固定泵顶升钢管管内混凝土施工技术

固定泵顶升钢管管内混凝土施工技术 施 海 新 提要本文具体介绍了由上海市第一市政工程有限公司施工管理的龙东大道11标浦东运输河大桥钢管拱桥的钢管混凝土泵送施工工艺及实测结果分析。该钢拱桥拱肋的截面为哑铃形组合截面，钢管及腹板均为人工焊接。管内由于锚具的存在，在顶升过程中有较大阻力。为保证拱肋在整个泵送过程中不发生变形和破坏，对泵送压力、混凝土级配、连接接头以及排浆管等进行了特地的探讨。实测结果表明本工程所采纳的施工工艺和技术措施均是合理的，并达到了预期的目的。 1概述 钢管内浇注混凝土施工技术，自60年头以来已经应用于工业与民用的建筑中并得到了广泛的应用，而在桥梁建设中应用还比较少，一些采纳过钢管混凝土的工程也仅限于垂直顶升或采纳干脆抛落的浇注施工工艺；而采纳顶升工艺浇注混凝土在上海市遇到的还比较少，方法上也不是很成熟。如何保证钢拱管内的混凝土的密实度及满意施工的工艺要求，是钢管混凝土泵送施工的重要探讨内容。 2 工程概况 本工程的钢管混凝土拱桥位于龙东大道浦东运输河大桥非机动车道桥跨浦东运输河的主跨上，是下承式系杆拱桥，浦东运输河大桥左右两则各设一座。每座拱桥设两根拱肋，呈“H”型，每根拱由两根φ550mm，δ10mm的焊接钢管组成，钢管中混凝土为C40微膨胀混凝土，两根拱肋间由7根φ550m，δ10mm的钢管横撑连接。该工程拱的弧长为72.0m，拱肋矢高为16.925m，钢管拱桥跨度为65m，拱肋钢管采纳两根φ550m的焊缝管，上下两管之间用 550m110m的钢板焊接成腹箱，腹箱钢板采纳φ12mm的对拉螺栓连接，每3m一道，用以加固腹箱板在浇注混凝土时的抗弯强度。 3 施工方案的确定 由于该工程的拱肋钢管和腹箱板焊接，为全封闭式，这给混凝土浇注造成很大的难度。若采纳分段浇注或顶部下抛的施工工艺，均无法保证质量。在拱肋的上部钢管设有固定吊索的锚具，而每个锚具在钢管内占其面积约为50。采纳顶部开口浇灌（抛落法），这些锚具必定将会形成阻挡混凝土拌合物下落（流）的障碍物，而且也无法保证混凝土的密实度，因此本工程不能采纳。若实行在拱肋钢管内的钢拉索锚具顶处开孔、一段一段地浇注施工，因无法进行振捣也不能保证混凝土质量。而且在钢管上开孔过多又会降低拱助的强度和刚度。在浇注混凝土过程中也不易保证施工平安。为此，依据该工程的特点，采纳泵送顶升法施工是一项比较志向的施工方案。 采纳顶升施工工艺，不但技术上可行，而且也能保证混凝土拌合物的密实性，并且施工操作简洁，混凝土拌合物是否灌满可干脆从排浆（气）孔上看出来。由于这种施工工艺目前国家尚没有有关的技术标准和规范可查，因此在施工中，我们依据以往的钢管桩和钢管柱的施工阅历，编制了关于钢管拱混凝土顶升的施工方案，并在该工程上一次取得顶升胜利。该工程的示意图见图1，结构尺寸见图2，节点尺寸见图3。 4 问题分析 该工程拱肋钢管和腹板均采纳现场焊接、且全部为人工手工焊， 焊缝质量不均，因此，对顶升混凝土时的泵压必需严格限制。依据 以往在垂直钢管顶升混凝土的阅历，在顶升过程中其泵送压力达到 6.0～16.0MPa的压力时，其顶上升度可达18m。而该钢拱的垂直高度虽为17.0m，但其弧长（1/4）却为36.0m，远远超过其高度。