鋼管混凝土頂升澆筑工藝1前言鋼管混凝土結(jié)構(gòu)即在鋼管內(nèi)填充混凝土，將兩種不同性質(zhì)的材料組合成整體的復(fù)合結(jié)構(gòu)。二者的結(jié)合可使混凝土處于側(cè)限受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍的提高。由于核心混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的承載能力，同時(shí)鋼管在施工中具有模板的作用，又兼有受力鋼筋的作用，可以節(jié)省大量模板和繁重的鋼筋加工、安裝工作。因此鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在世界橋梁中使用率較高，也常被大跨徑結(jié)構(gòu)所采用。核心混凝土泵送澆注有兩種工藝，一是自上而下的泵送拋落工藝；而是自下而上的泵送頂升工藝。對(duì)鋼管混凝土而言，采用泵送頂升工藝可減少高空作業(yè)，操作更為簡(jiǎn)便安全。1.1工藝特點(diǎn)泵送混凝土施工能一次連續(xù)地完成水平和垂直運(yùn)輸，尤其對(duì)于一些工地狹窄和有障礙物，用其它運(yùn)輸設(shè)備難以直接靠近的施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土泵更能有效地發(fā)揮作用，提高效率。此外，泵送混凝土施工還具有下列優(yōu)點(diǎn)：①施工機(jī)械化程度高，能節(jié)省大量勞動(dòng)力和施工材料；②混凝土泵的輸送能力強(qiáng)、速度快，能加快施工進(jìn)度、縮短工期、提高效率；③可長(zhǎng)距離壓送，減小運(yùn)輸混凝土路程；④對(duì)施工場(chǎng)地環(huán)境保護(hù)起到一定成效。1.2適用范圍本文適用于鋼管混凝土頂升灌注及各種泵送混凝土施工。1.3工藝原理泵送頂升工藝就是在鋼管拱拱腳管壁上開孔，將混凝土輸送管的一端與孔口相連，另一端與混凝土輸送泵的出口相連，混凝土靠泵壓通過(guò)輸送管被連續(xù)地注入鋼管拱內(nèi)，直至管內(nèi)灌滿混凝土。由于混凝土在鋼管拱內(nèi)的泵送不能依靠其流塑性以減小頂升阻力，所以對(duì)鋼管混凝土頂升泵送的關(guān)鍵是要掌握好混凝土的流塑性，要在混凝土未完全損失流塑性前完成灌注作業(yè)。2混凝土泵送頂升總體施工方案（1）灌注混凝土前檢查各接頭的密封情況，防止法蘭漏氣導(dǎo)致壓力損失。（2）在混凝土拌和車第一次裝料前，用1：1水泥砂漿或同等配合比不加石子或水泥素漿潤(rùn)滑輸送車、泵、管、避免影響混凝土坍落度損失，該水泥砂漿在拱外排出，不得壓入鋼管拱內(nèi)。（3）壓注混凝土應(yīng)遵循勻速對(duì)稱，慢送低壓的原則，確保兩側(cè)混凝土同時(shí)壓注，其頂面高差不大于1m。（4）壓注時(shí)兩邊各有一人觀測(cè)混凝土到達(dá)位置（采用錘敲擊法），當(dāng)兩側(cè)混凝土快相接時(shí)，控制壓注速度，使兩側(cè)混凝土慢速對(duì)稱上升，直到壓滿。（5）待拱頂排氣增壓管排出混凝土后，間歇5min后泵送混凝土，再間歇5min，再泵送混凝土，以確?；炷恋拿軐?shí)度。（6）混凝土頂升作業(yè)完成后，應(yīng)先關(guān)閉進(jìn)料閘閥，避免混凝土倒流形成空洞。3拱肋混凝土灌注施工方法及工藝流程拱肋各部分焊接完成并檢驗(yàn)合格后，澆筑拱腳封閉混凝土和鋼管混凝土壓注。采用泵送頂升法施工，全橋上、下游左右岸對(duì)稱泵送，排氣孔（φ20mm）、壓注孔（φ125mm）按設(shè)計(jì)布置，每個(gè)拱腳各安置一臺(tái)輸送泵，泵送由拱腳開始連續(xù)、對(duì)稱壓注。壓注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制泵壓和泵速，保證兩岸混凝土灌注對(duì)稱?