【钢管拱肋混凝土接力顶升灌注施工工艺及其应用】钢管拱肋混凝土性能
时间：2019-05-16 03:19:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：通过分析钢管拱肋混凝土接力顶升灌注施工工艺、材料设备、效益等方面特点，有助于施工质量、经济效益的提高 关键词：施工工艺；质量安全；效益 Abstract: through the analysis of steel tube arch rib concrete roof up relay construction technology, materials with equipment, benefit characteristics, help construction quality, improve the economic benefits of the
Keywords: construction technology; Quality security; benefit
中图分类号：F253.3文献标识码：A文章编号：
1前言
目前国内常用的钢管拱桥钢管混凝土的灌注施工方式有三种：顶升灌注，高抛灌注及高抛振捣灌注，而顶升灌注因其施工时间短，对拱肋钢管截面伤害最少，是最常用的方法。
但顶升灌注在国内也发生过不少事故案例：钢管拱肋塞管，或者钢管拱肋严重变形，或者钢管拱肋爆管。这些案例基本上是出现在小跨径，多加劲肋，内置吊杆的拱桥上。其一，由于小跨径的拱桥，荷载小，拱肋截面势必设计得很小，而且没有组合截面；其二，下承式系杆拱桥为了造型的美观，设计将吊杆的锚固设置在拱肋内部，因此，锚固箱又消减了很大一部分拱肋的截面；其三，在锚固的位置，为了消除应力集中和保证局部的稳定性，在锚固箱设置环向的加劲肋，环向加劲肋又消减超过四分之一的拱肋截面。在这样的情况下，采用底部一次顶升灌注的方法，无论采用和易性如何好的混凝土，骨料常常会在锚固箱和加劲肋形成的节点内堆积并形成拱的效应，使得后续灌注的混凝土无法顶升推进，就会出现拱肋严重变形甚至拱肋爆裂的事故。即使混凝土能够顺利灌注充满整个钢管，也会出现混凝土严重不均匀的现象：粗骨料在节点处沉淀并形成拱的效应，使得只有后续灌注的混凝土只有砂浆能够从粗骨料的缝隙通过，这样，混凝土的粗骨料和细骨料分离了，不但影响混凝土的强度和刚度，还影响钢管混凝土拱桥的耐久性。用一次灌注顶升的施工方法，在锚固箱的下侧，也会有一个混凝土不能到达的死角，日后钢管混凝土在该处留下一空洞。
为了解决这些问题，小跨径拱肋混凝土灌注中，采用接力灌注顶升施工方法，在灌注口和排气口均设置在拱肋的死角位置，清除了混凝土不能到达死角，保证了钢管拱肋混凝土灌注的密实、均匀，避免空鼓的出现。避免混凝土粗骨料在拱肋吊杆锚固箱瓶颈位置滞留，克服小截面钢管混凝土拱肋混凝土顶升施工的困难，避免小截面多肋内置吊杆钢管拱肋顶升灌注混凝土施工爆管的问题；
2工艺有点特点
使小截面多障碍钢管拱肋混凝土的灌注能一次成功；
施工使用操作迅速，方便接管的汽车泵，灌注顶升简便迅速；遇到爆泵管、塞泵管或者其他突发情况，可以利用其他接力灌注口迅速有效处理，继续灌注，避免错过最佳灌注时间。
避免混凝土在钢管拱肋内行程过长，而出现离析和“涌流”现象，使得所灌注混凝土密实，均质，充实钢管拱肋内的各个死角，避免管壁脱空现象。
3工艺原理
本工艺考虑到钢管拱肋混凝土在灌注时，粗骨料会在吊杆锚固箱的位置栓塞，阻碍混凝土的进一步推进，所以在两个吊杆锚固箱的拱肋节段的低位（离锚固箱80cm左右）设置一个灌注口，在高位最靠近锚固箱的位置（离锚固箱净距5cm左右）设置一个排气增压口。当灌注该节段的拱肋混凝土的时候，混凝土一直往上顶升推进，直至粗骨料在该节段高位的锚固箱位置栓塞为止，混凝土不能再继续往上顶升推进，就会在该节段的排气增压管溢出。随着混凝土在排气口的排出，当排气口排出新鲜混凝土的时候，泵车稳压，停止泵送。稳压时间够后，关闭灌注口和排气口，按照如此的办法继续下一拱肋节段的混凝土顶升灌注。如下图所示：
由于在两个吊杆锚固箱拱肋节段设置了一个排气管，一方面，当混凝土不能继续顶升的时候，混凝土就会在排气管排出，避免了拱肋爆裂或者变形的的事故产生，也不会因为混凝土收到栓塞的时候，继续强迫混凝土向吊杆锚固箱瓶颈通过，使得大量的骨料和砂浆分离，保证了混凝土的均匀性；另外一方面，排气口设置在尽量靠近锚固箱的那个死角的位置，空气会在排气口的位置排出，从而保证了混凝土充满锚固箱位置的死角；其三，排气管有一定的高度，对该节段的钢管混凝土起到增压的作用，保证了钢管拱肋混凝土的密实。
4施工工艺流程及操作要点
4.1施工工艺流程