从管内的混凝土数量上看，该管内混凝土量为7.9m3，仅混凝土自重就达18t，再加上管内的锚具和管壁的摩擦阻力，估计在顶升过程中的最大压力要达到20MPa左右。在这样大的压力作用下钢管和腹板的焊缝在薄弱环节处有可能会开裂或变形。 另外，由于在拱肋上管内的吊索锚具，占了管径内断面面积近 50％，使原来截面较小的管径又相应缩小，使混凝土在顶升过程中增加多处阻力，这给钢管拱混凝土一次顶升胜利造成肯定困难。为了解决实际存在的问题，经过与设计、监理、商品砼供应单位的分析和探讨认为，胜利与失败共存，若选择合适的粗骨料、设计调整好混凝土协作比，胜利的把握将会大大提高。 5 混凝土协作比的选择及施工要求 该工程设计砼强度等级为C40；为了使混凝土与钢管共同受力，充分发挥钢管与混凝土的性能，要求混凝土与钢管有较好粘结力。为此，该混凝土要求有微膨胀的性能，以保证钢管与混凝土共同发挥作用，故此，其原材料的选择必需慎重。 5.1材料组成 5.1.1胶结料水泥 采纳上海浦东水泥厂生产的一般525水泥，经检验凝聚时间和安定性合格；28天抗压强度为56.1MPa；28天抗折强度为7.9MPa。 符合GB175-92标准中规定的各项技术指标的要求。 5.1.2粗骨料一碎石 采纳浙江海宁生产的5～25mm的碎石级协作格，含泥量为 0.6；泥块含量为0.4，针片状含量为7.2，满意JGJ53-92混凝土用碎石的技术标准要求。 5.1.3细骨料一黄沙 采纳江砂属于中砂，细度模数uf2.5，含泥量为2.5％；泥块含量为0.9％，针片状含量为7.2％，满意JGJ52-92的混凝土用砂的技术标准要求。 5.1.4膨胀剂 选用上海白水泥厂生产的UEA型膨胀剂，其表观密度为2.88t／m3。 5.1.5掺合料一粉煤灰 采纳上海浦东外高桥发电厂的磨细II组粉煤灰。需水比为99.0％，满意GB 156-91技术标准要求。 5.1.6外加剂 采纳上海市麦斯特外加剂厂生产的C6220型缓凝外加剂，其减水率为15左右，早期强度提高15～20左右，满意GB8076-87技术要求。 5.2混凝土协作比的试验及选择 依据现场顶升技术的要求，混凝土拌合物坍落度定为16020mm，以保证在混凝土运输、泵送顶升过程中流淌性，削减管壁的摩擦阻力，为此我们托付宝二十冶砼公司做了几组协作比试验进行比较，认为以下配方满意运用要求，见附表I。 附表I 钢拱管微膨胀砼协作比 名 称 数量 项目 普525 水泥 粉煤灰II级 膨胀剂UEP 水灰比W/C 砂率 外加剂C6220 坍落度mm 协作比 1 0.18 0.14 0.5 42 0.004 1620 每m3材料用量kg 430 76 59 0.5 42 1.8 1620 此配方基本满意设计要求的坍落度及抗压强度，同时满意掺入14UEA膨胀剂后，在30min时，坍落度损失50mm，满意混凝土运到现场的坍落度达到160士20mm的要求。 5.3施工要求及方法 5.3.1泵车 为了保证该工程混凝土泵送顶升一次胜利，在选用输送泵时要求体液压力在20MPa以上，以保证有足够的压力，故采纳了上海目前泵送实力最大的Pm2110型混凝土固定泵车。 5.3.2泵送工艺 由于现场的缘由，商品混凝土不能干脆注入固定泵车，所以采纳将商品混凝土先输入85B汽车泵，然后再用汽车泵将混凝土拌合物输入固定泵内，再用固定泵通过连管将混凝土送入钢管内，属于二次泵送接力