對下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土配制與施工的研究

李勁堅

湖北省鄂州市公路管理局

對下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土配制與施工的研究

李勁堅

湖北省鄂州市公路管理局

隨著經濟建設的飛速發展，我國道路交通運輸的發展逐漸完善，橋梁施工項目的數量逐漸增多。近幾年來，現代人的生活水平越來越高，對于交通出行的安全性和舒適度有著嚴格的要求。鋼管混凝土施工作為橋梁工程項目中的一個重要組成部分，其混凝土的配制比例將會直接影響橋梁的施工效果，還需要通過實驗作出進一步的研究與完善。本文將針對下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土配制與施工進行研究。

下承式鋼管混凝土；提籃拱橋；混凝土配置

1 下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土的配制

1.1 工程概況

為了能夠更加清楚的了解到下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土配制和施工對橋梁穩定性和安全性的影響，本文以某橋梁為例進行實證分析。某橋梁為下承式鋼管混凝土提籃式系桿拱橋，其主跨設計為1-128m，使用剛性系梁剛性拱作為鋼管拱的結構布置，在兩拱肋之間設立五道橫撐，在拱頂處設立X形撐，采用啞鈴形鋼管混凝土截面作為拱橫截面。將18mm厚度的鋼板卷成直徑為1200mm的鋼管，使用C55無收縮混凝土進行鋼管填充，混凝土彈性模量為：EC=3.60×104MPa，對混凝土的膨脹率進行限制，一般水中14d不小于2.5×104；空氣中28d控制在2×104-6×104之間。另外，要想確保下承式鋼管混凝土提籃拱橋的質量安全，對于混凝土配制情況的要求比較嚴格，主要表現在微膨脹、自密實、緩凝等特性上[1]。

1.2 指標控制

(1)試配強度。依據JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》，計算配制強度：fcu.o=fcu.k+1.645σ=55+1.645*6=64.9MPa（取σ=6.0），且同時滿足fcu.o≥1.15

fcu.k=63.25 MPa。

(2)單位用水量和水膠比。單位用水量直接決定了混凝土配合比的經濟性，根據施工坍落度（180～200mm）和粗骨料的相關指標要求，選用聚羧酸高性能減水劑，推薦摻量為0.8%～1.2%，實際摻量為1.0%時減水率為25%，確定混凝土單位用水量為210*（1-25%）=158kg/m3。水膠比根據JGJ 55-2011《普通混凝土配合比設計規程》及以往經驗數據初步定為0.30。

(3)砂率。確定砂率的原則是：在保證混凝土拌合物具有的粘聚性和流動性的前提下，水泥漿最省時的最優砂率。另外，在進行砂率計算的過程中，還需要考慮鋼管混凝土施工所采用的方式，從而更好的對混凝土的性能進行控制，綜合下承式鋼管混凝土提籃拱橋的設計方案進行分析，確保鋼管中灌注的混凝土后期無應力或者應力比較小。結合鋼管混凝土自密實的特點，在采用中砂的情況下，初步確定砂率為0.38。

(4)確定凝結時間。通常我們采用頂升灌注法的方式對鋼管中進行混凝土澆灌，在鋼管混凝土施工的過程中，混凝土從攪拌到施工的全過程都不能夠出現初凝現象，通過對混凝土中的聚羧酸外加劑緩凝成分進行調整或增加摻量的方式來進行工作性能和初凝時間的合理控制，但是這個調整的范圍不能過大，否則會降低混凝土的質量，影響下承式鋼管混凝土提籃拱橋的整體施工質量[2]。根據以上條件確定初凝時間控制在20℃施工條件下10～16小時，實測凝結時間為18℃條件下12小時。

(5)外摻料的選取。根據高性能混凝土配合比設計及選定應遵循的基本原則，應適量摻加優質的粉煤灰、磨細礦渣粉等礦物摻合料。本項目采用礦粉與Ⅰ級粉煤灰復合摻加，兩種材料的火山灰效應、形態效應和微集料效應相互疊加，形成“工作性能互補效應”和“強度互補效應”，使混凝土具有良好的強度和工作性能。本項目配合比按照礦粉80kg/cm3、粉煤灰40kg/cm3的用量進行配制。

1.3 配合比的確定

初步擬定基準配合比為每m3混凝土原材料用量為：水泥：水：砂：碎石：粉煤灰：礦粉=407kg:158kg:671kg:1094kg:40kg:80kg,外加劑摻量為1%。分別按照該配合比、增加和減少0.02的水灰比、相應減少和增加0.01的砂率配制3種配合比，經過工作性能和強度結果（坍落擴展度為650mm，28d抗壓強度為69.4MPa）的比選，最終確定初步擬定的配合比滿足施工要求。

2 下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土的施工

2.1 混凝土泵送頂升施工

在下承式鋼管混凝土提籃拱橋施工過程中所使用的混凝土制備結束，并且經過專業人士審核沒有質量問題后，就能夠開始進行混凝土的泵送頂升施工。一般情況下，我們會使用四臺混凝土泵同時施工，從兩拱腳兩側開始進行灌注，在混凝土灌注的過程中，應該保持協調一致的泵送速度，確保兩拱腳灌注施工的均勻和對稱。通常在進行混凝土泵送頂升施工的時候，會采取先上管、后下管、再腹板的基本原則。當上一個環節中的混凝土強度達到下承式鋼管混凝土提籃拱橋設計方案標準強度的50%以后，才能夠進行下一環節的混凝土泵送頂升施工。

2.2 下承式鋼管混凝土提籃拱橋施工要點

①在進行下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土施工的時候，應該選擇溫度比較低的時候進行混凝土的泵送頂升施工，在泵送混凝土之前先泵送一盤水泥砂漿，利用水泥砂漿對輸送泵機和泵管進行潤濕，確保混凝土泵送頂升施工的順利進行。②在配制混凝土的過程中，需要對每種組成材料的使用量進行準確的計量，并且每盤混凝土的攪拌時間都不能少于兩分鐘。③在混凝土泵送頂升施工剛開始的時候，需要確保泵送機處于低速壓送的狀態，同時要對工作壓力和工作情況進行實時監控，當泵送機的運行狀態相對穩定之后，才能夠提升混凝土的泵送速度。

3 結論

綜上分析可知，我國在下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土施工方面的經驗比較豐富，能夠針對混凝土的特殊性進行其配制和施工兩個環節的高效分析，盡可能的降低下承式鋼管混凝土提籃拱橋混凝土施工過程中存在的誤差，避免因為誤差導致的混凝土強度波動，為下承式鋼管混凝土提籃拱橋的施工質量安全提供基本保障。

[1]賈紅梅,張明波.提籃式鋼管混凝土勁性骨架上承式拱橋施工關鍵技術[J].鐵道建筑,2017(2):21～25.

[2]張慶森.鋼管混凝土拱橋施工及運營穩定性研究[D].石家莊鐵道大學,2015.