1、大跨度鋼管混凝土拱橋拱肋混凝土無隔艙泵送工法1.前 言嶺南高速蒲山大橋主跨結(jié)構(gòu)形式為下承式系桿鋼拱橋，其主跨橫向設(shè)置三片拱肋，標(biāo)準(zhǔn)橋梁橫斷面寬38.8m，其跨度為225米。由于拱頂距離地面達(dá)到了70余米，距離橋面也達(dá)到了46米，中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司在施工中參照了國內(nèi)外相同或相近結(jié)構(gòu)拱橋拱肋混凝土有隔艙泵送施工技術(shù)及相關(guān)排漿的方法，對現(xiàn)場實際情況進(jìn)行了分析：若采用有隔艙泵送施工方法，需在拱肋間加焊隔艙板若加焊拱肋內(nèi)隔艙板，需要將拱肋開孔后施工人員進(jìn)入拱肋內(nèi)部焊接，焊接隔板產(chǎn)生的高溫會對拱肋鋼管造成影響，不但會影響拱肋的線性變化，也違背了設(shè)計院關(guān)于盡量少在拱肋開孔的設(shè)計意圖；同時增加了高空

2、作業(yè)量，增加了人員機械的投入，延長了泵送施工周期。而采用無隔艙泵送施工技術(shù)，在拱頂進(jìn)行排漿，從而取消焊接拱肋間隔艙板，直接在拱頂處設(shè)置排漿孔排漿輔助混凝土泵送的方法進(jìn)行泵送，可以避免因加焊隔艙而增加的施工投入，同時也能保證在工期內(nèi)完成泵送施工任務(wù)。最后采用無隔艙泵送施工技術(shù)進(jìn)行了施工，采用該技術(shù)應(yīng)用于蒲山大橋拱肋混凝土泵送施工中，在安全、進(jìn)度、質(zhì)量上贏得了業(yè)主的高度贊揚及獎勵，現(xiàn)將該技術(shù)及其管理過程進(jìn)行總結(jié)形成成本工法。2.工法特點2.1取消橫隔艙，采用拱頂排漿孔排漿輔助泵送施工，相對于傳統(tǒng)的有隔艙輔助泵送混凝土排漿相比可省去焊接隔艙板而增加的施工投入，節(jié)省了成本，同時避免高空焊接作業(yè)，安全上

3、有保障。2.2 能實現(xiàn)較快的施工進(jìn)度，以嶺南高速蒲山大橋為例，全橋14根弦管計2310m3混凝土在5天之內(nèi)全部完成，減小了施工周邊環(huán)境的干擾。2.3拱頂設(shè)置排漿孔排漿，其排漿效果與隔艙兩側(cè)設(shè)置排漿孔排漿的效果一致，浮漿同樣能順利排出，且省去了焊接拱肋間隔艙板的工序，施工更簡便，投入少，效果明顯，混凝土的質(zhì)量同樣達(dá)到了規(guī)范要求。3.適用范圍4.工藝原理4.1排漿孔設(shè)置圖4.1如圖4.1所示，頂升時拱肋內(nèi)混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時，灌注較快一側(cè)混凝土就會越過拱頂流向另一側(cè)，兩側(cè)混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質(zhì)量難以保證。本橋設(shè)計無隔艙板，考慮在拱頂設(shè)置一個出漿孔，直徑為20c

4、m。只要保證兩側(cè)混凝土同時頂升至拱頂后，浮漿可以同時由拱頂設(shè)置的出漿口排出，相對于兩側(cè)同時排漿在施工時更容易協(xié)調(diào)和控制。現(xiàn)場配備了紅外觀測儀，以便施工中隨時監(jiān)測。4.3排漿控制泵送混凝土?xí)r，兩邊泵送速度應(yīng)加強協(xié)調(diào)，盡量對稱頂升。項目部在拱肋每段安裝節(jié)段正中間設(shè)有一個20mm的觀察孔，混凝土泵送至該處時，使用18mm高強螺栓擰緊。拱上施工人員通過觀察孔進(jìn)行觀察和敲擊兩側(cè)判斷混凝土灌注是否同步，并且拱上檢查人員與地泵處、現(xiàn)場指揮人員間使用對講機及時溝通，確保泵送同步。特別是接近拱頂時，泵送快的一方要暫停，等待泵送較慢的一側(cè)，泵送時要注意混凝土需一點一點的泵送至拱頂位置，必須保證泵送頻率為5秒/行程

