鋼管混凝土拱橋填充混凝土淺析

 鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)新穎、美觀，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)拱式橋梁又煥發(fā)了生命力。但其存在一個致命問題是鋼管內(nèi)填充混凝土不密實(shí)，而填充混凝土密實(shí)程度對拱的承載力影響極大，嚴(yán)重影響了橋梁的使用壽命。本文結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)分析如何改善鋼管混凝土拱橋的填充混凝土。
1 工程概況
潘家河特大橋跨越褒河水庫一級支流潘家河，為一孔150米中承式鋼管砼拱橋。該橋由兩片拱肋組成，拱肋間距8.8米。每片拱肋由四根？準(zhǔn)600mm×10mm的卷制鋼管組成，拱肋截面高2.7米，寬1.4米，鋼管內(nèi)填筑C40砼。
2 混凝土配合比設(shè)計
2.1 要求 潘家河大橋鋼管內(nèi)使用輸送泵填充C40混凝土，泵送垂直高度34m。因鋼管密封不透水性，要求混凝土具有：和易性好、流動度大、不泌水不離析，有微膨脹性，能減少混凝土的收縮。
2.2 設(shè)計原理分析 鋼管混凝土必須具有良好的可泵性，也就是要求塌落度大、和易性好，不泌水、不離析。一般采用增大用水量來提高混凝土塌落度。但用水量大，混凝土強(qiáng)度難保證，易離析，和易性不好。更重要的是用水量過大，混凝土收縮變形大。用水量增加，相應(yīng)的水泥用量增加，混凝土水化熱大，對鋼管混凝土極不利。高強(qiáng)度混凝土要求水灰比小（設(shè)計文件規(guī)定不大于0.45），用水量低，盡可能降低水泥用量。要達(dá)到這一目的，我們必須使用高效減水劑及其它外加劑，來改善水泥與骨料間的粘結(jié)力，減小水灰比，降低水泥用量，以配置高強(qiáng)度混凝土。鋼管內(nèi)填充混凝土密實(shí)程度對拱的承載力影響極大。普通混凝土硬化過程中水化與溫縮，凝結(jié)后要產(chǎn)生0.04%-0.06%的干縮與開裂。鋼管中填充混凝土不易填滿，為解決問題，采取摻入一定量的膨脹劑，以補(bǔ)充鋼管混凝土的干縮、溫縮、降低水化熱。鋼管混凝土中加入一定量的粉煤灰，可以顯著的改善混凝土的和易性，提高混凝土的可泵性及其它技術(shù)性能。因粉煤灰中大小不等的光滑致密明球狀玻璃體賦予粉煤灰以球形效應(yīng)、微集料效應(yīng)，提高了混凝土的和易性、可泵性，密實(shí)度和混凝土的強(qiáng)度。
3 混凝土配合比試驗(yàn)
試驗(yàn)原則：符合規(guī)范要求，滿足設(shè)計文件的水灰比，盡量減少水泥量，保證一定的膨脹率，并滿足泵送的性能。
配合比設(shè)計時，混凝土強(qiáng)度容易保證，主要應(yīng)考慮膨脹和緩凝兩個控制因素。經(jīng)過十多次試驗(yàn)觀測，經(jīng)反復(fù)對比試驗(yàn)和分析，最終確定C40泵送混凝土配合比為：
4 拱肋壓注實(shí)施方案
潘橋南北岸陡峻，不便布設(shè)輸送泵，根據(jù)地形情況，主拱肋砼的澆注按照先用多點(diǎn)對稱的方法澆注綴板倉內(nèi)的砼；鋼管內(nèi)砼橋臺以下用輸送泵灌注，附著式震動器震搗密實(shí)，橋臺以上部分對稱采用泵送頂升法施工；拱肋實(shí)腹段砼，橋臺以下用輸送泵灌注，插入式震搗器震搗密實(shí)。
5 砼灌注施工
5.1 拱肋綴板砼灌注 采用多點(diǎn)對稱的加載方法灌注下、上綴板內(nèi)C40微膨脹緩凝砼，用插入式震搗器進(jìn)行搗固密實(shí)。搗固密實(shí)后封焊灌注孔。砼提升用纜索吊提升吊斗灌注。
5.2 鋼管內(nèi)C40砼灌注
5.2.1 拱肋砼灌注順序 每次一條鋼管，先下弦內(nèi)側(cè)管，再下弦外側(cè)管，后上弦內(nèi)側(cè)管，再上弦外側(cè)管。
5.2.2 每根鋼管砼的澆注施工
①灌注準(zhǔn)備工作。1）入口設(shè)法蘭接頭和柵欄閥，柵欄閥用十字交叉5×？準(zhǔn)18mm×200mm螺栓堵住閘閥孔；每條鋼管上2.5m鉆一？準(zhǔn)7mm的排氣孔，管頂焊？準(zhǔn)133，長100cm的排氣管。2）檢查輸送泵管子連接是否牢固，防止輸送砼時輸送管彈起。
②砼灌注。砼灌注前先泵入兩盤40號水泥砂漿，潤滑管道，然后壓入C40號微膨脹緩凝砼，從兩岸對稱灌注砼，在灌注過程中通過壓入砼盤數(shù)來控制兩邊壓注速度，高差控制在1.5米左右，以達(dá)到兩邊相同高度排氣孔幾乎同時出漿，最后到頂部排氣孔同時排出砼，用插入震動器插入排氣管中震動，密實(shí)后，打入木塞，防止砼倒流，擰緊法蘭螺栓，拆除輸送泵管，接下一個灌注管。灌注時對拱軸線變形進(jìn)行觀測，用仰索和扣索進(jìn)行調(diào)整。
1號、2號鋼管內(nèi)砼強(qiáng)度達(dá)到70%后，其它管則按3號、4號、5號、6號、7號、8號順序每天壓注一根。
③鋼管砼壓注工序。準(zhǔn)備工作→攪拌潤滑漿→泵送潤滑漿→攪拌砼→泵送壓注鋼管內(nèi)砼→從拱頂排氣孔震搗砼→閉塞拱頂排氣孔→關(guān)閉壓注口處閥門→拆卸砼輸送管→進(jìn)行下一根鋼管壓注施工。鋼管砼壓注前，螺栓先用生膠帶纏繞，再擰緊柵欄閥螺栓，防止柵欄閥漏氣，導(dǎo)致壓力損失。連接法蘭與輸送泵管相同，用泵卡上緊。由于地形限制，布管較為困難，壓注頭布設(shè)在拱腳以上12米處，與鋼管成30°傾角，壓注頭以下管段用泵輸送，附著式震動器震動密實(shí)，震動器1.5米布設(shè)一個，以確保泵送渦流區(qū)砼密實(shí)度，壓注頭以上管段兩端對稱采用泵送頂升法施工。
5.3 拱腳實(shí)腹段灌注 拱腳實(shí)腹段輸送接口同主管接口，兩拱腳對稱地進(jìn)行灌注，接口以下用泵送砼灌注，插入式震動棒搗固，砼面距接口以下50cm時，焊封實(shí)腹段上端口，上部留排氣管，再用泵進(jìn)行頂壓，待排氣管向外排出砼時即停止泵送，擰入柵欄閥螺栓并打緊交叉螺桿堵住砼。管外砼用水清洗，然后將輸送管移向下拱腳實(shí)腹段。
6 技術(shù)要求
①確保砼的水灰比0.38和砼的坍落度20.5cm。②輸送管道應(yīng)盡量平緩，避免較陡坡度的輸送，管道接頭必須連接緊密，彎管位置必須定位固定。③泵送砼前，先泵送兩盤水泥砂漿潤滑管道，第一、二盤砼應(yīng)連續(xù)泵送。④泵送砼暫停時，為防止砼假凝引起堵管，每隔2～3分鐘應(yīng)抽動一下泵的活塞，但砼不能低于活塞口，以防空氣進(jìn)入輸送管。⑤排氣孔內(nèi)排完砂漿和部分砼后，方可停止泵送，并封住頂部排氣孔。⑥泵送停止后應(yīng)及時擰入柵欄閥交叉螺桿并擰緊，防止砼倒壓流出。
7 注意事項
①當(dāng)砼注滿后，？準(zhǔn)7mm排氣孔排出水泥漿及頂部？準(zhǔn)133排氣孔排出砼留在鋼管外表，應(yīng)及時用高楊程水泵沖洗干凈。否則，砼凝固后，為下一道工序的施工造成巨大的清理工作量。②澆注完后，要及時對所有管內(nèi)砼的密實(shí)度情況進(jìn)行全面檢查，若發(fā)現(xiàn)有局部不密實(shí)之處，要立即確定補(bǔ)救方案，進(jìn)行壓漿處理，確保所有8條主管內(nèi)及實(shí)腹段和綴板倉內(nèi)砼完全密實(shí)。③砼拌合質(zhì)量要求很高，每盤所有料均要嚴(yán)格計量，誤差量不得大于±1%，拌合時間比一般砼延長30秒，并不少于3分鐘，只有保證拌和質(zhì)量才能保證澆注過程的正常及砼本身質(zhì)量，從而確保鋼管拱砼的澆注質(zhì)量。
8 結(jié)束語
潘家河鋼管混凝土拱橋采用本方法施工后，經(jīng)檢測混凝土密實(shí)，符合施工規(guī)范及設(shè)計要求，彌補(bǔ)了普通方法澆注混凝土不密實(shí)的缺點(diǎn)，更有效地保證了混凝土構(gòu)件的安全性及耐久性，確保了工程質(zhì)量，得到了建設(shè)、監(jiān)理單位的一致好評，可作為同類工程的參考。