；炷另斏嘧⒐に嚵鞒桃?jiàn)下圖：堵塞排氣孔堵塞排氣孔安裝輸送泵布設(shè)輸送管清水清洗鋼管關(guān)閉灌注閥門安裝灌注閥門泵送混凝土出漿孔出混凝土停止泵送混凝土拆除輸送管清洗輸送管和輸送泵混凝土養(yǎng)護(hù)結(jié)束監(jiān)測(cè)混凝土檢測(cè)鉆孔注漿鉆孔注漿否混凝土拌和與運(yùn)輸4拱肋混凝土灌注施工工藝4.1拱肋混凝土灌注順序通常情況下按照設(shè)計(jì)要求順序進(jìn)行灌注，若設(shè)計(jì)無(wú)要求，則按先下后上、先內(nèi)后外的順序進(jìn)行灌注。4.2混凝土配合比的選擇（1）粗骨料的最大粒徑與輸送管徑之比規(guī)定：泵送高度50～100m時(shí)，粗骨料最大粒徑與管徑之比宜為1:3～1:4;泵送高度在100m以上時(shí)，宜為1:4～1：5。（2）針片狀顆粒含量不宜大于10％。對(duì)于泵送高程較高尤其是C50以上混凝土?xí)r，針片狀顆粒要盡可能減少，C60～C80混凝土應(yīng)不大于5％，這樣可有效地防止混凝土堵塞。（3）細(xì)骨料宜采用中砂，通過(guò)0.315mm篩孔的砂不應(yīng)少于15％。（4）水灰比應(yīng)小于0.35，坍落度為16～22cm，以18cm最佳，具體可經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。（5）加入減水劑增加流動(dòng)性。減水劑宜選擇FDN型，在相同水灰比時(shí)，可提高強(qiáng)度20％左右，也可選用M型、YJ-2型、UNF2型減水劑，減水劑摻加量約為水泥量的0.9％～1.2％。（6）10s時(shí)相對(duì)壓力泌水率不宜超過(guò)40％。（7）加微膨脹劑防止混凝土收縮。微膨脹劑可選用UEA，摻入量約為水泥量的10％～20％（具體用量可根據(jù)產(chǎn)品情況試驗(yàn)確定）。（8）可加5％（水泥量）的二級(jí)粉煤灰，以增加和易性，降低水化熱。粉煤灰用量最大不超過(guò)10％。（9）應(yīng)加入緩凝劑延長(zhǎng)初凝時(shí)間，一根鋼管的混凝土灌注完成時(shí)間，不得超過(guò)第一盤入管混凝土的初凝時(shí)間。4.3輸送泵的選擇4.3.1輸送泵選擇原則混凝土輸送泵的選擇應(yīng)先計(jì)算水平泵送或垂直泵送時(shí)所需要的泵送壓力，再以1.5倍此壓力值選擇輸送泵；此外混凝土泵質(zhì)量應(yīng)可靠，能連續(xù)作業(yè)，保證混凝土能連續(xù)灌注；輸送泵的揚(yáng)程應(yīng)大于1.5倍灌注拱頂面高度；輸送泵的出口壓力不宜超過(guò)規(guī)范要求，以免鋼管壓裂。4.3.2泵送壓力的計(jì)算輸送泵需要的泵送壓力Pｍａｘ＝1.5ｐ；其中p為混凝土在輸送管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，總壓力損失（Mpa）。總壓力損失p可以用下式表示：式中：－每米水平配管的壓力損失（Mpa/m）;－每米垂直配管的壓力損失（Mpa/m）;－每個(gè)軟管的壓力損失（Mpa）；－每個(gè)彎管的壓力損失（Mpa）；－每個(gè)錐形管的壓力損失（Mpa）；－各段水平配管長(zhǎng)度（m）；－各段垂直配管長(zhǎng)度（m）；m1－軟管的根數(shù)；n1，n2－彎管及錐形管的個(gè)數(shù)?？砂匆韵陆?jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：r－混凝土輸送管的半徑；m－驅(qū)動(dòng)特性常數(shù)，取0.60；A－驅(qū)動(dòng)特性常數(shù)，取4.83；v-混凝土拌和物的平均速度；ρ－混凝土拌和物的密度；－轉(zhuǎn)子的有效回轉(zhuǎn)半徑；（a為擠壓套管的半徑）；α－徑向壓力與軸向壓力之比，取0.90。