5、，待兩側(cè)混凝土面到達(dá)同一位置時，在同時加壓泵送，直至出漿口泵出粗骨料為止。5. 工藝流程及操作要點5.1主要施工流程肋混凝土頂升施工工藝流程為：焊接泵送插管、拱頂排氣管安裝截流閥安裝混凝土輸送泵及泵送管混凝土的拌制及運輸壓注砂漿濕潤混凝土泵送管壓注鋼管內(nèi)混凝土排漿孔流出合格混凝土排漿孔混凝土振搗關(guān)閉截流閥拆除混凝土泵送管完成泵送。具體施工流程見圖5.1。焊接泵送插管、拱頂排氣管設(shè)置截流閥安裝混凝土輸送泵及泵送管混凝土的拌制及運輸壓注砂漿濕潤混凝土泵送管壓注鋼管內(nèi)混凝土排漿孔流出合格混凝土排漿孔混凝土振搗安裝截止閥拆除混凝土泵送管完成泵送圖5.15.2操作要點：配合比設(shè)計考慮采用泵送施工，塌落度

6、設(shè)計為180220mm，要求出料時坍落度必須200mm，運輸至施工現(xiàn)場，將會有塌落度損失，泵送時坍落度至少180mm。拱肋混凝土設(shè)計初凝時間為14小時。5.2.2泵送設(shè)備選擇泵送高度46m，混凝土密度2450kg/m3，混凝土自重最大壓強1.1Mpa，混凝土頂面大氣壓為0.1 Mpa,考慮泵管5個彎頭，根據(jù)經(jīng)驗每個彎頭降壓0.1MPa , 水平泵管考慮50米長，根據(jù)經(jīng)驗泵送水平管每15m20m降壓0.1MPa，彎頭及水平泵管共降壓0.8Mpa，故地泵頂升壓強至少需2.0 Mpa。HBT80S混凝土泵額定頂升壓力低壓工作為8MPa ,高壓工作時為15MPa，按70 %計算,分別為5.6/10.5

7、Mpa，分別有2.8/5.3倍保證系數(shù)，可確保泵送至拱頂。采用水冷型地泵時，布置地泵同時，在地泵旁邊布置水池，儲備不小于1m3的水供應(yīng)地泵運轉(zhuǎn)。圖汽車式地泵地泵泵送管設(shè)置泵送入口設(shè)置在鋼管盡可能靠近拱腳處，開孔前應(yīng)敲擊判定預(yù)埋段拱肋內(nèi)已灌注混凝土位置，每根鋼管18#墩、19#墩兩側(cè)各開一個灌注孔，邊拱每側(cè)設(shè)置一道泵管、中拱每側(cè)設(shè)置兩道泵管。由于未考慮混凝土自身摩擦阻力等因素，有可能出現(xiàn)的輸送泵壓力不足難以泵送至拱頂?shù)默F(xiàn)象，在1/2拱肋高度偏上處設(shè)置備用灌注孔（根據(jù)現(xiàn)場實際情況，備用灌注孔設(shè)置在第一道K字風(fēng)撐上方1到2米位置，同一拱肋上開孔位置避免在同一斷面上），在灌注開始時同時接好泵管（邊拱、

8、中拱兩端各設(shè)置一道泵管），可隨時將末端和地泵連接，打開閘閥即可灌注。同時注意備用灌注孔嚴(yán)禁設(shè)置在各節(jié)拱肋同一斷面位置處。圖-1泵送管的設(shè)置圖-2泵送管的設(shè)置拱頂出漿控制蒲山大橋拱肋混凝土頂升時拱肋內(nèi)混凝土頂面為水平面，在距離拱頂還有17.4m時，灌注較快一側(cè)混凝土就會越過拱頂流向另一側(cè)，兩側(cè)混凝土接頭處夾雜浮漿，該處混凝土質(zhì)量難以保證，多數(shù)大跨度拱橋設(shè)計拱頂有一層隔艙板，施工時在隔艙板兩側(cè)各設(shè)置一個排漿孔，可保證兩側(cè)混凝土浮漿分別排出，本橋設(shè)計無隔艙板，考慮在拱頂設(shè)置一個出漿孔，當(dāng)一側(cè)混凝土流至閘閥時，浮漿可流出，此時該側(cè)地泵暫停泵送，待另一側(cè)也流出浮漿時，再恢復(fù)同時泵送，采用此方法，一方面減

