下承式提篮拱桥钢管混凝土顶升法压注施工

第３９卷第１ｌ期　・１６０・　２　０　ｌ　３年４月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０１．３９　Ｎｏ．１１　Ａｐｒ．　２０１３　

文章编号：１００９—６８２５（２０１３）１１—０１６０—０２　

下承式提篮拱桥钢管混凝土顶升法压注施工　

刘　斌　

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州３１３０００）　

摘要：钢管混凝土压注是提篮拱桥的关键工序及质量安全控制重点，从混凝土配合比、工艺流程、施工方法等方面做了详细的阐　

述，总结了混凝土灌注质量控制要点和检验方法，为今后类似工程提供了参考。　

关键词：拱肋，腹板，配合比，Ｃ５５无收缩混凝土，顶升，压注　

中图分类号：Ｕ４４８．２２　文献标识码：Ａ　

１　工程概况　

新建武汉至黄冈城际铁路路口特大桥位于黄冈市路口镇，设　

计里程为ＤＫ５２＋４２９．７３５一ＤＫ５８＋３９３．４９５，全长５．９６４　ｋｍ，共计　

１７７跨。其中９２号～９３号跨上部结构设计采用１—１１２　ｍ提篮拱，　

跨越１０６国道，与线路夹角１５１。，系杆拱梁全长１１６　Ｉ１３，计算跨度　

１１２　ｍ。拱肋采用悬链线方程（拱肋平面内）为Ｙ＝　培一１）／（ｍ一　

１），拱肋钢管直径为１　２００　ｍｍ，截面高度为３．０　ｍ，采用哑铃形钢　

管混凝土截面，由厚１８　ｍｍ的钢板卷制形成，腹板采用厚１６　ｍｍ　

的钢板与拱肋连接，钢管内填充Ｃ５５无收缩｝昆凝土，钢管及钢板　

采用Ｑ３４５ｑ—Ｄ和ＱＺ３５ｑ—Ｄ钢材。拱肋在横桥向内倾９。，形成提篮　

式，拱顶处两拱肋中心距９．１９　ｍ，拱脚处两拱肋中心距１６．２０　ｎｌ。　

全桥共有４８根吊杆，采用尼尔森体系，索体采用外包不锈钢防护　

低应力索体，采用１２７根　高强低松弛镀锌平行钢丝束，冷铸镦　头锚。　

２施工准备　

２．１上道工序验收　

钢管拱安装完成后，对钢管拱线型及焊接质量进行验收，钢　管拱线型应符合《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》的要求，　

采用１００％超声波和不少于１０％的Ｘ射线对全溶透焊缝及溶透　性焊缝进行检测，焊缝质量符合国家标准及《钢结构工程施工质　

量验收规范》。焊缝强度要求与母材等强，焊缝高度ｈ　：ｓ，焊缝　

余高Ｃ应趋于零。经以上验收合格后方可进行混凝土灌注施工。　

２．２施工配合比设计　

提篮拱钢管混凝土采用Ｃ５５无收缩混凝土，泵送法施工，设　

计坍落度１８０　ｍｎ＇ｌ～２２０　ｎｍｌ，初凝时问不小于１２　ｈ，为确保内填｝昆　

凝土的密实及确定膨胀剂的品种及掺量，对混凝土进行严格的性　

能试验。　

根据基准和调整的配合比混凝土拌合物的性能、抗压强度及　

耐久性试验结果，按照经济合理的原则，选定配合比为：　

水泥：粉煤灰：矿粉：砂：石：水：膨胀剂：减水剂＝３５０：３０：７０：　

７１２：１　０６８：１４０：５０：７．０。　

核算单方混凝土氯离子含量（占胶凝材料）：　

［（３５０　ｘ０．０２％＋３０×０．００４％＋７０＂Ｘ０．０１％＋７１２　Ｘ０．００４％＋　

１　０６８　Ｘ０．００６％＋１４０×３８／１０　＋５０　Ｘ　０．０２％＋７．０　Ｘ　０．０３％　／　

５００］×１００％＝０．０４％＜０．１０％。　

核算单方混凝土总碱含量：　

３５０　Ｘ０．５９％＋１／６　Ｘ３０×１．１２％＋１／２　Ｘ７０×０．４６％＋１４０　Ｘ　５５／１０　＋５０　ｘ０．４０％＋７．０　Ｘ１．９％＝２．６２３　ｋｇ／ｍ。＜３．０　ｋｇ／ｍ　。　核算单方混凝土三氧化硫含量（占胶凝材料）：　