4.3.3混凝土泵的最大水平、垂直壓送高度計(jì)算－每米水平配管的壓力損失（Mpa/m）；－每米垂直配管的壓力損失（Mpa/m）；4.4灌注孔設(shè)置灌注孔孔徑宜采用與混凝土輸送管等直徑，其方向向上，與鋼管軸線成30°的角度?；炷凛斔凸芘c鋼管灌注管用法蘭盤連接，并應(yīng)設(shè)止?jié){閥。4.5排氣孔、搗固孔設(shè)置排氣孔、搗固孔應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，設(shè)計(jì)無(wú)要求則可沿拱肋由拱腳向拱頂走向每隔20～30m設(shè)置一個(gè)排氣孔。4.6出漿孔的設(shè)置為了保證混凝土灌注密實(shí)和質(zhì)量，應(yīng)設(shè)置出漿孔。出漿孔可焊接長(zhǎng)1m左右的出漿管，出漿管焊接在拱背和平聯(lián)正上方，伸出到拱肋范圍以外。4.7輸送泵管的布置4.7.1混凝土泵車的最大水平輸送距離LMAX及最大垂直輸送距離HMAX－每米水平配管的壓力損失（Mpa/m）；－每米垂直配管的壓力損失（Mpa/m）；4.7.2輸送配管的水平及垂直換算長(zhǎng)度的計(jì)算水平換算長(zhǎng)度：式中:－各段水平配管長(zhǎng)度（m）；－各段垂直配管長(zhǎng)度（m）；m－軟管的根數(shù)；n1，n2－彎管及錐形管的個(gè)數(shù)。K、f、b、t－分別為每米垂直管及每根軟管、彎管、錐形管的換算長(zhǎng)度，詳見(jiàn)表4－7－1。垂直換算長(zhǎng)度：式中：H為垂直泵送高度；K為每米垂直管的換算系數(shù)，見(jiàn)表4－7－1。表4－7－1各種配管與水平管換算表項(xiàng)目管型規(guī)格換算成水平管長(zhǎng)長(zhǎng)度（m）向上垂直管k（每每1m）管徑100mmm（4″）管徑125mmm（5″）管徑150mmm（6″）345軟管f每5～8m場(chǎng)的一根20彎管b（每1個(gè)）曲率90°半徑45°R＝0.5m30°°15°12642曲率90°半徑45°R＝1.0m30°°15°94.531.5錐形管（每1根根）管徑175→1500mm管徑150→1255mm管徑125→1000mm486知道了配管的情況后，就可以根據(jù)上面兩式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算時(shí)應(yīng)注意垂直換算長(zhǎng)度應(yīng)小于0.8倍泵車的最大輸送距離。計(jì)算結(jié)果L<LMAX時(shí)，符合要求。4.7.3輸送泵管布置應(yīng)注意的問(wèn)題（1）管的位置應(yīng)根據(jù)據(jù)壓送條件件、混凝土土泵的輸送送性能、單單位時(shí)間的的輸送量、粗粗骨料的粒粒徑等條件件，選用適適宜的泵送送管徑。（2）泵管的安裝應(yīng)應(yīng)穩(wěn)固、可可靠、各部部位不得漏漏氣、漏漿漿，且不能能與結(jié)構(gòu)物物的模板和和鋼筋接觸觸。（3）泵管布置應(yīng)當(dāng)當(dāng)合理，盡盡量縮短其其長(zhǎng)度和減減少?gòu)濐^數(shù)數(shù)量，特別別是減少90°直角彎頭頭的數(shù)量。4.8混凝土灌灌注過(guò)程中中的監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控混凝土澆注工程程中應(yīng)對(duì)拱拱腳、1//4L、1/8L、拱頂位位置高程、拱拱軸線變化化、焊縫觀觀測(cè)、拱肋肋應(yīng)力應(yīng)變變進(jìn)行檢測(cè)測(cè)監(jiān)控。