9、少拱肋隔艙板的焊接，另一方面更有利于浮漿排出。出漿口出漿泵送監(jiān)測頂升過程中，兩側(cè)混凝土應(yīng)保持頂升高度一致，采用人工敲擊的方法檢查兩側(cè)混凝土灌注是否同步，條件允許可利用紅外線觀測儀監(jiān)測混凝土的位置。當(dāng)混凝土泵送至出漿口，浮漿全部排除，流出粗骨料后，需穩(wěn)壓2 min3 min 后,再用大錘將閘板砸至另一端,則混凝土被封閉,頂升施工完畢。待拱肋混凝土強度達(dá)到設(shè)計80%時，采用超聲波檢查混凝土密實性，若存在不密實的地方，在鋼管上開口進(jìn)行補漿。6.主要機械設(shè)備與材料6.1主要機械使用如下表表6.1機械需求量表序號機械名稱數(shù)量備注1泵車6臺根據(jù)工程進(jìn)度隨時調(diào)整2混凝土罐車28臺3拌合站2座4發(fā)電機150k

10、w1臺5發(fā)電機200kw1臺6.2主要材料使用表6.2主要材料使用表序號機械名稱數(shù)量備注13m泵送管道148根據(jù)工程進(jìn)度隨時調(diào)整21m泵送管道16390°彎頭22445°彎頭15515°彎頭306匝閥3073m泵送管道1488排漿管167.質(zhì)量控制7.0.1在保證混凝土坍落度、和易性等指標(biāo)的同時，為使混凝土攪拌均勻，混凝土的每盤純攪拌時間應(yīng)該保證在60s以上，在拌制的過程中我項目部派有專門人員進(jìn)行對后盤各方面的監(jiān)督檢測。7.0.2泵管入口設(shè)在每根鋼管兩端根部距離拱腳上口約50cm，上下弦拱肋鋼管的混凝土壓注孔在拱肋法線方向上錯開，壓漿管插入至拱肋中心位置處，與拱肋

11、鋼管軸線約成30°角，與拱肋的連接部位焊接牢固。7.3為了使混凝土質(zhì)量得到保證，業(yè)主嶺南高速公路有限公司特意聘請了專業(yè)檢測機構(gòu)并使用了先進(jìn)的超聲波檢測儀及相關(guān)儀器聯(lián)合我單位對拱肋混凝土的灌注進(jìn)行全方位的檢測7.0.4建立工地質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組，實行質(zhì)量責(zé)任制，并制定質(zhì)量獎懲措施，使質(zhì)量責(zé)任落實到人。7.0.5及時準(zhǔn)確的進(jìn)行施工技術(shù)、質(zhì)量保證措施交底，施工工藝質(zhì)量控制做到工程質(zhì)量自檢控制和工序交接質(zhì)量控制，對中間產(chǎn)品質(zhì)量控制做到先進(jìn)行分項工程質(zhì)量檢查再進(jìn)行分部工程質(zhì)量檢查。7.0.6及時準(zhǔn)確的進(jìn)行施工技術(shù)、質(zhì)量保證措施交底，施工工藝質(zhì)量控制做到工程質(zhì)量自檢控制和工序交接質(zhì)量控制，對中間產(chǎn)品質(zhì)

12、量控制做到先進(jìn)行分項工程質(zhì)量檢查再進(jìn)行分部工程質(zhì)量檢查。7.0.7施工期間由項目部派技術(shù)人員及專職質(zhì)量控制人員對現(xiàn)場進(jìn)行控制。7.0.8制定質(zhì)量、安全獎懲措施，使安全、質(zhì)量能夠落到實處。8.安全保證措施8.0.1所有施工人員必須佩戴安全帽，所有高空作業(yè)人員必須佩戴安全帶、安全帽、手套、防滑鞋等安全防護(hù)用品，所有支架頂部必須進(jìn)行安全防護(hù)，全部掛設(shè)安全網(wǎng)。兩臺龍門吊及其它各種用電設(shè)備必須注意用電安全，并且有專業(yè)電工進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行及時整改。 8.0.2嚴(yán)禁不適合高空作業(yè)的人員進(jìn)行高空作業(yè)。所有特種設(shè)備操作人員必須持證上崗。 8.0.3從事高空作業(yè)的人員要定期或隨時體檢，發(fā)現(xiàn)有不宜登高的病癥，

