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1、一、工程概況鋼管內灌注C45微膨脹混凝土，混凝土要求具有良好的泵送性能和微膨脹性，能夠抵消混凝土收縮。主跨42620鋼管共439.892m，42612鋼管共1245.464m，共壓注混凝土210m3；20310鋼管共813.844m，水平布置的203鋼管共369.078m，灌注微膨脹水泥漿共9.1m3，豎向布置的203鋼管共444.766m不壓漿。水平203鋼管單根最長8.7m，需壓漿0.25m3，最短3m，需壓漿0.1m3。 二、工藝原理鋼管混凝土的灌注采用泵送頂升壓注法，利用混凝土輸送泵的壓力，在拱腳開壓注口，在拱頂開出漿孔，將混凝土沿鋼管從下往上一次壓注完成，保證混凝土的連續和均勻。充分2、利用各種外加劑的特性來改善混凝土的性能，以提高混凝土強度、和易性和可泵性來補償鋼管混凝土干縮、溫縮。 三、施工方法1、配合比設計由于鋼管內有法蘭致使鋼管內徑從402突變為183，混凝土泵送高度高達41m、距離長達100m，這些因素造成混凝土泵送阻力很大，因此鋼管混凝土泵送施工難度大，對混凝土的技術性能提出了更高的要求。配合比設計應遵循以下指標：(1)混凝土設計強度：C45；(2)混凝土具有良好的可泵性，即坍落度大，和易性好、不泌水、不離析、自密性好；(3)混凝土具有補償收縮性，并滿足下表要求： 項目限制膨脹率（%）限制干縮率（%）抗壓強度（Mpa）齡期水中14d水中14d，空氣中28d28d性3、能指標1.510-23.010-254.9(4)初凝時間必須滿足每孔管道的壓注完畢后，混凝土仍具有足夠的和易性，本次配合比設計要求初凝時間大于13小時，終凝時間大于16小時。坍落度控制在2022，擴展度大于55，壓力泌水率S1015ml、S14040100ml；(5)膠凝材料最少用量（水泥、膨脹劑和摻合料的總量）大于300kg/m3。配合比設計由W4標中心實驗室完成，并委托葛洲壩試驗中心對重要指標進行復檢。使用原材料如下，各材料用量根據實驗室配合比報告執行。(1)水泥:華新堡壘牌 P.O 42.5.(不得使用硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥和高鋁水泥；(2)細骨料:洞庭湖中砂；(3)粗骨料:三岔口反4、擊破碎石（520mm）；(4)粉煤灰:武漢華壁級粉煤灰（摻量1822%）；(5)武漢三源EVA膨脹劑（摻量1014%）；(6)山東淄博華偉NOF-AS高效減水劑（摻量1.31.5%）。2、補償收縮混凝土限制膨脹率的計算及確定：補償收縮混凝土性能指標的確定，一是在不影響抗壓強度的條件下膨脹率盡量增大，二是干縮落差要小?；炷镣饧觿眉夹g規范GB50119-2003中規定補償收縮混凝土的膨脹性能，以限制條件下的膨脹率和干縮率表示。因為混凝土收縮受到限制才會產生裂紋，而混凝土膨脹在限制條件下才能產生預壓應力。計算公式為：c=Es2注：a.（配筋率，Es鋼筋彈性模量，2限制膨脹率）；b. 