4.9拱肋混凝凝土的拌和和及運(yùn)輸混凝土的拌制是是混凝土技技術(shù)中的重重要環(huán)節(jié)，對(duì)對(duì)混凝土的的質(zhì)量將產(chǎn)產(chǎn)生重要影影響，尤其其是高強(qiáng)高高性能混凝凝土（HSPC）和泵送送混凝土。首首先應(yīng)根據(jù)據(jù)配合比要要求選好原原材料，并并進(jìn)行嚴(yán)格格的計(jì)量。所所用的計(jì)量量器必須定定期送檢。攪攪拌過(guò)程中中對(duì)各種材材料的數(shù)量量要控制在在允許偏差差范圍內(nèi)。攪攪拌時(shí)要注注意投料順順序，控制制最小攪拌拌時(shí)間。卸卸料后要控控制混凝土土的出機(jī)溫溫度與坍落落度并檢查查和易性與與均勻性?；炷恋倪\(yùn)輸能能力應(yīng)適應(yīng)應(yīng)混凝土的的凝結(jié)速度度和澆注速速度的需要要，使?jié)仓ぷ鞑婚g間斷并使混混凝土運(yùn)到到澆筑地點(diǎn)點(diǎn)時(shí)仍保持持均勻性和和規(guī)定的坍坍落度。當(dāng)當(dāng)混凝土拌拌和物運(yùn)距距較近時(shí)，可可采用無(wú)攪攪拌的運(yùn)輸輸工具；當(dāng)當(dāng)運(yùn)輸距離離較遠(yuǎn)時(shí)，宜宜采用攪拌拌運(yùn)輸車運(yùn)運(yùn)輸。4.10鋼管混混凝土檢測(cè)測(cè)拱肋混凝土壓注注完成，在在規(guī)定的齡齡期后，用用超聲波檢檢測(cè)每根鋼鋼管拱腳、L/8、L/4、3L/4、拱頂、以以及鋼管拱拱肋接頭位位置處等15個(gè)斷面。參參照《超聲聲波檢測(cè)混混凝土缺陷陷技術(shù)規(guī)程程》及《鋼鋼管混凝土土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)與施工規(guī)規(guī)程》進(jìn)行行隨機(jī)檢測(cè)測(cè)，并對(duì)不不同階段灌灌注的混凝凝土進(jìn)行鉆鉆孔檢查，對(duì)對(duì)不密實(shí)的的部位，進(jìn)進(jìn)行鉆孔、壓壓漿、重新新焊接處理理。5泵送安裝過(guò)程中中的監(jiān)測(cè)監(jiān)監(jiān)控6鋼管混凝土檢測(cè)測(cè)拱肋混凝土壓注注完成，在在規(guī)定的齡齡期后，用用超聲波檢檢測(cè)每根鋼鋼管拱腳、L/8、L/4、3L/4、拱頂、以以及鋼管拱拱肋接頭位位置處等15個(gè)斷面。參參照《超聲聲波檢測(cè)混混凝土缺陷陷技術(shù)規(guī)程程》及《鋼鋼管混凝土土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)與施工規(guī)規(guī)程》進(jìn)行行隨機(jī)檢測(cè)測(cè)，并對(duì)不不同階段灌灌注的混凝凝土進(jìn)行鉆鉆孔檢查，對(duì)對(duì)不密實(shí)的的部位，進(jìn)進(jìn)行鉆孔、壓壓漿、重新新焊接處理理。7技術(shù)措施7.1混凝土土的控制以使用減水劑、礦礦物摻和料料為主要特特征的泵送送混凝土往往往會(huì)頻繁繁發(fā)生早期期裂縫。而而泵送混凝凝土早期性性能的特殊殊性決定了了對(duì)其養(yǎng)護(hù)護(hù)的特殊性性，采用早早期養(yǎng)護(hù)，尤尤其是確保一定定的相對(duì)濕濕度對(duì)于早早齡期收縮縮有一定的的抑制作用用。7.2泵送過(guò)過(guò)程控制（1）混凝土的壓送應(yīng)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行行，盡量避避免中斷。在在有計(jì)劃的的中斷壓送送時(shí)，應(yīng)預(yù)預(yù)先確定暫暫停澆注的的位置，中中斷時(shí)間以以不超過(guò)初初凝時(shí)間為為宜。（2）在泵送發(fā)生問(wèn)問(wèn)題或泵壓壓上升時(shí)，應(yīng)應(yīng)降低壓送送速度或使使泵反泵，并并敲打輸送送管以防堵堵塞。