拱肋填充混凝土頂升施工關鍵技術

史亮生 劉 杰 張騰飛 朱 征

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 451100)

1 工程概況

跨梅河干渠苑陵西路橋為單跨78 m的三索面鋼管混凝土系桿拱橋，上部結構采用拱梁組合結構體系。拱肋為3根直徑1.5 m鋼管組成的空間拱肋，拱肋內均填充C50微膨混凝土。中拱位于豎直面內，拱肋軸線采用二次拋物線，起拱點間距離75 m，拱肋矢高25 m，矢跨比1/3。邊拱拱肋位于斜平面內，與豎直平面間夾角18.925°。邊拱拱軸線平面內亦為二次拋物線，起拱點間距離75 m，拱平面內矢高37 m，矢跨比1/2.027。邊拱與中拱間采用斜拉桿連接，邊拱與邊拱間通過水平拉索相連。拱肋內設置環向加勁構造為內孔828 mm的20 mm加勁板，周邊設8孔直徑為50 mm的半圓過漿孔，加勁板常規間距為2 m，在吊耳部位加密。

2 施工關鍵技術

拱肋內設置環向加勁板間距較密，會增大泵送阻力。一方面在選用泵送設備時，選擇泵送工作壓力較大的輸送泵，泵送管路選擇最優，減少泵管彎頭數量，以減小泵送過程中的壓力損失；一方面在設計同意的情況下，根據計算在一定高度設置送料口，以防泵送過程中堵管作為備用送料口。混凝土頂升采取一次對稱頂升的方式，先中拱2臺泵車對稱頂升，待養生7 d后進行邊拱混凝土頂升。頂升過程中隨著混凝土高度的增加，混凝土勢能增加，存在回流趨勢，因此在混凝土泵與拱肋輸送口處鋪設一定長度的水平管道，以保證有足夠的阻力阻止混凝土回流。

泵車選用：本車數量滿足對稱頂升，且備用2臺。泵車性能良好，每小時泵送混凝土75 m3，泵口壓力18 MPa以上，壓力計算時考慮了鋼管拱內摩擦系數大于輸送管且混凝土在鋼拱內坍落度隨時間增長而減小，鑒于目前尚無頂升混凝土壓力的相關計算方法，本項目參見JGJ/T—2011混凝土泵送施工技術規程中輸送管道壓力損失計算公式，并根據經驗總結計算泵送所需壓力值。

混凝土在水化過程中會放出大量的熱量，對拱肋表面的油漆有很大的影響，加之混凝土內部散熱不好，會形成混凝土內部缺陷。在施工中一定要有相應的表面降溫措施，我部采用在拱肋表面用土工布全面覆蓋，頂升后立即用水將土工布淋濕的方法降低拱肋表面溫度，以減小混凝土的水化熱對拱肋油漆的損害。

3 關鍵參數確定

3.1 混凝土的選擇

拱肋填充混凝土配合比除滿足設計強度和耐久性的要求外，在混凝土拌合時應加入減水劑、膨脹劑，使混凝土拌合物泌水率減小，含氣量增大，和易性改善，減小混凝土的干縮，從而滿足可泵性要求，減少混凝土失水后的干縮而在拱肋中形成空隙。

3.2 輸送泵的選擇

頂升過程中，混凝土在拱肋中呈泉涌狀提升，泵的工作壓力與泵的性能、狀況、泵送高度、泵送水平距離、混凝土拌合物的坍落度及和易性有關。施工前根據現場實際情況計算泵送壓力，本工程選用泵送壓力為100 MPa的10018型,9018型輸送泵。

3.3 泵管安裝

在兩側拱腳以上30 cm處設置一個送料口，送料口比泵管大5 mm，采用泵管與拱角焊接牢固。在泵管的設置時，泵送管路選擇最優，減少泵管彎頭數量，以減小泵送過程中的壓力損失。泵管進送料口后設置彎頭，使進料與拱肋平行，以防進料時混凝土拌合物直接沖擊拱肋，而減小泵送壓力。

為防止混凝土拌合物回流，在進料口處設置一個插契式止流裝置并加設密封圈。在拱肋頂部正上方按設計要求設置直徑為20 cm的排氣孔高1.5 cm，以保證拱肋內氣體排放以及澆筑最后拱肋頂部混凝土密實。

4 施工階段

1)施工順序：根據圖紙要求，先施工中拱后兩側邊拱同時施工。中拱采用兩臺輸送泵從拱腳同時泵送，邊拱同時采用四臺輸送泵從兩側拱腳同時泵送(現場備用一臺輸送泵)。

2)施工過程：混凝土頂升前檢查輸送泵的狀態、性能，混凝土拌合物的坍落度及和易性是否滿足要求，以確保施工正常進行。泵送過程中安排人員在拱肋上檢查澆筑高度，保證兩側澆筑同步。泵送時禁止外部振搗，以防泵壓急劇上升影響泵送。混凝土拌合物供應要及時，確保泵送過程連續無中斷，供應也不能過快，防止拌合物坍落度損失過大。泵送至拱肋頂部排氣孔外溢均勻混凝土拌合物后停止泵送，并持壓5 min以上后關閉止流裝置，頂升施工完畢。

3)施工測量監控：采用一臺檢定合格的TS06型萊卡全站儀、一臺檢定合格的PSZ1蘇一光水準儀進行測量監控。測量人員按經監理工程審批后的測量方案中的布點要求布設測量點，在頂升前、頂升過程中、頂升后測量數據并做好記錄，如發現問題及時分析原因。

4)養護：結構表面用土工布覆蓋，頂升后立即用水將土工布淋濕并保持7 d以上，養護15 d以上。

5 檢查驗收

當拱肋混凝土強度經試驗達到設計強度后，用超聲波對拱肋內混凝土進行密實度檢測，如發現有混凝土不密實、空隙，應進行高壓注漿處理。本工程在檢測中未發現拱肋中有空隙、混凝土不密實現象。

6 結語

本次頂升施工過程連接無間斷，工程質量良好，滿足設計及規范的要求。通過上述分析和總結:

1)混凝土拌合物的坍落度及和易性是頂升工藝的重要因素，應嚴格控制并在施工過程中設專人記錄，確保在要求范圍內。

2)泵送管路選擇最優，減少泵管彎頭數量，以減小泵送過程中的壓力損失；泵送管質量要可靠，泵送管與拱肋焊接、管節連接、管節固定要牢固，確保在泵送過程中不會出現爆管現象。

3)泵送至拱肋頂部排氣孔外溢均勻混凝土拌合物后停止泵送，并持壓5 min以上后關閉止流裝置，以確保拱肋頂部混凝土密實。

4)頂升后立即用水將土工布淋濕，減小混凝土水化熱對拱肋表面的油漆的影響。

5)施工過程中，安排在拱肋上檢查的人員應該佩戴好安全帶、安全帽，確保工人安全施工。