浅谈大跨径钢管拱混凝土的灌注施工.doc
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1、 浅谈大跨径钢管拱混凝土的灌注施工 张勇 丁虎 肖鸣亚(湖南省路桥建设集团公司四分公司,邮编:410000) 【摘要】:本文围绕大跨径钢管拱混凝土的灌注施工,从混凝土试配,施工现场操作,质量监控等方面论述控制要点;同时在质量水平和施工成本之间找到一个最佳平衡点,提高综合经济效益。【关键词】:钢管拱 泵送顶升 正交法试配 自密实混凝土 测量The Preparation and Applicatuin of C40 Mass Pump concrete in MAOCAOJIE Bridge in NANXIAN YIYANG Province ZHANG Yong (The aggregati
2、on company of building road and bridge in HUNAN,Changsha,410000,Hunan,China)【Abstract】: In this paper based on the engineer practice in the bridge of MAOCAOJIE in NANXIAN YIYANG HUNAN province, it is discussed how to find the optimum balance point among heat of hydration,intensity and working perfor
3、mance,which is based on theory and on site test,so the raw materials and mix proportion of concrete is get, and the key points how to control the quality of pump concrete on site are also analyzed in the paper.【Key word】: C40 mass pump concrete, optimum balance point, combination performance, optimi
4、zation portfolio, the test of same mix proportion一、前 言拱桥是一种理想的能充分发挥材料受压性能的桥型,特别是本世纪以来开始广泛应用的钢管混凝土拱桥,即在钢管内填充混凝土,将两种不同性质的材料组合成为一整体的复合结构,内填混凝土以提高钢管的局部稳定性,钢管对混凝土的紧箍力作用可提高核心混凝土的承载力,两种材料优势互补,充分利用,大大提高了结构的承载能力。大跨径钢管拱混凝土灌注施工,是采用输送泵直接从钢管拱肋的两端对称泵送顶升混凝土至拱肋内,施工中对混凝土质量、施工设备和管理技术等要求较高。二、控制要点1、首先要求混凝土具有补偿收缩、和易性极好、
5、初凝时间长等高性能。配合比根据混凝土的设计强度等级计算,并通过实验确定。可以在混凝土拌合物中掺入活性掺合料、减水剂、膨胀剂等,以达到减小收缩率,减少泌水率、改善和易性等目的,最终达到泵送要求。2、输送泵及输送管的布置:输送泵布置在拱肋后侧,使输送泵与主拱肋压注口之间无小于900的弯头,尽量调顺输送泵管的线型,使泵管尽量减少弯管布置,同时在压注前检查输送管各接头的密封情况,防止各接头漏气导致泵送压力损失。3、灌注施工时的测量:在砼灌注前、后测量拱肋线形,将测量结果同设计值进行比较,以确定拱肋变形是否超出容许范围,再确定是否需纠偏。在灌注时,派专人沿拱肋上的爬梯用锤敲击拱肋,根据声音确定混凝土顶面
6、的位置,保证两端混凝土顶面差沿弧长不超过2m。由于主弦管内混凝土自重较重,在灌注过程中对拱肋线形、标高和拱轴线偏位的影响较大,因此必须对拱轴线、标高和拱轴线偏位进行观测,在拱肋内砼灌注前后,需对拱座位移值进行测量,以保证拱座位移满足设计要求图1:钢管拱桥型一般布置图三、工艺原理宜采用泵送顶升法。此施工工艺就是在钢管拱主弦管两半跨的下部管壁上开孔,两边都用输送管连接输送泵,利用输送泵的泵压将自密实混凝土连续、对称地压注至钢管拱内,直至两半跨钢管内混凝土在拱顶会合密实。图2:灌注施工基本情况图四、施工工艺流程及操作要点1、工艺流程图:制定施工方案自密实砼制配施工准备泵送砼至主弦管与第一压注口持平拌
7、制、泵送2m3水泥砂浆至主弦管内全程监控主弦管线形变化继续泵送砼至第二压注口约差5m左右泵送压力高于10MPa用漏斗从第二压注口灌入水泥浆1m3泵送压力低于10MPa泵送砼面超过第二压注口以上从第二压注口泵送砼连续泵送砼至拱顶,完成砼强度达到80%割除截止阀和补焊排气孔图3:施工工艺流程图2、 操作要点(1)、自密实混凝土配合比的设计:混凝土配合比的质量是决定混凝土灌注能否顺利进行的一个较重要的因素,配合比应根据混凝土的设计强度等级计算,同时在混凝土拌合物中掺入活性掺合料、减水剂、膨胀剂等,以达到减小收缩率,减少泌水率、改善和易性等目的,并通过实验确定,最终达到泵送要求。试配时首先综合考虑混凝
