系杆拱桥钢管拱内混凝土施工工艺.pdf

第 5 1 卷第 1 1 期 2 0 1 5年 1 1月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 G AN S U W A T E R R E S OU RC E S A N D HYD RO P OWE R T E CH NOL 0G Y V o 1 5 1 N o 1 1 NO V ， 2 0 1 5 系杆拱桥钢管拱内混凝土施工工艺 王 福 胜 ( 甘肃省水利水 电勘测设计研究院， 甘肃 兰州 7 3 0 0 0 0 ) 摘要： 钢管混凝土拱桥是近年发展起来的， 重量轻、 结构合理， 发挥 了两种材料优点。钢管拱肋是一个密闭的空间， 浇 筑混凝土时， 无法振捣 ， 也不能从顶部向下灌注， 只能用混凝土输送泵从两端拱脚同时同步向拱顶泵送顶升， 拱顶附 近开排 气孔 ， 便 于空气和浮浆 ， 也保证拱顶部混凝 土密实。 当拱肋钢 管较 长时 ， 可采用“ 分仓 法” 进行 泵送 顶压 ， 每仓 顶部设排气孔。文章介绍了钢管拱内混凝土灌注施工工艺， 总结了钢管拱内混凝土浇筑的技术措施要点。 关键词 ： 铜 管拱 ； 混凝土灌注 ； 顶升 ； 施 工工 艺 中图分类号 ： U 4 4 5 文献标 志码 ： B 文章编 号 ： 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 5 ) 1 1 - 0 0 7 8 0 2 1 工 程概 况 南水北调中线叶县大楼庄生产桥为下承式系杆 拱桥 ， 下部为台柱式混凝土结构， 全桥共设桩板组合 式桥台 2个 ， 桥梁跨度 1 0 5 3 1I 1 。桥梁上部结构为简 支梁拱肋组合结构 ， 简支梁混凝土部分 ( 系杆 ) 为系 梁和 吊杆横梁两部分 ， 简支梁钢结构部分 ( 拱肋 ) 为 Q 3 4 5 C型钢材 ， 南腹板 、 横撑 、 法兰连接而成 ， 拱肋内 后 注 入 C 5 0微膨 胀 砼 ， 系 杆 和钢 管拱 肋 之 间用 吊杆 悬挂连接 ， 吊杆采用 P E S 7 7 3高强镀锌钢丝( 图 1 ) 。 图 1 系杆拱桥 上部结构示意 拱 肋 为钢管 混凝 土结 构 ， 全 桥共 两片 拱肋 。 主桥 拱肋计算跨径 1 0 01 1 1 ， 计算矢跨 比肛 = 1 5 ， 拱轴线为 二次抛物线。 拱肋截面为等截面哑铃型( 图 2 ) ， 拱肋 外轮廓截面尺寸为 0 8 2 m 2 2 I n ，弦杆为直径 8 2 0 m mx l 6 mm厚 的钢管 ， 两拱肋之间设置三道 “ 一” 字 平面桁式横撑和两道“ K” 字桁式横撑 。 2施 工要点 钢 管拱 拱肋 吊装 完毕 后 ， 再 进 行 拱 肋 内混 凝 土 图2 钢管拱截面 的 浇筑 ， 因此 ， 拱肋 是 一个 完 全 封 闭 的空 间 ， 在封 闭 的钢管中浇灌混凝土， 要保证混凝土密实成型。 施工 难点如下 ： 一是拱肋内混凝土设计强度为 C 5 0高强 度混凝土 ， 况且在浇筑时无法进行振捣 因此 。 混凝 土必 须具有 免振 捣 自密实 性 能 ：二是 普 通混凝 土在 凝固过程中会出现收缩现象 。为保证混凝土在钢管 中能 密实 成型 混凝 土必 须实 现无 收缩 或微膨 胀性 能 ： 三是 由于钢 管全部 闭封 ， 如采用 常规 方法在 拱顶 开 口泵送混凝土，可能造成空气滞留钢管内造成施 工缺陷 。 故无法保证工程质量 ； 四是为保证在浇筑混 凝土过程中拱肋受力均匀 ，同一根钢管拱两侧混凝 土 同时浇 筑且 同步上 升 ：五是 混凝 土质 量无法 用 肉 眼观察 ， 也无法用常规设备检测 。综上所述 ， 拱肋混 凝 土必 须满 足 微膨 胀 、 流 动性 大 ， 水 灰 比较小 ： 二 是 从两 侧拱脚 同时泵送 顶升 且 同步上 升 。 3施 工准 备 3 1 拱顶 排 浆管设 置 为了使拱 顶混凝 土 浇筑 密实及 排 除泵送 混凝 土 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 8 0 4 作者简介： 王福胜( 1 9 6 9 一 ) ， 男， 甘肃兰州人， 高级工程师， 学士， 主要从事水利水电工程施工、 监理， E - m a i l ： w a n g f u s h e n g 7 0 2 l 2 6 c o m 。 