下承式鋼管砼拱橋施工技術

李積祥

摘要：根據拱肋混凝土頂升澆灌法在潁河大橋主橋鋼管拱肋施工中的應用，闡述拱肋混凝土頂升澆灌法的施工技術。

關鍵詞：鋼管；砼拱橋；施工技術；

中圖分類號：TU74文獻標識碼： A

一、工程概述

1.潁上縣潁河大橋是潁上縣北外環跨越潁河的一座市政橋梁，雙向6車道，主橋全寬34.1m，引橋全寬30.5m。橋梁全長389m，縱坡3%，橫坡雙向2%，主跨跨中設置豎曲線。主橋為101.92m下承式鋼管混凝土系桿拱橋。引橋由多跨連續大箱梁組成。

拱肋采用豎向雙肋式啞鈴形鋼管混凝土拱，鋼管外徑1.1m，壁厚16mm管內每2m設置一道16mm厚環形鋼板加強箍。啞鈴形截面總高度2.6m，上下游拱肋間在1/4跨以及拱頂處設置三道K形鋼管橫撐，拱肋所有鋼材材質均為Q345D，壁厚全長不變。

2.2拱肋混凝土頂升澆灌法施工工藝流程的制定

為保證主橋拱肋的整體穩定性和受力的均衡，本橋拱肋C40微膨脹混凝土灌注以拱頂中心拱肋內橫隔板為界對稱進行澆灌，從拱腳向拱頂連續澆注，同一道鋼管拱肋混凝土澆筑一次成型，先澆注下鋼管，再澆中間肋板，最后澆上鋼管?？紤]本工程實際情況，待7根風撐直管安裝完成后開始拱肋混凝土灌注。灌注總體分為兩次，第一次灌注下弦管，第二次灌注中間腹腔和上弦管。

拱肋混凝土灌注采用2臺SY5122THB90型和1臺SY5122THB型高壓混凝土輸送泵（要求最高泵送壓強達到30.0MPa），其中1臺備用。第一次拱肋混凝土灌注分為兩步，第一步灌注上游拱肋下弦管，兩臺輸送泵自東、西側拱腳對稱頂升灌注，步調一致。第二步灌注下游拱肋下弦管，同樣對稱頂升。上、下游拱肋下弦管混凝土灌注完畢后等強，待下弦管混凝土強度達到設計強度的90%后進行第二次澆筑，第二次拱肋混凝土灌注分為4步，依次順序為：上游腹腔→下游腹腔→下游上弦管→上游下弦管。

2.3.拱肋混凝土砼配合比設計

本橋鋼管拱肋內灌注C40微膨脹混凝土，根據《公路橋涵施工技術規范》中有關規定，灌注混凝土要求具有低泡、大流動性、收縮補償、延后初凝和早強的性能，同時根據經驗混凝土配制強度應比設計強度提高10%～15%。要滿足混凝土強度要求及泵送性能，混凝土配制主要從混凝土基本材料和外摻劑（混合材料）兩方面著手。

二、現場實際情況調查

①施工工藝、方法：無現成的施工工藝可供參考，雖然目前公司有高郵二橋以及杭州南連接線施工的范例，但先梁后拱的條件下施工如此寬幅、大跨度的鋼拱肋經驗甚少；且施工條件各有不同，可供參考的經驗不多。

②現場安裝條件：潁河大橋主橋采用先梁后拱法施工，主橋及兩岸各50m引橋均位于水中，且潁河目前通航受限，大型水上起吊設備無法到達橋位，主跨現澆支架河床頂至梁頂25m左右，鋼管樁自由長度大，支架高度大。已現澆完成的梁結構頂承載能力受限，拱肋現場安裝條件差。

③現場測量條件：潁河大橋主橋完全位于水中，兩岸平坦，均為楊樹林，通視效果差，控制網布設困難，且上、下游拱肋相互遮擋，安裝測量困難。

三、施工步驟

1灌注步驟

拱肋混凝土澆筑采用頂升法施工，即混凝土從拱腳處向拱頂方向頂升壓注。頂升過程中， 由于混凝土自重不斷增加，混凝土內部壓力也不斷增大，使得混凝土密實飽滿。同一道鋼管拱肋混凝土澆筑一次成型，考慮本工程實際情況，待7根風撐直管安裝完成后開始拱肋混凝土灌注。灌注總體分為兩次，第一次灌注下弦管，第二次灌注中間腹腔和上弦管。