13、不得從事高空作業(yè)，嚴(yán)禁酒后進(jìn)行作業(yè)。8.0.4高空作業(yè)人員不得穿拖鞋或硬底鞋。8.0.5各種懸吊裝置要牢固可靠，必須進(jìn)行日常檢查工作，確保安全無事故。 8.0.6由于本橋跨鐵路施工，并不涉及要點作業(yè)，在泵送時設(shè)置鐵路安全防護(hù)員2名，分別防護(hù)上下行，避免對鐵路行車的影響。9.環(huán)境保護(hù)措施9.0.1施工場地統(tǒng)籌部署，規(guī)范整潔，施工使用的機具、設(shè)備要集中停放，材料要分別堆碼標(biāo)識。9.0.2工地現(xiàn)場要掛有文明施工標(biāo)牌、條幅，采用多種形式向項目部成員進(jìn)行文明施工教育，提高全員文明施工意識；在工地醒目處設(shè)立工程簡介牌，各工序設(shè)立施工牌。9.0.3加強施工現(xiàn)場用水、用電管理，做到無常流水、常明燈；施工現(xiàn)場固

14、定機械設(shè)備要及時清洗養(yǎng)護(hù)，且必須搭棚防護(hù)，設(shè)備旁必須懸掛操作規(guī)程牌和設(shè)備標(biāo)牌。9.0.4施工人員上崗要著裝整齊，配戴與所從事施工范圍相一致的施工證；施工中，負(fù)責(zé)保護(hù)施工范圍內(nèi)相關(guān)建筑物、管線，以保持周圍環(huán)境協(xié)調(diào)；施工完畢后，及時進(jìn)行施工場地清理，原材料及施工機具堆碼、擺放整齊，機械車輛停放有序，保證施工場地整潔、美觀。9.0.5由于混凝土泵送至拱頂時浮漿由排漿孔噴出，我們在排漿孔上方焊接了一段高度約為50cm的導(dǎo)漿管，保證浮漿朝一個方向以避免對橋梁及周邊環(huán)境造成污染；同時與導(dǎo)漿管配套還有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽下方設(shè)置了塑料彩條布，使浮漿經(jīng)導(dǎo)流槽順彩條布排放至指定位置并在泵送施工完成后統(tǒng)一處理。10.資

15、源節(jié)約由于常規(guī)施工中在拱頂兩側(cè)焊接了橫隔艙，并在兩側(cè)設(shè)置排漿孔，本橋在進(jìn)行拱肋混凝土施工大膽的將其取消，采用拱頂處直接設(shè)置排漿孔設(shè)計。實踐證明，采用這種方法避免增加了焊接隔艙板焊接等施工投入，使焊接的鋼板節(jié)約來下來，同時也節(jié)約了人力資源來進(jìn)行高空隔艙板焊接的工作。11.效益分析此方法為泵送工作節(jié)省了時間，本橋共用了4天時間就完成了泵送施工任務(wù)，其施工效果與常規(guī)的隔艙排漿孔輔助泵送混凝土施工效果無差別。同時完成業(yè)主下達(dá)的節(jié)點目標(biāo)，獲得獎金30萬元，并節(jié)約了橫隔板焊接的費用10萬元，工期縮短了近7天的時間，并取得了較好的經(jīng)濟效益。12.工程實例新建蒲山特大橋為洛陽到南陽段高速公路跨焦枝鐵路及南水北

16、調(diào)總干渠大橋。主橋采用剛性系桿鋼管混凝土桁架拱結(jié)構(gòu)，蒲山特大橋拱肋主弦管14根，直徑1m，扣除預(yù)埋段已灌注混凝土外，每根鋼管泵送混凝土155m3，采用C55微膨脹混凝土，泵送最大高度46米。根據(jù)設(shè)計要求，全橋必須左右同時對稱灌注，每根鋼管兩端也需對稱灌注，且灌注過程需連續(xù)不允許有間斷。計劃灌注順序為第一天首先灌注中拱上弦中管試驗，灌注順利，立即將中拱剩余兩根中管同時灌注完畢，第二天同時灌注左右邊拱上弦各一根鋼管，然后（第二天或第三天）灌注剩余兩根邊拱上弦鋼管，緊接著依次灌注下弦鋼管，全部灌注完畢達(dá)到設(shè)計強度80%時方可進(jìn)行系桿第三次張拉，達(dá)到設(shè)計強度95%時方可進(jìn)行吊桿張拉。詳細(xì)灌注順序見下圖。由于本橋工