工艺流程：安装灌注口和排气口→清水冲洗钢管→连接第一级压注接头和闸阀→压注管内混凝土→第一级排气孔排浆→关闭压注口处闸阀稳压→拆除闸阀完成第一级压注→连接第二级压注接头和闸阀→压注管内混凝土→第二级排气孔排浆→关闭压注口处闸阀稳压→拆除闸阀完成第二级压注→拆除闸阀完成最后一级压注
灌注口设导管与输送泵管口连接。待灌注到设计标高后，用插板堵死开口，防止混凝土回流。插板阀采取特殊措施，保证插入过程不被石子卡住。
在拱脚和第一个吊杆之间的拱肋节段设置一个灌注口和一个排气管；另外每两个吊杆之间设置一个灌注口和一个排气管；最顶两个吊杆之间不设灌注口，只在顶部设置一个排气口增压口。
灌注开始前，应压入清水洗管，润湿内壁，管内不得留有油污和锈蚀物。
拱肋从两侧双泵对称灌注混凝土，两半肋的进度差控制在2m以内；
当拱顶增压管排出合格的混凝土，才能关闭止回阀；
灌注顺序按从高到低的要求进行，灌注过程中，对拱肋轴线、标高、拱脚位移等变形进行观测。
4.2操作要点
4.2.1钢管混凝土制作
（1）质量要求：
1）管内混凝土不能出现离析、空洞；
2）管内混凝土不能与管壁分离；
3）管内混凝土的配料强度应比设计强度高10%~15%；
4）一根钢管的混凝土的灌注时完成时间，不得超过第一盘入管混凝土的初凝时间。
5）钢管砼应具有低泡、大流动性、收缩补偿、延后初凝和早强的工程性能。
（2）配合比要求：
1）流动性好，塌落度衰减慢，初凝时间不小于浇筑时间。
2）水灰比应小于0.35，坍落度为18~24cm；
3）干缩小且有微膨胀性，以充分发挥其套箍效应；
4）采用“三掺” 微膨胀砼，“三掺”即掺粉煤灰、减水剂、膨胀剂。
4.2.2灌注口和排气口设置
设置灌注口和排气口。灌注口设置在吊杆锚固箱拱肋节段之间的低位，排气口设置在尽量靠近靠近锚固箱的高位。灌注口要设置要设置截流阀，考虑到骨料可能阻碍阀门，采用强度和刚度都足够的插板式截流阀板，可以将阻碍的混凝土骨料压碎。灌注口和泵送管接驳的一端，要有和泵送管相匹配的卡口。
4.2.3混凝土灌注
（1）灌注口设导管与输送泵管口连接。待灌注到设计标高后，用插板堵死开口，防止混凝土回流。插板阀采取特殊措施，保证插入过程不被石子卡住。
（2）在拱脚和第一个吊杆之间的拱肋节段设置一个灌注口和一个排气管；另外每两个吊杆之间设置一个灌注口和一个排气管；最顶两个吊杆之间不设灌注口，只在顶部设置一个排气口增压口。
（3）灌注开始前，应压入清水洗管，润湿内壁，管内不得留有油污和锈蚀物。
（4）拱肋从两侧双泵对称灌注混凝土，两半肋的进度差控制在2m以内；
（5）当拱顶增压管排出合格的混凝土，才能关闭止回阀；
（6）灌注顺序按从高到低的要求进行，灌注过程中，对拱肋轴线、标高、拱脚位移等变形进行观测。
（7）钢管混凝土强度以试块为准，连续性用槌击法和超声波法。对检测有空洞的地方，钻孔压注同标号砂浆，并焊补开孔处。
（8）压注完管、腹内混凝土后对浇筑口、排气孔及增压孔处封焊，再进行第二次补充涂装。
5本工艺技术关键点
（1）除拱顶的增压排气管为不小于150cm高外，其他的排气增压管不小于50cm高。
（2）混凝土的骨料级配良好，和易性要好，坍落度在18-24cm之间。
（3）在排气增压口溢出新鲜混凝土料的时候，要稳压不少于5分钟才能封口拆管。
（4）拱肋吊杆节段间的排气口，尽量设置在靠上位置，使得多余气体能够顺利排出。
（5）每两个拱肋吊杆节段之间均设一个灌注口和一个排气口。两管道口均竖直向上，方便混凝土天泵的接驳和利于排气。
6该工艺应用情况及前景
因为灌注的混凝土密实，避免了日后要进行注胶处理而发生的费用；因为混凝土均质，可以保证机构的耐久性。
该工艺能够使混凝土灌注一次成功，将施工风险降到最低值。以往的混凝土灌注中，要么就是在施工过程中出现安全和质量事故，要么就是在灌注后出现大量的空鼓现象。在处理那些问题的时候，花费大量宝贵的工程时间。所以该方法适合安全第一，稳中求快的当今社会理念。
潭江大桥位于开平市三埠镇长沙与新昌之间，跨越潭江河，大桥全长328m。主桥宽度31.50米，为58m跨度下承式钢管混凝土系杆拱桥。在开平市潭江大桥改造工程中，钢管拱肋混凝土接力顶升灌注施工工艺克服了以往钢管混凝土拱桥混凝土顶升灌注产生的诸多困难和解决了诸多问题。在该工程施工实践中，证明了一次性能成功，不会造成不必要的损失；从拱肋混凝土的抽芯结果来看，保证了混凝土均质、密实和强度；加快施工进度缩短工期，并保证了工程质量，为企业取得了良好的经济效益。
由此可见，该技术适合社会的可持续发展的需要，钢管拱肋混凝土接力顶升灌注技术经济效益和社会效益是显而易见的。
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