膨脹試件尺5、寸為100mm100mm300mm，中間預埋兩端帶鋼板的10mm鋼筋，配筋率=0.007854，鋼筋的彈性模量取Es2105Mpa；c.c=0.00785410-221052=1.5721=1.571032（Mpa）根據GB50119-2003中規定摻膨脹劑的補償收縮混凝土水中養護14d的限制膨脹率0.015%，相當于在結構中建立的預壓應力大于0.2Mpa；d.補償收縮混凝土的限制膨脹率最好控制在0.02%0.03%即預壓應力為0.240.47Mpa。3、混凝土的運輸方案及混凝土泵的選擇a.混凝土的運輸方案方案1：橋臺頂至拱座頂的落差為42m，水平距離約為40m，若在橋臺附近布置一臺混凝土泵向6、下泵送混凝土，在拱座頂再布置一臺混凝土泵接力，則傾斜向下配管長度約為60m，根據混凝土泵送施工技術規程JGJ/T10-95的要求，應在斜管下端設5倍高差長度的水平管，由于現場地形狹窄，即使設置彎管或環形管也很難實現，所以采用兩臺混凝土泵接力輸送混凝土的方案不現實，應予以否定。方案2：根據拱座基礎灌注經驗，我們仍可采用串筒輸送混凝土至拱座頂。由于自溜距離較長，混凝土到達拱座時部分離析，和易性差。因此我們可以在拱座頂放置一臺混凝土泵，泵上方設置一個容量為2m3、帶攪拌裝置的貯料斗用于將溜槽溜下的混凝土拌和均勻。然后將混凝土放入泵車內泵入鋼管內。備用管道、電焊機、氣割設備的作用是當堵管發生或泵不上去7、的時候在混凝土到達位置開孔焊接帶閘閥泵管，然后連接備用管道繼續壓注直至管頂。備用管道用鋼筋固定在拱肋上。根據拱座施工經驗，已有的攪拌站的生產能力每小時可以攪拌出1518m3混凝土，能夠滿足鋼管混凝土的連續壓注。b.混凝土泵的選擇輸送泵的額定泵送能力應不小于灌注速率或實際混凝土供應量的2倍；輸送泵的額定壓力須滿足最大泵送壓力，即靜壓力和泵送壓力疊加之和。輸送泵的額定揚程應大于1.5倍的灌注頂面高度，本橋要求輸送泵的額定揚程大于80m。頂升壓力計算：根據流體力學能量方程知Php，p為各種壓力損失總和。h25009.807411MPa。p很復雜，有待進一步計算。綜合以上因素暫時選擇HBTS601398、0拖式混凝土高壓輸送泵，分配閥為S形擺管閥，最大理論輸出量60m3，出口處最大壓力為13MPa，電機功率為90KW，數量4臺，兩岸各一臺備用（宜昌臺側采用兩臺內燃泵、萬州臺側采用兩臺電力泵）。4、模擬試驗為進一步掌握混凝土輸送系統的匹配情況及混凝土自身性能，灌注前進行模擬試驗：用42612鋼管余料對接成41m長的一段管路，內部設置四個法蘭盤，法蘭盤連接形式同鋼拱肋節段連接方式。布設位置在萬州側邊坡上放置。焊接成型的鋼管利用纜索吊運輸安放。鋼管利用鋼管腳手架豎直支立固定，并設置三向纜風繩將鋼管拉住?；炷凛斔捅迷O置在拱座上，混凝土利用溜槽輸送到儲料斗里，經儲料斗拌和后泵入鋼管。試驗要達到的目的：9、（1）驗證混凝土的質量能否滿足施工要求；（2）驗證混凝土輸送方案是否合理；（3）驗證混凝土泵選擇是否恰當，選出混凝土泵；（4）驗證壓注后鋼管混凝土的密實性；（4）檢驗施工組織的效率。5、壓注施工（1）骨架42612（20）鋼管內混凝土壓注施工A出漿孔、排氣孔及壓注頭制作骨架合攏后在拱頂處每根鋼管的頂部開一個125的孔，外焊168鋼管（長120），用12鋼板作加勁板，鋼管豎直向上，作排氣出漿孔。為減小混凝土在鋼管內流動時的空氣阻力，同時在施工時觀察管內混凝土的情況，沿鋼管縱向每隔30m設置一個排氣孔，排氣孔采用50鋼管，拱肋鋼管上按50鋼管內徑開孔，用12鋼板作加勁板。