拱肋混凝土灌注采用3臺高壓混凝土輸送泵（要求最高泵送壓強達到30.0MPa），其中1臺備用。第一次拱肋混凝土灌注分為兩步，第一步灌注上游拱肋下弦管，兩臺輸送泵自東、西側拱腳對稱頂升灌注，步調一致。第二步灌注下游拱肋下弦管，同樣對稱頂升。上、下游拱肋下弦管混凝土灌注完畢后等強，待下弦管混凝土強度達到設計強度的90%后進行第二次澆筑，第二次拱肋混凝土灌注分為4步，依次順序為：上游腹腔→下游腹腔→下游上弦管→上游下弦管。

2.灌注工藝

經監控單位計算復核，在鋼拱肋合攏，7根風撐直管安裝完畢后，即可頂升灌注鋼管砼。施工選擇在天氣晴好的上午進行，首先要求商品混凝土生產迅速，嚴格控制混凝土從攪拌站運出到入泵的時間，防止混凝土坍落度損失。以減小泵送壓力。灌注過程做到拱腳兩端同步對稱，兩側砼頂面高差不大于1.5m。保證拱肋兩側重力大體相當。進行砼灌注時，先壓入約0.5m3等強度水泥砂漿，以潤滑輸送管及鋼管內壁，然后進行砼頂升灌注，過程中注意控制混凝土頂升速度，上、下弦管砼壓注量均在100m3以內，按每端每小時灌注量20m3計，單管拱灌注時間約需2.5小時。要做到混凝土灌注緩慢、均勻、順暢，保證混凝土的自密實。待排氣口冒出正常的混凝土后（觀察混凝土中石子的含量）暫停泵送，停止25分鐘，使鋼管內的混凝土拌合物沉實，25分鐘后再次進行泵送，待排氣口再次排出一定量的混凝土拌合物后，停止泵送，封閉了排氣孔，混凝土泵再進行泵送若干次直至泵送壓力太大無法泵送為止，此時關閉泵送管道的閥門，確保拌合物不會倒流入泵送管道。泵送過程至此全部結束。

四、混凝土灌注故障處理措施及注意事項

1事故處理

⑴砼輸送管堵塞

當灌注過程發生堵管時，先用砼輸送泵的反泵功能疏通，如反泵處理無效，應立即停機并查出堵塞部位，關閉灌注口閘閥，將堵塞管節拆下，清除堵塞砼，重新接好管道，繼續開機泵送砼。

⑵砼輸送管爆裂

立即停機并關閉灌注口閘閥，更換損壞的管道后即可繼續開機泵送砼。

⑶鋼管阻塞

鋼管砼泵送必須保證連續進行，并應在3小時內完成單管砼灌注。當發生堵塞現象，并經檢查確認堵管部位不在輸送管段內后，立即停機并關閉灌注口閘閥，拆開管道與閘閥接頭，將管道內砼全部排出管外，同時在鋼管內砼頂面以下一定距離（約2m）位置開孔將頂部的砂漿全部排出管外，從孔口插入振搗器將頂部一定范圍內的砼振搗密實，接著在孔口焊接備好的灌注管口，并與事先鋪好的備用管道接好，按初始開機灌注的要求繼續灌注砼直至拱頂。

⑷鋼管或腹板脹裂

經驗算，在正常灌注情況下，鋼管管壁的焊縫抗拉及抗剪強度均安全。在泵送砼過程中應嚴格控制頂升壓力和灌注速度，一旦發生脹裂，應立即停止灌注，關閉灌注口閘閥，在弦管內距砼頂面以下一定距離部位開孔將頂部的砂漿完全排出管外，再插入振搗器將頂部一定范圍的砼振搗密實，待已灌砼達到一定強度后再在開孔處接好灌注管口，重新灌注未灌注部分砼直至拱頂（平聯板在原灌注孔處接好灌注管口，繼續由上向下灌注砼）。裂縫的修補應將脹出的砼鑿掉，盡量將脹裂部位變形的鋼管復原，再將裂縫焊好。裂縫修補時應留壓漿孔，待焊接處理完后將等強度水泥漿壓滿內部空隙。

⑸機械故障

如砼輸送泵出現故障立即停機檢查，找出故障部位并盡快排除。如故障嚴重，估計短時內無法處理時立即更換備用泵。

如砼拌和設備出現故障，亦立即停機處理，盡快恢復供料。如處理時間超過砼初凝時間，則改用同級配的商品砼（提前同供應商聯系，并提供配合比設計，灌注前通知其做好準備）。

2鋼管混凝土灌注施工注意事項

在鋼管砼施工前對所有的砼拌和、輸送設備進行全面的檢修，確保施工時設備保持良好的工作狀態。對備用發電機組進行全面檢修，以便電網發生臨時停電時能立即恢復供電。

主送管道選用新管節，并根據現場情況鋪設備用管道，備用管道也應選擇較新，并且鋪設時應將較好的管節放在下面。砂、石材料需經工地試驗室嚴格按有關規范抽檢合格。