鋼管拱混凝土施工工藝及要點(7頁).doc
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2024-01-09
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1、鋼管拱混凝土施工工藝及要點陳磊中鐵二十局集團六公司 【摘要】寶雞市廣元路渭河大橋是我國西北首座連續五孔無風撐、雙承載面下承式的鋼管混凝土系桿拱橋,現以本橋為例,介紹鋼管拱混凝土的施工工藝及要點。關鍵詞鋼管拱混凝土施工工藝 要點1 前言鋼管混凝土結構自60年代初就已引入我國,最近幾年我國在鋼管拱應用方面發展較快,許多大跨度的橋梁設計采用了鋼管拱技術.因其具有以下優點,該橋型目前在我國得以流行:1.1形態優美。1.2跨度大,施工簡便。1。3抗震、抗壓、抗裂性能顯著提高鋼管拱混凝土充分利用了鋼管的套箍作用,采用了微應力混凝土,其抗壓、抗裂性能顯著提高。三向應力混凝土的主要特性是強度高,變形性好,在外2、荷載作用下,由于鋼管約束其內部核心混凝土的橫向變形,使在三向應力作用下的核心混凝土的強度比普通澆注的混凝土提高了23倍。普通混凝土受壓的壓縮應變0。002時,出現縱向裂縫而破壞。三向應力作用下的混凝土可看作彈塑性材料,當壓縮應變達0.002時,不但仍有承載能力,而且表面不發生裂縫,它是一種很好的抗震材料.2工程簡介寶雞市廣元路渭河大橋橋寬28。5m,全橋總長585.56m。兩端引橋部分為8跨32m后張法預應力大孔板梁,主橋部分由五孔無風撐、雙承載面下承式的鋼管混凝土系桿拱組成(64m+64m+72m+64m+64m)。拱的矢跨比為1/5,拱軸線為二次拋物線,拱肋采用圓端形扁鋼管結構。拱肋高度73、2m跨為0.9m,64m跨為0。8m,寬均為1.8m,鋼管內填充C40微膨脹砼。拱肋鋼管材質Q345d,厚度為16mm。截面見下圖:90045018009004001000800180072 米 跨(mm) 64 米 跨(mm)3準備工作3。1方案比選3。1。1方案一 采用連續拋落無振搗澆注混凝土的施工方法,混凝土由拱頂連續拋落。但對距拱頂4m以下的混凝土仍需開天窗用插入式振動器進行振搗,且所澆注混凝土不易密實,施工難度較大。方案二 壓注頂升法。即在距離拱腳1。5-2米處的拱軸線處,兩側對稱各開壓注孔,利用混凝土輸送泵的壓力將混凝土從壓注孔處焊接好的泵管連續不斷地自下而上壓入鋼管拱內,并達到砼4、自密實的效果.這種施工工藝簡便易行。但必須選用壓力大、性能好的輸送泵。我們采用壓注頂升法施工,取得了滿意的效果。并學習總結出了施工中需注意的一些問題.3.2施工前的觀測觀測的目的是為了確定拱軸線、控制點的標高是否正確。如果軸線有偏差可用預先設置好的風攬進行調整;如果因焊接、拼裝等原因造成一側的控制點高程偏大,而另一側的高程偏小,則可在壓注混凝土的過程中調整,具體操作見下文。3.3人員工人要求能熟練拆裝混凝土泵管,責任心強。技術人員包括拱上混凝土壓注指揮、泵車指揮、實驗、測量四組,各組間通過對講機保持聯系。3.4機具 3.4。1泵送頂升施工需要有較大的泵送壓力,泵車的選擇是混凝土頂升壓注成功與否5、的關鍵。本工程選用了三輛三一牌HBT60B型拖泵,其中一臺備用。此泵出口泵壓可達6。3Mpa,對混凝土的適應性較強.為確保泵送壓注頂升的連續進行,施工時根據混凝土拌和站的位置和泵送速度,每臺泵車配備了3輛砼運輸車,并有一輛備用。混凝土拌和站做好攪拌機的檢查、維修工作。3.4。4 原材料在混凝土施工前要做好原材料的進場檢驗工作。水泥和外加劑的質量是保證混凝土膨脹率的關鍵。4 施工工藝4.1“二級壓注,一次成型”由于鋼管為扁形,加勁肋布置較遠,且矢高較大,根據混凝土所能產生的壓力及扁鋼管的抗變形能力計算,若混凝土從拱腳一直壓到拱頂,則混凝土的壓力將把扁鋼管的直線部分壓彎,所以采取“二級壓注,一次成6、型的方法,即除原有拱腳底預留焊接的泵管接頭外,在拱高1/2處(拱高含拱頂排氣管1.5m),兩邊對稱,增設型號一致的泵管接頭,在緊靠拱頂吊桿位置兩側設兩根20cm,高1.5m的排氣增壓鋼管。示意圖如下:K0 K0K3K4K1K2K0:排氣增壓管K1、K2、K3、K4:混凝土壓注孔(帶混凝土止回閘板閥)4.2施工中鋼管拱的觀測為了獲得較完整的測量數據,混凝土壓注過程要進行全程觀測。混凝土壓至每一個控制點,都對拱軸線及標高施測一次,并將測量結果繪制成隨時間或工況變化曲線圖,根據這一曲線,可以較直觀地了解鋼管拱在泵送混凝土各階段變化情況。4。3壓注頂升施工程序4.3。1灌注前認真檢查泵管及輸送泵的各個7、接頭,接頭之間應墊像皮圈防止漏氣、漏漿.4.3。2開啟止回閘閥K1、K2,用與混凝土相同品種及標號的水泥攪拌的砂漿潤滑泵車與泵管,以減小混凝土泵送時的摩阻力,砂漿必須在鋼管拱外排出。對稱進行灌注混凝土,同時有專人觀察拱內混凝土的泵送情況,兩臺泵灌注的速度盡量保持一致,如有不對稱現象應及時調整。最簡單而實用的觀察辦法就是“錘擊法”,即用鐵錘敲擊鋼管拱,聽到清脆的聲音和沉悶的聲音交界處就是混凝土已壓注到的位置。這一觀測能確保混凝土的對稱同步澆注如果發現兩側的壓注速度不一致,應及時通過對講機與泵車指揮人員聯系,進行調整。小部分偏載造成的鋼管拱彈性變形可以完全恢復,有效的保證了拱軸線符合設計要求.4.8、3。4當混凝土灌注至超過K3、K4壓注孔約1米時,停止泵送,立即關閉K1、K2閘板閥,已最快的速度將泵管接至K3、K4壓注孔,打開K3、K4閘板閥,開始第二級混凝土的壓注.4。3。5當混凝土從排氣孔冒出時,控制灌注速度,改兩臺泵同步對稱泵送為交替泵送,繼續壓注約12m3混凝土,確保鋼管拱內混凝土壓注密實。4。3.6關閉止回閘閥,避免混凝土倒流,清洗泵管、泵車。4.3。7做好鋼管混凝土的保溫工作。5要點5。1混凝土配合比的優化該混凝土要求早強、高流態、緩凝、自密性及可泵性非常好。最為關鍵的問題是該鋼管混凝土為微應力混凝土。混凝土內摻膨脹劑,滿足補償收縮要求,坍落度要求到達作業面1820cm,初凝9、時間根據壓注速度計算,要求控制在6小時以上.設置微應力,可提高構件的承載力及改變普通混凝土灌注造成的混凝土和鋼管間有間隙的現象。在配合比設計中確定微膨脹率是關鍵因素。鋼管內部混凝土質量對工程結構安全影響很大,稍有不慎,就會出現質量事故,造成泵送困難、內有空氣、不飽滿、混凝土和鋼管間有收縮空隙及承載力下降等現象。因此,對此種混凝土的配合比要多做實驗,控制好膨脹率。5。2混凝土的壓注要兩側對稱同步進行。我們對混凝土的壓注過程中進行了全程觀測,結果顯示:拱下半部混凝土灌注時第一至三段標高明顯下降,第五段至拱頂段標高明顯上升.相反,當拱頂部分泵送完混凝土后,拱頂標高明顯下降,而第一段至第三節段標高自動10、得到回升。(見下圖)混凝土壓至第四吊桿處拱的形狀示意混凝土壓注完成鋼管拱恢復至設計曲線 從上圖看,混凝土的自重對鋼管拱線形影響比較明顯。所以壓注必須對稱同步進行。如果在澆注前因拼裝、焊接等原因,造成一側的控制點偏高而另一側的偏低,則可以用非對稱方式澆注進行調整,即先從偏高的一側進行壓注混凝土,同時密切觀察拱的變形,當拱兩側的控制點標高基本恢復至設計標高時,兩側開始同步澆注,逐步調整兩側混凝土的壓注量,最后同時壓至拱頂。5。3混凝土壓至拱頂時,要繼續壓注,讓混凝土從排氣增壓孔中排出約12m3,排氣孔不冒氣泡時停止壓注,關閉混凝土止回閥。5.4“二級壓注,一次成型”設計要求混凝土的壓注必須連續進行11、,而本橋扁拱的結構抗變形能力又決定了混凝土必須分兩級壓注。所以我們采取了“二級壓注,一次成型”的壓注方案。方案的關鍵在于二級混凝土之間的連續性。第二級混凝土必須在第一級混凝土的初凝時間內盡早開始,要求工人在兩級混凝土壓注間拼接泵管的速度要快,必須安排熟練工人進行。5.5鋼管混凝土的保溫工作 混凝土和鋼管之間如果產生空隙,微膨脹混凝土的優勢將失去,直接影響拱的承載力.鋼管混凝土的保溫工作不到位是空隙產生的一個原因。因此,可以采取將鋼管拱用麻袋包起等措施,盡量減小內外溫差。6檢測評定結果鋼管拱混凝土檢測標準可依據鋼管混凝土結構設計與施工規程,先用小錘敲擊鋼管進行初步檢查,若有異常,則對該處進行超聲波檢測。經檢測,本橋鋼管拱混凝土完全符合設計和規范要求。參考文獻:1、 JCJ01-89 鋼管拱混凝土結構設計與施工規程2、 GBJ205203 剛結構工程施工及驗收規范3、 JTJ0412000 公路橋涵施工技術規范4、 JTJ07198 公路工程質量檢驗評定標準5、 河南交通交通科技橋涵工程。付 超 賈其友 羅克卿6、 鋼管混凝土拱橋發展綜述橋梁建設陳寶春19977、 橋涵人民交通出版社