7 8 第 1 1 期 王福胜 ： 系杆拱桥钢管拱 内混凝 土施工工艺 第 5 1 卷 时润滑管道的砂浆 ， 拱肋顶部必须设置排浆管。每 个拱肋共设置两个排浆孑 L 即在拱顶两侧相距顶端 各 1 0 0 c m 地方 开设 两 个 圆孔 孑 L 径为 1 2 0 m m 在 开 孔 位 置焊 接 1 2 5 m m 钢 管 ( 壁 厚 5 n l m) 作 为 排 浆管 ， 排浆管垂直高度 1 2 m 以保证有足够的压力使顶部 混凝土浇筑密实， 排浆管断面图如图 3所示 。 2_ m m 图3 拱肋排浆示意 3 2 拱肋上进料管焊接 每个拱肋每侧设置两个进料 口( 一个备用) ， 在 拱座部位拱肋伸 出拱脚 2 m处开设 1 2 5 mm圆孔 ， 再焊接 1 2 5 l l l m钢管作为进料管 ，钢管壁厚与输送 泵管相同， 外露端必须保证和输送泵管紧密连接 ， 长 度 1 1 5 m。上弦拱肋进料管位于上弦杆顶端与拱 肋轴线相交成 3 0 o 角 ，下弦拱肋进料管位于下弦杆 两侧面与拱肋轴线相交成 3 0 。 角。进料管焊接端伸 入拱肋 5 1 0 c m采用全熔透剖 口单面焊与主弦拱 肋 焊 接 牢 固 同 时在 进料 管 与弦 杆 相交 处 设 置 加劲 板 ， 加劲板采用 1 0 c mx 4 c mx 1 6 c m钢板 ， 每个进料 管外侧加劲板个数不少于 3个 ， 且应均匀布置 ， 进料 管布置如图 4所示 。 图 4 进料管 示意 3 3防止 混凝 土倒 流装 置 为防止在浇筑混凝土过程中进料管断裂造成混 凝土流出， 在拱肋组装时在其内提前安装截止阀， 每 个拱肋两侧各布置两个 ，应布置在混凝土进料 口上 方 1 m和 2 m位置为宜。在进料管上安装防回流截 止 阀 ( 法 兰盘 ) ， 拱肋 内混凝 土浇 筑 完毕 后 及 时关 闭 闸阀， 防止混凝土倒流。 3 4混凝 土 配合 比设计 钢管拱内混凝土的配合 比设计除要考虑高强 、 早强 、良好的可泵性外 ，还需考虑 自密实性和收缩 性 ，以确保混 凝 土 的质 量 。混凝 土必 须有 良好 的可 泵性 ( 即坍落度大、 和易性好 、 不泌水 、 不离析) ， 还要 满足 自密实 、 微膨胀 ， 有些性能之间是相互对立 、 相 互影 响的 必须找到最佳平衡点 。 使各项性能满足设 计要求 ， 因此 ， 原材料及外加剂的性能和用量是非常 重 要 的 ( 表 1 ) 。 表 1 C 5 0微膨 胀混凝土设计配合 比实例 3 5机械 设 备 因为拱 肋 混凝 必须 对 称 同步 浇筑 必须 配 置 3 台性能 良好的 HB T 8 0高压混凝土泵 ，两侧各一台， 另一 台备用。输送管采用与混凝土泵配套的高压泵 管 ， 泵管 内直径 1 2 5 m m。泵管在与拱肋进料 口连接 处一定要 固定牢靠 ， 减少晃动 ， 防止进料管断裂。泵 管布置合理 。 尽量减少弯头 ， 泵管 的密封圈位 置准 确 连接卡箍及螺栓必须上紧。 4混 凝 土浇筑 截 面 为 哑铃 型 的钢 管 拱 在 浇筑 混 凝 土 时 ， 先 浇 筑 下 弦杆混 凝 土 在 下 弦杆混 凝 土达到设 计 强度 的 9 O 后 再浇 筑上 弦杆 混凝 土 。 混凝土搅拌时 ， 各种材料应计量准确 ， 外加剂拌 成 均 匀溶 液后 再加入 拌 和 。开始泵 送 时 ，泵 机应 处 于低速压送状态 ，注意观察泵身压力及各部件工作 情况 ，待压送顺利后再提高到正常压送速度。混凝 土泵送顶升时严格遵循两测对称同步上升的要求 ， 防止一边混凝土上升过快引起拱肋纵向震动。当拱 顶 排浆 管有 浆 液排 出时应 放慢 泵送 速度 此 时 采用 两端交替泵送方式进行 ， 每泵一下 ( 下转 第 9 8页 ) 7 9 T ， 叫 I 2 0 1 5年第 1 1 期 甘肃水利水电技术 第 5 1 卷 在空 白 A 4纸上 4档 案验收 及移 交 南水 北调 中线 工程 档案专 项验 收前 由各 代建 和 委托单位对档案进行预验收检查 ， 项 目法人派员参 加 工程 档 案预 验 收 通 过 后 方 可 进 行 项 目法 人 验 收 。 