當排氣孔冒混凝土時，應用螺10、桿堵住排氣孔，50鋼管上端預制內螺紋，并配制相應螺栓（或者用木塞塞緊）。加勁板焊接骨架鋼管采用周邊焊，焊縫高12。下弦管壓注頭設在離拱腳約7.5m處的鋼管側面，詳見圖3，與鋼管軸線呈3050夾角，上弦管壓注頭設在離拱腳約2.5m處的鋼管頂部，與軸線的角度同下弦管，壓注頭安裝M125截止閥，出渣孔設在拱座上鋼管最低點，采用M70截止閥或鋼板螺栓連接封閉。B截止閥制作M125截止閥自加工成柵欄閥，將2m的125高壓泵管一分為二，切口角度按照與主弦管相交的角度來切。然后在泵管上間隔開4個約18的孔，孔開在安裝后泵管的頂部。用12的鋼板焊接一個加固板，并焊接4個16的螺母，擰入4根16的螺栓，螺栓頭部11、磨尖利于插入混凝土中，尾部焊接螺母擰入用。C加載設計及壓注順序壓注時采取多點對稱壓注的施工方法。先下后上，先壓注426鋼管，再壓注203鋼管。加載設計原則為：設計要求：8根鋼管分兩次壓注，第一次壓注完成下弦4根鋼管，第二次壓注完成上弦4根鋼管。而且，每次壓注結束時4根鋼管內的混凝土均不得初凝。根據實驗室混凝土試件在標養室測定的初凝時間約為15小時，如果壓注順利的話完全能夠在初凝前壓注4根。根據對稱受力原則，應同時壓注兩根鋼管。若根據受力計算可知一根鋼管內填充混凝土后對拱肋未產生塑性變形，則可以先壓注一根鋼管，然后再壓注對稱的另一根鋼管，即實現單根壓注循環。一根鋼管應采用兩臺泵車同時對稱泵送，混12、凝土宜連續灌注，一氣呵成。必須停歇時，最終灌注完成時間不得超過第一盤入管混凝土的初凝時間。設計要求，第一次壓注的兩根鋼管混凝土的強度均達到設計強度的90%以上才允許給拱肋加載，所以每次加載需要間隔一定時間后進行，間隔時間以同條件養護試件壓后的強度來定。同條件養護試件制作方法：用試模制作試件后不拆除，先用黃油將接縫密封，再用鋼板將頂面密封，放置在室外并禁止人員擾動也不澆水，盡量模擬實際情況。灌注203鋼管微膨脹水泥漿在主弦管壓注后再進行。一次灌注多少根203鋼管，由監控單位進行加載計算。D壓注施工臨時堵塞出渣孔，用混凝土泵從兩側向拱頂壓注清水，水至拱頂由出漿孔冒出后，打開拱腳處的排渣閘閥，讓管內13、水及渣物流出，沉積在管底的渣物用勺子從出渣口伸進去一點一點掏出來，然后焊接封閉出渣孔。人工從灌注孔灌注壓注口以下的管內混凝土，用振搗棒從灌注孔插入振搗?；炷凉嘀辽缘陀趬鹤⒖谖恢脮r停止灌注。立即清理灌注孔并用鋼板封閉灌注孔。灌注管的做法是：在灌注管頂部預先環焊16鋼板，并設置4個22的螺栓孔，封閉鋼板對應設置4個22的螺栓孔，封閉時中間擠壓橡膠皮墊密封。泵車的泵管預先與柵閥泵管拼接好。需要注意的是，在開始壓注前，將截止閥螺栓擰出，并在螺栓孔中塞滿黃油，再將螺栓擰入后但不穿入泵管內，以便壓注后螺栓能順利插入混凝土中。待焊縫冷卻后壓注少量混凝土過壓注口。兩邊從排氣孔用漏斗注入約0.5m3水泥砂漿（14、即將混凝土配合比中石子扣除），然后繼續壓注混凝土直至拱頂。水泥砂漿的目的是減小混凝土與管壁之間的摩擦力，壓注過程中根據排氣孔觀察到的情況隨時補漿。壓注過程中保持慢速、均勻、對稱、抵壓的壓注狀態，通過錘擊的方法了解混凝土的高程，以調整混凝土的壓注速度，使兩端的混凝土面高差保持在1m范圍以內。混凝土接近拱頂面時，嚴格控制速度防止混凝土超過拱頂截面時振動而引起鋼管骨架縱向失穩?；炷恋竭_拱頂，拱頂出漿孔有混凝土溢出且無氣泡冒出時，停止泵送。關閉壓注口閥門且不得漏漿，拆除輸送泵接頭。E施工要點a、當混凝土澆灌到鋼管頂部時，可用振搗棒從出漿孔對混凝土稍作振搗。溢出的混凝土用木板制作的槽箱接住并及時清理轉15、移。b、泵送頂升用混凝土必須按設計要求，在混凝土坍落度測試符合要求后方可進行頂升施工。由于意外原因在現場停置時間過長，坍落度損失嚴重的混凝土不得用于頂升施工。坍落度的測量分別在出攪拌機口和入泵前進行。c、本橋鋼管混凝土壓注過程中不需振搗，以防堵管。壓注口以下部分鋼管混凝土靠人工灌注，為保證此部分混凝土密實，采用插入式振搗棒插入鋼管振搗。d、頂升施工時用于潤滑輸送管的水泥砂漿不得替代混凝土留在鋼管內，必須排出。e、為防止混凝土回流，在壓注口設置截止閥，泵送頂升時開啟，結束時關閉。泵管連接必須安全可靠。為保證施工安全，磨損嚴重的泵管不得使用。f、鋼管開孔時割下的圓形板編號保存，混凝土灌注完成后再將16、其焊上。g、泵送混凝土因故暫停時，須每隔23min抽動一下泵的活塞，防止混凝土假凝引起阻塞。h、混凝土泵送過程中，隨時檢查控制拱軸線變化，尤其是混凝土分別到達拱跨的1/4及1/2處。i、根據橋涵規范要求，輸送泵的泵壓不宜超過4MPa，以免鋼管被壓裂。本橋鋼拱肋主弦管要比泵管承壓能力大的多，所以只需根據計算得出的泵壓配好泵管即可。同時考慮輸送泵的選擇及備用幾個壓注口。F出現非正常現象的應急處理措施a、混凝土離析、泌水：在混凝土拌制、水平運輸、泵送和布料澆灌的全過程中由于操作不當，造成混凝土的勻質性被破壞則出現混凝土離析。離析的混凝土容易堵管，強度也會降低。處理措施為一是靠攪拌站的攪拌質量來保證；17、二是混凝土運輸要用攪拌運輸車；三是在泵車上設置帶攪拌裝置的料斗保證入泵混凝土拌和均勻，若混凝土骨料分離比較嚴重，料斗內灰漿明顯不足時，應將分離的骨料清除或另加砂漿或將此部分混凝土棄掉不用；四是泵送盡可能連續。b、泵管堵管處理：在出現堵管征兆時，應及時采取措施，可有效防止堵管。在正常情況下，泵送油壓最高值不會達到設定壓力。若泵送油壓很快達到設定壓力，正常泵送循環自動停止，主油路溢流閥發出溢流的響聲，就表明發生了堵塞。此時可頻繁地進行反泵操作，將管道混凝土吸回一部分到料斗里，通?？膳懦鹿堋Ｈ舨恍?，說明已堵牢。此時，在一邊進行正泵反泵操作，一邊讓其他人員沿著輸送管路尋找堵塞部位，一般從泵的出口開始18、，未堵塞的部位會劇烈振動，而堵塞部位之后的管路是靜止的，還可以用木錘敲打判斷。用木錘敲打堵塞部位有時可以使堵塞的骨料瓦解而恢復通暢，但不準用鐵錘等砸損管道。若敲打無效，可將堵塞段管件拆下，清除混凝土后再裝回去，即可繼續泵送。骨架鋼管堵塞處理：堵管的原因可能是管道潤滑不足，摩擦阻力太大造成，或者是由于停歇時間太長，混凝土水分倒流造成失水嚴重形成堵管。本橋可能出現堵塞的位置應該在法蘭盤。此時可用木錘判斷堵管位置，在堵管上部約0.5m處現開壓注口，并立即焊接帶截止閥壓注管，將備用管道接上繼續壓注。同時，為節約時間，計劃預先在第3節段的拱腳位置開壓注口并焊接泵管備用。c、壓注過程中出現線形變化的處理：19、壓注前要模擬壓注進行鋼拱肋受力計算。壓注過程中對鋼拱肋的應力應變隨時檢測并進行數據分析。本橋鋼拱肋設計剛度夠大，但可能會由于壓注速度過快出現振動引起失穩破壞或者兩岸壓注進度控制不均出現拱肋受力不均引起線形變化，此時一方面要控制保持合理的壓注速度，另一方面控制兩岸均衡加載，還可以預先準備一些配重，當拱頂拱起超出允許值時，可立即停止壓注并在拱頂位置加配重以實現平衡確保線形。G機具設備 序號名稱型號規格單位數量備注1砼輸送泵HBTS60臺4每岸1臺，備用1臺2砼攪拌運輸車輛4兩岸各兩輛3砼拌和站50m3/h座2每岸1座，備齊易損壞件4磅稱/臺秤100/10kg臺2/2每側一臺5發電機250kW臺1現20、有，在萬州臺6發電機75kW臺1現有，在宜昌臺7裝載機3m3輛2兩岸各一輛，備齊易損件8高壓泵管125m300其中備用管道250m、配備彎頭和接卡9灰漿攪拌機UJW4臺2兩岸各1臺10灰漿輸送泵UBJ2臺2兩岸各1臺11插入式振搗棒50臺4每岸兩臺12坍落度桶個4兩岸各2個13抽水泵臺2兩岸各1臺14對講機臺10指揮、攪拌站、輸送泵、檢查人員等H人員配備 序號工種人數分工1輸送泵操作員4開關輸送泵及故障排除、開關攪拌料斗2攪拌機司機4攪拌混凝土3裝載機司機2裝料倒料4混凝土供料人員16水泥、粉煤灰、膨脹劑、減水劑供應5電工2電路鋪設及檢查、發電機操作6修理工2修理機械7串筒維護更換、管路檢查人21、員6維護更換串筒、檢查管路及維修8測量及試驗人員8隨時抽檢機口混凝土坍落度9供水人員4抽水、供水、檢查維護10雜工8清理廢棄混凝土等協助工作11后勤及醫療保障4做好食宿等后勤供應合計60（2）骨架20310鋼管內灌注微膨脹水泥漿施工骨架20310鋼管設計共有260根，其中12根用42612鋼管替換作扣點用，根據設計變更要求，只對橫向的203鋼管灌注微膨脹水泥漿，共需約9.1m3，豎向不灌。最大單根鋼管內存水泥漿方量不超過0.3m3,采用漏斗灌注。灌注時兩岸要對稱灌注。當排氣孔冒出濃漿后便停止灌注，灌完后要保證灌注管和排氣管內有漿液以保證在重力作用下管內密實。用箱槽接住從排氣孔排出的漿液并回收防22、止污染河道。灌注之前在場地上用與拱肋上最長管段長度一致的203鋼管做灌注模擬試驗，以檢驗方案的可操作性及是否密實效果。6、鋼管混凝土質量檢查及缺陷處理措施管內混凝土的澆灌質量，可用敲擊鋼管聽聲音的變化的方法檢查混凝土與鋼管內壁間的間隙，精確度為12。若有異常，則采用超聲波進一步檢查。其原理和檢測方法如下：鋼管混凝土是鋼管與填心混凝土組成的復合材料，密實完好的構件對應著一個固有的密度，也對應著一個固有的傳播聲速及振幅和波形。密實度發生變化或混凝土內出現缺陷時，其密度、傳播聲速、振幅、波形均會發生變化，因此可以預先制備一段合格的足尺鋼管混凝土試件（稱為標定試件），用超聲波儀測得其固有傳播聲速V1、23、振幅A1、頻率f1及波形曲線（稱為標定數據），然后再用同一臺儀器測定，檢測結構的這些參數V2、A2、f2，將兩者進行比較即可判定是否存在缺陷。若存在不密實的地方則開窗補漿。四、質量保證措施1、泵送鋼管混凝土的成功，需要施工組織體系高效運轉，施工準備工作嚴密充分，施工人員盡職盡責，施工布置合理便利，理論計算指導施工要準確及時。