8、土的各项性能和现场灌注时可能发生的各种情况,要求新拌混凝土工作性能指标为:坍落度(20.023.0)cm;扩散直径(50506060)cmcm;工作性损失:拌和后5小时内:坍落度2.0cm/h;凝结时间:初凝:(1520)h,终凝:(2025)h。在确定每种原材料时,应通过大量相同配合比的对比试验和不同厂家材料之间的正交法试验,初步确定新拌混凝土容重、总胶凝材料用量、砂率、水灰比等配合比主要数据范围。同时选择不同细度模数的砂和砂率正交法试验,通过L箱穿透性实验来确定最佳穿透性的配合比,根据L箱穿透性实验,结合工地常用砂的细度模数,综合考虑后选定具有最佳穿透性的砂和砂率。然后进一步变换总胶凝用量
9、、粉煤灰掺量和砂率正交法试验。再选择温度变化的时候,复做初步选定的配合比和备用配合比,以验证混凝土在温度变化下的稳定性,最后委托具有资质的单位测定初步选定的配合比和备用配合比的膨胀性能。其结果应符合混凝土外加剂应用技术规范GB50119-2003要求。若以上试验检测结果合格,则可最终确定正式配合比和备用配合比。 图4: L箱穿透性试验示意图(2)、排气孔和出浆孔的设置:钢管拱在制作时,在钢管拱壁上从中部至拱顶每隔5m开一个F5mm的排气孔,以利于混凝土的密实,同时可在浇注过程中查看管壁上小孔砂浆溢出的程度,初步判断混凝土密实度,在拱顶的每根拱肋钢管上焊接两根20cm*1.2m的钢管做出浆孔。(
10、3)、爬梯的安装:沿钢管拱安装爬梯,给施工人员检查混凝土的灌注进度和密实度。(4)、 截止阀的焊接:输送泵管和拱肋结合处的截止阀应伸进钢管拱内与拱肋方向的夹角宜为300450,由于此处泵送混凝土时压力极大,需焊接牢固。图5:截止阀结构示意图(5)、输送泵及输送管的布置:输送泵布置在拱肋后侧,使输送泵与主拱肋压注口之间无小于900的弯头,尽量调整输送泵管的线型,使泵管尽量减少弯管布置, 输送管的走向依附于爬梯,保证连接牢固,同时在压注前检查输送管各接头的密封情况,防止各接头漏气导致泵送压力损失。(6)、钢管拱肋内混凝土的泵送顶升灌注施工工艺:在混凝土灌注前,将主弦管内的杂物清除干净。拌和站先拌制
11、4m3砼,压注至主弦管内,使弦管内砼面与第一压注口持平,然后拌制2m3水泥砂浆,压注至主弦管内,使其浮在砼上面,以湿润管壁,减少泵送阻力,当泵送的砼面与第二压注口相差约5m时,吊装1m3水泥砂浆灌入主弦管中。如泵送砼至第二压注口沿弧长以上2m时,泵送压力较低(出口压力低于10MPa),则一次泵送至拱顶;如压力较高(出口压力超过10MPa),则改由从第二灌注孔灌注。当混凝土面快接近拱顶时,应适当放慢混凝土的灌注速度,由于拱顶出浆孔全设在左半跨拱顶,因此在左边混凝土到达隔板位置时,立即停止左边混凝土的灌注,等右边混凝土缓慢经过跨中在隔板相遇时再两边缓慢交替压注混凝土。在拱顶出浆孔排出水泥浆,直至符
12、合标准的混凝土出来后,暂停10分钟,然后再缓慢泵送1m3混凝土,暂停10分钟,再缓慢泵送1m3混凝土,以确保钢管拱内混凝土的密实性。灌注完成后,关闭截止阀的阀门。(7)、 灌注施工时的测量:在砼灌注前、后测量拱肋线形,将测量结果同设计值进行比较,以确定拱肋变形是否超出容许范围,再确定是否需纠偏。在砼灌注中,要有专人记录拌和盘数,力争两岸同步,同时派专人沿拱肋上的爬梯用锤敲击拱肋,根据声音确定混凝土顶面的位置,保证两边灌注的混凝土顶面差沿弧长不超过2m。由于主弦管内混凝土较重,在灌注过程中对拱肋线形、标高和拱轴线偏位的影响较大,特别是在灌注至1/2半跨时此处附近出现下挠和拱顶抬高情况。因此必须对
13、拱轴线、标高和拱轴线偏位进行观测,在拱肋内砼灌注前,需对拱座位移值进行测量,同时在每次系杆张拉前、后,每次拱肋砼灌注前、后都需对拱座位移进行测量,根据测量值和设计值的差值,确定是否需采取改变系杆张拉索力等措施,以保证拱座位移满足设计要求。(8)、割除截止阀和补焊排气孔:待钢管拱内混凝土强度达到80%后割除连接钢管,补焊洞口管壁,同时补焊出气孔,再将焊接位置打磨平整后,按要求进行涂装处理。五、材料与设备表一、 主要材料序 号名 称规 格用 途1角钢 L70708mm用来制作爬梯2钢筋16mm用于制作爬梯栏杆3钢板20mm用于制作截止阀4竹跳板3.5m用于平台搭设5钢管806mm用于平台搭设6安全
14、网ML1.5m6m用于防护网表二、 主要机械设备序号工 序机具设备名称规格型号单 位数 量1支架、平台架设汽车吊25T台12电焊机台13混凝土灌注全站仪SAKKIA台14全自动水上拌和站套25输送泵中联 HBT60.13.90S三一 HBT60C.1416台46高压输送管150米4007装载机ZT50台28自卸船台1六、质量控制1、除执行公路桥涵施工技术规范和公路工程质量检验评定标准外,自密实混凝土还应严格按混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)、自密实高性能混凝土技术规程(DBJ13-55-2004)、钢管混凝土结构技术规程(DBJ13-51-2003)的规定进行试配及施
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