合安铁路系杆拱桥钢管拱内混凝土压注施工工艺研究StudyonConstructionTechnologyofConcretePressureGroutinginSteelTubeArchofTiedArchBridgeofHe-AnRailway

合安铁路系杆拱桥钢管拱内混凝土压注施工工艺研究StudyonConstructionTechnologyofConcretePressureGroutinginSteelTubeArchofTiedArchBridgeofHe-AnRailway

尹刚刚

中铁二十四局集团安徽工程有限公司安徽合肥230011

摘要：合安铁路采用1-112m提篮式系杆拱跨越机场高速公路，钢管拱肋内混凝土与钢管共同受力，是保证拱肋有效工作以实现系杆拱桥结构性能的前提。本文在该工程实际应用的基础上，重点介绍了钢管拱肋内混凝土泵送顶升压注工艺的主要内容，包括泵送混凝土的技术性能指标，压注顺序与工艺流程，泵送顶升施工技术要点，混凝土密实度检测及缺陷防治措施。

关键词：系杆拱桥，钢管拱肋，钢管混凝土，顶升压注

中图分类号：U445文献标志码：A

1工程概况

合安铁路跨机场高速特大桥于XHDK14+230处（即本桥76～77号墩）上跨机场高速，交叉角度64°，设计采用1-112m系杆拱跨越机场高速。全桥长116m，计算跨长112m，矢跨比为1/5，拱肋平面内矢高22.4m，拱肋采用悬链线线型。

拱肋横截面采用哑铃形钢管混凝土截面，截面高度H=3.0m，沿程等高布置，钢管直径为1200mm，由厚度18mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用δ=16mm的腹板连接。每隔一段距离，在圆形钢管内设加筋环，在两腹板间设对拉拉杆。拱肋在横向内倾9°，形成提篮式，拱顶处两拱肋中心距9.19m，拱脚处两拱肋中心距16.02m。上、下钢管及腹腔均为钢-混结构，钢管及腹腔内填充C55无收缩混凝土。两拱肋之间共设5道横撑，拱顶处设X型横撑，拱顶至两拱脚间共设4道K型横撑。横撑由Φ600、Φ500和Φ360mm的圆形钢管组成，钢管内部不填混凝土，其外表面需作防腐处理。两片拱肋内压注混凝土总方量共计621.2m3（不含拱脚段钢管）。

2泵送混凝土技术性能指标

钢管混凝土拱肋为钢管混凝土拱桥的主要承重结构，钢管内混凝土与钢管是共同受力的结构，因此泵送混凝土的技术性能要求使其具有高强、缓凝、早强及良好的可泵性、自密实性和收缩的补偿性能（即微膨胀性）。

钢管拱肋混凝土以受压为主，两侧同时泵送，泵送的水平距离为56m，垂直高度为22m。为了更好提升混凝土的应用效果，规避可能存在的收缩等问题，在具体应用中可以借助于粉煤灰或者是微膨胀剂进行有效处理，确保混凝土材料的应用性能得到提升，保障混凝土不仅仅收缩性得到控制，同样也可以具备更强的可泵性；此外，还可以借助于外加剂的恰当运用实现坍落度的优化。

钢管混凝土的泵送顶升施工属于免振捣施工，靠混凝土的自重压力密实，另外，钢管混凝土还要求硬化混凝土和钢管有良好的粘接，这些都要求混凝土具有一定的补偿收缩能力，要达到此目的需要掺加膨胀剂。

本桥钢管拱肋泵送C55混凝土由项目部试验室试配，公司试验检测中心复核，局试验检测中心进行审核与批复，并根据现场实际情况调整，满足现场施工需要，拱肋混凝土最终配合比为：水泥：粉煤灰：矿粉：砂：碎石：水：外加剂：膨胀剂＝1：0.14：0.14：1.73：2.77：0.4：0.015：0.12。

3压注顺序与工艺流程

依据设计要求，拱肋混凝土压注C55微膨胀混凝土采用对称顶升法施工。首先对称压注拱肋上管混凝土，待上管混凝土达到设计强度的60%时，对称压注拱肋下管混凝土，待下管混凝土强度达到设计强度的60%时，对称压注拱肋腹腔混凝土。

拱肋混凝土压注工艺流程为：清除管内杂物→安设压注头和闸阀→注水冲洗管道→注水泥浆润滑管道→压注钢管内混凝土→混凝土从拱顶排气（浆）孔冒出→关闭压注口处闸阀并稳压→混凝土压注完成拆除闸阀。

4混凝土泵送顶升压注施工技术要点

在混凝土泵送顶升压注施工操作中，关注拱肋的钢管和腹板实际状况必不可少，应该确保相应施工技术运用更为合理可行，并且严格把关两端混凝土面高差，尽量确保其能够小于100cm，其它具体控制内容如下：

（1）针对粗骨料的应用进行严格控制，确保其级配能够维持在5~25mm之间。

（2）针对施工时的周围环境温度状况进行详细把关，避免在温度较高时操作，必要时可以借助于降温手段处理，并且针对水泥砂浆的强度也应该进行严格检查控制。

（3）针对混凝土的搅拌工作进行严格控制，确保其能够具备理想的应用性能，保障各类原材料的配置较为均匀，能够尽量避免严重的分离现象出现。如果混凝土材料出现了明显沁水现象，则需要及时处理改进，保障其坍落度能够维持在22cm~24cm。混凝土材料的现场查验如下图1所示。

图1混凝土材料现场查验

（4）针对混凝土材料的塌落度进行严格把关，结合周围气温条件以及可能存在的明显阻力进行全方位分析，借助于膨胀剂等尽量降低其收缩程度，塌落度取定16~18cm。

（5）在泵送操作时，应该首先进行低速处理，了解低速运行中的施工效果，如果存在问题则需要及时调整，确认无误后再进行高速运行。

（6）对于混凝土的顶升需要严格把关，确保同侧混凝土整体注入较为及时，避免在初凝前依然压送不到位的现象出现。

（7）在进行混凝土材料的压送处理过程中，需要保障混凝土材料的压注持续性，严格控制空气的进入，如果存在明显的空气，则需要及时反转泵，排除内部空气，避免影响混凝土材料注入效果。

（8）采用两侧泵送方式时，应该重点做好协调处理，避免两侧存在较为严重的高差。

（9）针对泵机的操作也需要规范控制，能够按照《泵机操作规程》有序执行，针对具体运行过程也需要详细分析，一旦出现故障则需要及时处理。

（10）合理设置截止阀，确保其能够在出现事故时及时停止混凝土的压注，等待故障处理后再重新开启，并且同样也需要排除内部可能存在的空气成分，检查无误后再恢复混凝土的压注，其中反泵操作应该予以重点控制。常见截止阀如下图2所示。

图4超声波探伤仪的应用

（2）检测位置：拱脚、L/3、拱顶各5m长范围及压注过程中有疑问的部位。

（3）补强措施：钻孔焊接压浆管，压注水泥浆。

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