收稿日期：２０１３—０１—１４　作者简介：刘斌（１９７６一），男，工程师　［（３５０　ｘ２．５％＋７１２　Ｘ０．２５％＋１　０６８　ｘ０．２％＋３０×０．８％＋　

７０　Ｘ２％＋１４０　Ｘ５６／１０　）／５００］Ｘ１００％＝２．９％＜４％。　

该配合比耐久性指标均满足设计使用１００年年限级别要求。　

３施工工艺及方法　

拱肋钢管混凝土共计６０６　ｍ　，单管混凝土最大方量为１３０　ｍ　，　

考虑混凝土拌合站混凝土供应能力约３５　ｍ　／ｈ，单管对称压注时　

问约４　ｈ左右，总计分３次压注，钢管内混凝土采用由拱脚向拱顶　

连续顶升泵送施工，距离提篮拱拱脚８　ｍ～１５　ｍ左右，在地面各　

设置１台ＨＢＴｇ０．２０．１８０Ｓ地泵，四个拱脚处地泵同时泵送，一次　

到顶，施工时准备６台ＳＹ５１２５ＴＨＢ．９０１８ＩＩＩ地泵（４台施工，２台备　

用），泵送顺序为上管一下管一腹腔。待ｔ昆凝土强度达到设计强　

度９０％以上方可灌注同拱肋相连的其他钢管施工。　

３．１　混凝土灌注工艺流程　

钢管混凝土灌注工艺流程见图１。　

ｌ施工准备Ｉ　＝二　Ｉ清洗管内污物Ｉ　———Ｔ——一　

———＿ｊＬ　｝拱顶排浆ｆ　Ｉ。。。。。。。。。。。‘‘。。　。。　。。。。。。‘一　．．．．．，——．．．］Ｅ　．————．一　ｆ关闭灌浆闸阀１　

．ｊ　Ｊ拆除闸阀Ｉ　

图１钢管混凝土灌注工艺流程图　

３．２施工方法　

１）施工前期准备。　

ａ．施工开始前组织压注混凝土的工人进行培洲，并现场演　练，明确各自的职责范围，对闸阀的开关，管节的接头，泵送的机　

械进行调试，并试压清水。　

ｂ．压注孔、出浆孔、排水孔的设置：在离拱脚１　ｍ～１．５　ｍ处　钢管及腹腔侧面开设主压注孔，钢管压注孔连接管在施工现场焊　

接连接。压注孔连接管与钢管侧壁成３０。一４５。进行焊接，压注孔　

连接管采用１２５　ｍｍ直径钢管（见图２）。出浆孔设于拱顶最高处　

侧面，并接出１．５　ｍ长，出浆管采用４，１２５　ｍｍ的钢管，排水孔开设　

于拱脚最低处，在上钢管、腹腔侧面及下管的下面开设５０　ｉｌｌｍ排　

水孔。压浆孔密闭示意图见图３。　

压浆管采用与地泵大小相吻合的钢管，露出拱肋或腹板表面　

３０　ｃｍ一４０　ｅｍ，压注完成且混凝土形成一定强度后拆除，按设计要　求将拱肋修补复原，压浆管通过截止阀（闸阀）与地泵泵管连接。　

截止阀示意图见图４，闸阀组装示意图见图５。

　爹　９１雩荤　刘　斌：下承式提篮拱桥钢管混凝土顶升法压注施工　・１６１・　

Ｃ．压注施工设备检修到位及管道连接：检查混凝土输送泵，　

混凝土拌合站等，配齐各类短管，接头弯管，接头扣件及密封圈，　

检查地泵管节的固定是否可靠牢固，管节的接头是否漏水，与接　

口管相连的第一节泵管为直管，并尽量减少弯接头。　

图２压浆管连接示意图　图３压浆子Ｌ密闭示意图　

卜＿—　—＿＿十　

ａ）Ｎ１法兰　，　ｂ）Ｎ２闸阀　图４截止阀示意图（单位：ｌｎｉｎ）　图５闸阀组装示意图　

ｄ．泵送混凝土前测量队对拱肋的线性进行现场测量，记录拱　

肋的三维坐标，在拱脚，１／４Ｌ，１／２Ｌ等处做好无棱镜反射标志，并　

在泵送混凝土过程中监控坐标的变化，每隔一段距离在拱肋截面　

的顶底部安放应变片，灌注混凝土前后对拱肋的应力进行监控，　

并与理论值进行对比，在钢管拱肋弦管顶面沿钢管轴线每１．０　ｍ　

处作好标志，以便混凝土泵送顶升时准确判断混凝土顶面标高。　

ｅ．沿着系梁顶面，顺着支撑拱肋的钢管支架布置多级泵水　管，以便及时冲洗拱顶溢出水泥浆液及混凝土，清洗的混凝土及　

浆液及时运走。　２）清洗管内污物湿润内壁。用高压水泵抽水从出气孑Ｌ注入　

清水，冲洗管内壁，水由泄水孔排出。　

３）混凝土灌注。混凝土由输送车运至现场，由四台地泵同时　压注混凝土，制作试块。泵送开始时，位于低速低挡状态，待工作　

压力及工作状况稳定时，调整至正常泵送速度，泵送压力启动前，　

地泵料斗内充满混凝土，防止吸人空气，万一进入空气，地泵反向　

转动，彻底排除空气后再转为正常压注，开始泵送时采用低压，待　

混凝土上升到拱肋的Ｉ／４截面时采用高压状态，理论最大压力　