南 水北 调 中线 工 程档 案 数 量要 求 “ 两全 两 简 ” ， 两全是完整的工程档案 ， 一套必须为原件 ， 一套可以 含有 复 印件 ； 两简 是设 计 单 元工 程 完 工 ( 竣 工 ) 验 收 ( 含专项验收) 的申请 、 批复 、 各种工作报告 、 结论性 文件和竣工图等。两套完整的资料一套 由项 目法人 存档 ， 第二套 由两级运行单位存档 两套验收文件 1 套 由运行管理单位存档 ， 1套 由国务 院南水北调办 存档 ( 上接第 7 9页) 需停一下 如此交替泵送数次 ， 能有 效排出拱顶多余气体和浆液。 5试 验检 测 ( 1 ) 混 凝土 质量 检 查 。混凝 土 浇筑 完 毕且 收缩 稳定后 ， 检查拱肋钢管混凝土是否密实 ， 检测方法有 3种 ： 锤击 敲打， 根据声音判断混凝土密实情况 ， 探明不密实部位 ； 钻小孔取样 ， 采用磁力电钻 ， 钻 孔直径 2 2 mm： 超声波检测 。 ( 2 ) 拱肋标高和轴线位移检测 。在拱肋轴线上 缘贴反光片 ， 利用全站仪进行拱肋标高及轴线偏位 测量。反光贴片布置在拱肋拱脚 、 L I 4 、 L I 2 、 3 L 1 4对应 的拱 肋轴 线钢 管壁外 侧 ， 在混凝 土 灌注前 、 灌 注至 混 凝土量 1 2 、灌注完成以及灌注完成 2 4 h后分别进 行测量并做好记录 ， 通过与设计数据 比较获得拱肋 标高偏差和拱肋轴线偏移情况。 6施 工故 障的 处理 ( 1 )当任何 一侧 的输送 泵 管堵 塞 时 ，另一 侧 的 浇筑 也 同时暂 停 关 闭故 障 一侧 拱 肋 上 进料 管 上 的 回流截止 阀 。 因为拱 肋 内也安 装有 截止 阀 混 凝 土不 会大量外泄。用锤敲击泵管 ， 找出堵管部位 ， 待混凝 土泵卸压后拆卸被堵管道 ， 疏通泵管后重新接入泵 管 。 打开截止阀 。 使混凝土倒流一部分到料斗内， 再 继续 浇筑 混凝 土 ( 2 ) 由于机械故障或其他原因迫使混凝土中途 停 止浇 筑 时 ， 两侧 均 停止 浇 筑 ， 严 禁从 一 侧 浇筑 ， 关 闭进料管处的截止阀 ， 结束本次施工 ， 采用分仓浇筑 法进行二次浇筑 ( 图 5 ) 。用锤敲击的方法找到混凝 土浇筑部位 ， 当混凝土初凝后 ， 在混凝土接茬 5 0 c m 98 5 结 语 监理单位工程档案管理是工程项 目建设的一项 重要 内容 ， 更 是监理 工作 的一项 重要 组成 部分 工 程 档案详细记录了整个监理工作过程 ，监理工作应将 工程档案及工程实体一起抓 ， 并且两方面同等重要 。 参 考文献 ： 1 南水北调中线干线工程建设管理局南水北调中线干线 工程档案工作手册 K 北京：中国水利水电出版社， 201 2 2 中线局综 2 0 1 】 l 9号， 南水北调中线干线工程档案管理 办法 S J 3 水办I 2 0 0 5 4 8 0号 ， 水利基本建设项 目T程档案资料管 理规定 S 4 D A T 5 8 2 0 0 2 ， 国家重大工程建设项目文件归档要求与 档案整理规范 S 、 c ； 图 5 拱肋二次浇筑混凝土示意 以下 部 位开清 渣孔 。剔 除最前 面 不密 实的混 凝土 及 浮浆 ， 然 后封 堵清渣 孔 ， 在混凝 土接 茬 5 0 1 0 0 c m 的 部位再次安装进料管。为了不扰动已经浇筑的混凝 土 ，待已经浇筑的混凝土达到设计强度的 9 0 以上 时再 次 进行混 凝 土浇筑 。 ( 3 ) 钢管内灌注混凝土的密实度可采用敲击钢 管和超声波检测 。若发现混凝土有不密实的部位 ， 应采用钻孑 L 压浆法进行补强。当缺陷较小时，压环 氧树脂 ； 当缺陷较大时 ， 可压入与混凝土同强度的微 膨胀高标号砂浆 ， 压浆后将钻孑 L 补强焊牢。 7结语 钢 管 混凝 土 系杆 拱桥 具 有 良好 的观 赏 价值 ， 作 为一 种 景观桥 被广 泛运 用 。而拱 肋混凝 土灌 注是 一 道关 键 工序 如果 混凝 土强度 达不 到设 计要 求 、 灌 注 不密实 、 混凝土和管壁结合不紧密、 拱轴线位移等质 量 问题 ， 直接 影 响着桥 梁 的整 体质 量 ， 轻 者造 成桥 梁 的使 用 寿命缩 短 ，重者 给人 民群 众 的生命 财产造 成 重大损失。在南水北调系杆拱桥施工中，运用这种 施工方案 ， 通过科学组织 ， 精心施工 ， 取得了非常理 想 的效果 ， 为 同类 工程 的施工 积 累 了经 验 。