（3）混凝土輸送發(fā)發(fā)生堵塞后后，除應(yīng)使使泵反泵，確確認(rèn)管道中中壓力已降降低。再打打開管路排排出堵塞物物外，還應(yīng)應(yīng)檢查并調(diào)調(diào)正管道以以避免再次次堵塞。7.3安全措措施8澆筑施工過(guò)程中中注意事項(xiàng)項(xiàng)（1）配料時(shí)應(yīng)對(duì)外外加劑嚴(yán)格格控制計(jì)量量；在澆注注現(xiàn)場(chǎng)，隨隨時(shí)檢測(cè)控控制混凝土土坍落度；；按招標(biāo)文文件技術(shù)規(guī)規(guī)范要求制制作相應(yīng)數(shù)數(shù)量的試塊塊。（2）泵送混凝土?xí)r時(shí)，應(yīng)使料料斗內(nèi)經(jīng)常常保持2/3的混凝土土，以防止止吸入空氣氣，導(dǎo)致堵堵管。（3）拱肋混凝土壓壓注前、后后及施工中中，測(cè)量人人員測(cè)量上上吊桿錨墊墊板頂標(biāo)高高、上下弦弦管位置情情況，得出出拱肋豎向向及軸向變變形。（4）由于拱肋混凝凝土灌注要要求對(duì)稱施施工，兩臺(tái)臺(tái)泵車的指指揮人員必必須密切配配合，嚴(yán)格格控制其灌灌注速度，保保證兩端同同步進(jìn)行。（5）澆注時(shí)環(huán)境氣溫溫宜大于55℃。當(dāng)環(huán)境境氣溫高于于40℃且鋼管溫溫度高于660℃時(shí)，要采采取撒水措措施降低鋼鋼管溫度。（6）一根拱肋混凝凝土壓注完完后，應(yīng)立立即轉(zhuǎn)入同同幅的另一一根拱肋施施工，兩者者灌注間隔隔時(shí)間不宜宜過(guò)長(zhǎng)。9安全措施①高空作業(yè)人員必必須佩帶安安全帽、安安全繩。②拱肋上操作人員員需穿防滑滑鞋。③拆換輸送管時(shí)應(yīng)應(yīng)將管綁扎扎固定牢固固，以防墜墜落。④混凝土運(yùn)輸車輛輛在交叉路路口派專人人值班，保保證道路暢暢通和行車車安全。10質(zhì)量措施①加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指指揮，分工工明確，相相互配合。經(jīng)經(jīng)理負(fù)責(zé)總總指揮，生生產(chǎn)副經(jīng)理理負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)總指揮，鋼鋼管拱兩端端由兩名技技術(shù)人員進(jìn)進(jìn)行指揮，各各灌注口安安排5名操作人人員負(fù)責(zé)接接管、拆管管、堵塞排排氣孔等。②灌注混凝土前，組組織指揮和和操作人員員進(jìn)行技術(shù)術(shù)交底，使使每人明確確自己的崗崗位職責(zé)和和質(zhì)量職責(zé)責(zé)，確保技技術(shù)要求的的貫徹執(zhí)行行。③灌注混凝土前，對(duì)對(duì)灌注用的的機(jī)具設(shè)備備各部分進(jìn)進(jìn)行認(rèn)真檢檢查，并試試運(yùn)行。確確保在整個(gè)個(gè)混凝土灌灌注過(guò)程中中，機(jī)況運(yùn)運(yùn)行良好，所所有用電線線路按“三相五線”制安設(shè)。作作好短、斷斷路防護(hù)。③派人員到混凝土土攪拌站監(jiān)監(jiān)督督促混混凝土的供供應(yīng)，與現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)密切保保持聯(lián)系，根根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的的需用量及及時(shí)進(jìn)行供供應(yīng)。④對(duì)混凝土運(yùn)輸車車進(jìn)行編號(hào)號(hào)分組，混混凝土運(yùn)輸輸?shù)缆放蓪Ｈ藢?duì)混凝凝土運(yùn)輸車車進(jìn)行調(diào)度