２０　ＭＰａ，施工时控制在８　ＭＰａ一１５　ＭＰａ，每个拱脚处各安排一个人　

随时监测混凝土的质量，另安排４人专门察看地泵管路有无漏浆　

情况，固定有无松动情况，并安排人在拱肋上用锤击监测混凝土　

顶升面的位置，并加强与地面总指挥联系，以保证顶升时同步，上　

升高度基本一致，泵送速度均匀对等，两侧混凝土面上升高度不宜　超过１　ｍ。泵送过程中，测量班随时监控钢管拱的线性变化，以调　

节泵送速度。　

４）拱顶排浆。压注时直至拱顶出浆孔排出合格的混凝土并　

持续的时间不少于２０　Ｓ，利用混凝土截止阀对压注管封堵，完成混　

凝土顶升压注。　

５）关闭闸阀。用多级泵水管对拱肋、腹板遗留的混凝土进行　

清洗，待混凝土强度达到２．５　ＭＰａ后拆除管节接头，切割压注管　

等临时设施。　

３．３人员分工　

１　１２　ｍ提篮拱混凝土压注是提篮拱施工的一道关键工序，工　

作必须职责到人，分工明确，密切配合。　

４质量控制及检验　

４．１　混凝土灌注质量控制要点　

１）严格按混凝土施工配合比施工，泵送混凝土前拌合站用砝　

码重新标定归零，混凝土出拌合站前试验室对坍落度、含气量等　

指标进行检测，合格后才运至现场，如有异常，立即处理，拌合站　

及现场各配备一名试验人员，发现泌水，决不允许出料，必须另做　

处理。２）顶升前，对止浆阀、输送管的布管及接头等进行检查，防　

止漏气，混凝土输送泵进行试运转正常后方可开始工作。泵送混　

凝土宜选择在阴天、温度低时进行，以免拱肋温度过高，坍落度损　

失严重，泵送混凝土前，先泵送清水，后泵送同标号混凝土砂浆，　

待管壁充分湿润后连续泵送混凝土。３）顶升泵送混凝土应遵循　

匀速对称，慢送低压的原则，两台固定泵的压注速度应尽量保持　

一致，确保两端混凝土同时压注，其顶面高差不大于１　ｍ。应安排　

专人沿顶升长度方向检查顶升情况；当混凝土从拱顶排气管冒出　

时，即停止泵送，可用土工布封住冒浆口，关闭闸阀，加强混凝土　

车量调度，尽量避免停顿时间，保持压送畅通及连续性。４）在混　

凝土初凝时间内两侧拱肋上管或下管必须一次顶升压注完毕。　５）泵送混凝土顶升过程中，测量队用全站仪测量拱肋三维坐标，　

如变化较大出现异常情况应及时通知现场总指挥。　

４．２混凝土灌注质量检验　

１）原材料进场后，按验标要求抽检批次合格后方可投入使　

用。２）管内混凝土的灌注工艺及顺序应符合设计及技术方案的　

要求。３）试验室对同条件试块进行抗压强度试验，当拱肋及腹板　

混凝土满足设计强度后，请资质符合要求的检测单位对拱肋及腹　

板内混凝土进行密实度试验，试验结果应满足《高速铁路桥涵工　

程施工质量验收标准》。　

参考文献：　［１］ＴＢ　１０７５２－２０１０，高速铁路桥涵工程施工质量验收标准［ｓ］．　

［２］铁建设［２０１０１２４１号，高速铁路桥涵工程施工技术指南［ｓ］．　［３］　王华廉．桥梁施工［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９６．　

［４］　ＧＢ　５００１７－２００３，钢结构设计规范［Ｓ］．　

［５］　杨文渊，徐霹．桥梁施工工程师手册［Ｍ］．北京：中国建筑　

工业出版社．２００３．　

Ｏｎ　ｌｉｆｔ・ｕｐ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｏｆ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｂａｓｋｅｔ　ａｒｃｈ　ｂｒｉｄｇｅｓ　

ＬＩＵ　Ｂｉｎ　

（Ｔｈｅ　Ｔｈｉｒｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｃｈｉｎａ　Ｒａｉｌｗａｙ　１６ｔｈ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｇｒｏｕｐ，Ｈｕｚｈｏｕ　３１３０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓａｆｅｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｓ—