泵送時，應(yīng)嚴(yán)格遵循拱肋兩邊對稱同步施工，防止因一邊上升過快而引起拱肋縱向振動?？赏ㄟ^混凝土的運(yùn)輸量、泵送量及敲擊檢查結(jié)果等來判斷，兩岸拱肋內(nèi)混凝土長度差控制在1 m以內(nèi)。泵送時必須利用對講機(jī)隨時聯(lián)系，以保證兩端混凝土頂升速度同步。

8）當(dāng)拱肋頂部排漿孔有漿液排出時，要放慢泵送速度，每泵一下后停一下，使多余的氣體和漿液全部排出，直到排漿孔內(nèi)溢出混凝土性狀與泵送混凝土性狀相同為止，溢出過程一般控制在3 min左右即可，然后穩(wěn)壓并關(guān)閉防回流截止閥。

9）當(dāng)鋼管拱肋內(nèi)混凝土的強(qiáng)度達(dá)到50%以上時，即可拆除鋼管拱肋上的澆筑孔和排漿孔，所有的孔都應(yīng)用原切割下來的鋼板進(jìn)行焊接封閉。切割焊接時，需同時做好降溫處理，避免灼傷混凝土。

10）待鋼管拱肋混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的80%后，檢查拱肋混凝土是否密實(shí)，需進(jìn)行密實(shí)度的檢測，并提交檢測報告。采用人工敲擊鋼管進(jìn)行初步檢查，聲音沉而啞的，表明混凝土已填充飽滿，否則可能存在異常情況。

11）當(dāng)鋼管拱肋混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，用超聲波對拱肋內(nèi)混凝土的密實(shí)度情況進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時采用鉆小孔壓漿法進(jìn)行處理。

7 實(shí)施效果

1）本項(xiàng)目經(jīng)過近7 h的頂升澆筑，共完成48車混凝土的澆筑，混凝土實(shí)際累計方量為576 m3。

2）東片拱肋頂部對稱的2根排漿管溢出時間差控制在1 min之內(nèi)，西片拱肋頂部對稱的2根排漿管幾乎是同步溢出，說明整個頂升澆筑過程的同步性非常完美。

3）拱肋頂部的排漿管溢出時間達(dá)到3 min以后，溢出的不再是漿液，而是和頂升的混凝土性狀一樣，很好地確保了拱肋內(nèi)混凝土的質(zhì)量。

4）通過檢測，拱肋內(nèi)混凝土的質(zhì)量滿足設(shè)計要求。

8 結(jié)語

雖然泵送頂升混凝土順利完成，但在現(xiàn)場實(shí)際操作中，也存在一些不足之處仍需要改進(jìn)。

1）泵送沖洗拱肋時，由于沒有派專人跟蹤觀察泵送沖洗的水是否排盡，排水口因被拱肋內(nèi)的垃圾堵塞，水沒有排出，在澆筑前才發(fā)現(xiàn)此情況，導(dǎo)致延誤了2 h開始頂升。

2）泵車調(diào)度人員要仔細(xì)認(rèn)真，不能安排有誤，本項(xiàng)目在澆筑過程中由于調(diào)度出現(xiàn)問題，有一輪回2輛泵車運(yùn)送地點(diǎn)產(chǎn)生了互換，打亂了澆筑節(jié)奏，導(dǎo)致延誤30 min，影響了整個澆筑流程。

3）泵送頂升過程中，需要有人站在拱肋頂部隨進(jìn)度跟蹤檢查和進(jìn)行相關(guān)配合。因此拱肋臨邊的安全防護(hù)及對工人的技術(shù)交底也應(yīng)提前落實(shí)到位，防止意外事故發(fā)生。