2、混凝土質量是泵送成功的關鍵。石子采用反擊破碎石，針片狀骨料含量、骨料最大粒徑的含量均不能超過規范要求，級配要滿足級配標準。若粉含量較大，可對石子用水沖洗后使用。砂子以天然中砂為好，必要時過篩。要求混凝土和易性好，不離析，坍落度損失小。材料計量要準確。不滿足要求的混凝土堅24、決棄之不用。用于潤滑管道的水泥砂漿不得替代混凝土留在鋼管內。3、泵送頂升工藝的工作壓力較大，施工中必須防止混凝土輸送管爆裂，截止閥短管發生開焊脫落，排氣孔封閉時應加強，必要時焊接封閉。4、壓注時須由專人指揮，確保拱兩端壓注速度均衡一致，保證拱肋對稱受力。5、發現拱頂大量涌出混凝土時應立即停泵控制泵壓。6、壓注過程中應隨時觀測拱肋軸線變形及鋼管應力及應變變化。7、管道坡度設置應盡量保持平緩，管道接頭必須連接緊密，彎管位置要固定，磨損嚴重的泵管不用在泵送管路中。8、鋼管混凝土壓注時間選擇溫度較低的時候進行，可選擇在清晨。鋼管表面溫度高于60度時，須用水沖降溫。9、每次壓注完成后要對泵管徹底進行清洗25、，不要在管內粘結殘余混凝土。10、施工機械設備應完好，并配足易損件。施工前要對攪拌站、裝載機、輸送泵、發電機等進行全面徹底檢查維護。五、安全保證措施1、施工前要對操作人員進行安全交底，對鋼管混凝土施工中的危險源進行辨識。2、頂升前全面檢查水平輸送管接頭的可靠性，頂升開始時水平鋼管上要覆蓋草袋，以防因泵送壓力過大而發生爆管傷人，泵送時現場人員要遠離泵管。3、高空作業人員要系好安全帶，穿防滑鞋，防止高空墜落。在排氣孔觀察混凝土上升情況的人員要帶眼罩保護眼睛，防止混凝土噴出傷眼。4、混凝土泵車、裝載機須由設備持證專人操作，嚴緊其它人員無證違章作業。5、吊運泵車時要全面檢查纜索吊各組成設備是否運轉正常26、，下放至拱座頂過程中下面不得站人。6、特殊工種人員必須持證上崗。7、施工用電檢查工作要到位，新布用電線路必須由電工按規定敷設。8、攪拌機料斗槽清理時，料斗應可靠置于軌道上，并盡可能下放。防止料斗掉下傷人。9、串筒維護人員作業區域為錨噴后的坡面上，陡峭且易滑，所以必須設置可靠的安全措施，可綁上長一些的安全繩或搭設支架鋪竹條板作為操作平臺。10、拱肋上的備用管道須與拱肋鋼管或腹桿固定牢固。六、文明施工及環境保護措施1、鋼管混凝土施工前要對所有人員進行文明施工及環保交底，明確那些環節、部位須重點注意。2、泵送混凝土或壓漿過程中，拱座頂、出漿孔、排氣孔、出渣孔等部位會產生廢棄混凝土、水泥漿或廢渣或污水27、，須針對性采取措施。如在拱座頂會有廢棄混凝土，可預先在拱座斜面上設置溜槽，將混凝土送至拱座補塊前的缺口處，并及時清洗拱座頂防止污染；在排氣孔、出漿孔等會有混凝土涌出，須在下方設置一些方槽，接住下落的混凝土，防止混凝土落入落布溪污染河道或傷人；在出渣孔會有帶銹渣的污水排出，須設置一個方形漏斗吊掛在出渣口，用污水管道將污水引到坡底預先修好的沉淀池沉淀后排放。3、混凝土、水泥漿等對鋼結構的污染應及時清洗干凈。4、堵管后產生的廢棄混凝土應及時清走或就地加固地面。清洗串筒、泵管泵車的的污水用污水管道送到坡底的沉淀池沉淀后排放。5、攪拌站水泥袋等雜物須及時清理運走。6、現場吃飯的一次性餐盒等雜物須有專人回收，不得棄在現場。