大跨度钢管混凝土拱桥拱肋混凝土无隔舱泵送施工技术

□刘占雷（中国中铁七局集团岭南高速No.21标项目部）

岭南高速蒲山大桥主跨结构形式为下承式系杆钢拱桥，其主跨横向设置三片拱肋，标准桥梁横断面宽38.8m，其跨度为225m。由于拱顶距离地面达到了70余m，距离桥面也达到了46m，中铁七局集团郑州工程有限公司在施工中参照了国内外相同或相近结构拱桥拱肋混凝土有隔舱泵送施工技术及相关排浆的方法，对现场实际情况进行了分析：若采用有隔舱泵送施工方法，需在拱肋间加焊隔舱板若加焊拱肋内隔舱板，需要将拱肋开孔后施工人员进入拱肋内部焊接，焊接隔板产生的高温会对拱肋钢管造成影响，不但会影响拱肋的线性变化，也违背了设计院关于尽量少在拱肋开孔的设计意图；同时增加了高空作业量，增加了人员机械的投入，延长了泵送施工周期。而采用无隔舱泵送施工技术，在拱顶进行排浆，从而取消焊接拱肋间隔舱板，直接在拱顶处设置排浆孔排浆辅助混凝土泵送的方法进行泵送，可以避免因加焊隔舱而增加的施工投入，同时也能保证在工期内完成泵送施工任务。最后采用无隔舱泵送施工技术进行了施工，采用该技术应用于蒲山大桥拱肋混凝土泵送施工中，在安全、进度、质量上赢得了业主的高度赞扬及奖励。

1.施工特点

1.1 取消横隔舱，采用拱顶排浆孔排浆辅助泵送施工，相对于传统的有隔舱辅助泵送混凝土排浆相比可省去焊接隔舱板而增加的施工投入，节省了成本，同时避免高空焊接作业，安全上有保障。

1.2 能实现较快的施工进度，以岭南高速蒲山大桥为例，全桥14根弦管计2310m3混凝土在5d之内全部完成，减小了施工周边环境的干扰。

1.3 拱顶设置排浆孔排浆，其排浆效果与隔舱两侧设置排浆孔排浆的效果一致，浮浆同样能顺利排出，且省去了焊接拱肋间隔舱板的工序，施工更简便，投入少，效果明显，混凝土的质量同样达到了规范要求。

2.工艺原理

2.1 排浆孔设置

图1 排浆孔设置图

如图1所示，顶升时拱肋内混凝土顶面为水平面，在距离拱顶还有17.4m时，灌注较快一侧混凝土就会越过拱顶流向另一侧，两侧混凝土接头处夹杂浮浆，该处混凝土质量难以保证。本桥设计无隔舱板，考虑在拱顶设置一个出浆孔，直径为20cm。只要保证两侧混凝土同时顶升至拱顶后，浮浆可以同时由拱顶设置的出浆口排出，相对于两侧同时排浆在施工时更容易协调和控制。现场配备了红外观测仪，以便施工中随时监测。

2.2 排浆控制

泵送混凝土时，两边泵送速度应加强协调，尽量对称顶升。项目部在拱肋每段安装节段正中间设有一个20mm的观察孔，混凝土泵送至该处时，使用18mm高强螺栓拧紧。拱上施工人员通过观察孔进行观察和敲击两侧判断混凝土灌注是否同步，并且拱上检查人员与地泵处、现场指挥人员间使用对讲机及时沟通，确保泵送同步。特别是接近拱顶时，泵送快的一方要暂停，等待泵送较慢的一侧，泵送时要注意混凝土需一点一点的泵送至拱顶位置，必须保证泵送频率为5秒/行程，待两侧混凝土面到达同一位置时，在同时加压泵送，直至出浆口泵出粗骨料为止。

3.工艺流程及施工要点

3.1 主要施工流程

拱肋混凝土顶升施工工艺流程为：焊接泵送插管、拱顶排气管→安装截流阀→安装混凝土输送泵及泵送管→混凝土的拌制及运输→压注砂浆湿润混凝土泵送管→压注钢管内混凝土→排浆孔流出合格混凝土→排浆孔混凝土振捣→关闭截流阀→拆除混凝土泵送管完成泵送。

3.2 操作要点：

3.2.1 配合比设计

考虑采用泵送施工，塌落度设计为180～220mm，要求出料时坍落度必须＞200mm，运输至施工现场，将会有塌落度损失，泵送时坍落度至少＞180mm。拱肋混凝土设计初凝时间为14h。

3.2.2 泵送设备选择

泵送高度46m，混凝土密度2450kg/m3，混凝土自重最大压强1.1MPa，混凝土顶面大气压为0.1 MPa,考虑泵管5个弯头，根据经验每个弯头降压0.1MPa,水平泵管考虑50m长，根据经验泵送水平管每15～20m降压0.1MPa，弯头及水平泵管共降压0.8MPa，故地泵顶升压强至少需2.0 MPa。

HBT80S混凝土泵额定顶升压力低压工作为8MPa,高压工作时为15MPa，按70%计算,分别为5.6/10.5MPa，分别有2.8/5.3倍保证系数，可确保泵送至拱顶。采用水冷型地泵时，布置地泵同时，在地泵旁边布置水池，储备≥1m3的水供应地泵运转。

3.2.3 泵送管设置

泵送入口设置在钢管尽可能靠近拱脚处，开孔前应敲击判定预埋段拱肋内已灌注混凝土位置，每根钢管18#墩、19#墩两侧各开一个灌注孔，边拱每侧设置一道泵管、中拱每侧设置两道泵管。

由于未考虑混凝土自身摩擦阻力等因素，有可能出现的输送泵压力不足难以泵送至拱顶的现象，在1/2拱肋高度偏上处设置备用灌注孔（根据现场实际情况，备用灌注孔设置在第一道K字风撑上方1～2米位置，同一拱肋上开孔位置避免在同一断面上），在灌注开始时同时接好泵管（边拱、中拱两端各设置一道泵管），可随时将末端和地泵连接，打开闸阀即可灌注。同时注意备用灌注孔严禁设置在各节拱肋同一断面位置处。

3.2.4 拱顶出浆控制

蒲山大桥拱肋混凝土顶升时拱肋内混凝土顶面为水平面，在距离拱顶还有17.4m时，灌注较快一侧混凝土就会越过拱顶流向另一侧，两侧混凝土接头处夹杂浮浆，该处混凝土质量难以保证，多数大跨度拱桥设计拱顶有一层隔舱板，施工时在隔舱板两侧各设置一个排浆孔，可保证两侧混凝土浮浆分别排出，本桥设计无隔舱板，考虑在拱顶设置一个出浆孔，当一侧混凝土流至闸阀时，浮浆可流出，此时该侧地泵暂停泵送，待另一侧也流出浮浆时，再恢复同时泵送，采用此方法，一方面减少拱肋隔舱板的焊接，另一方面更有利于浮浆排出。

3.2.5 泵送监测

顶升过程中，两侧混凝土应保持顶升高度一致，采用人工敲击的方法检查两侧混凝土灌注是否同步，条件允许可利用红外线观测仪监测混凝土的位置。当混凝土泵送至出浆口，浮浆全部排除，流出粗骨料后，需稳压2～3 min后,再用大锤将闸板砸至另一端,则混凝土被封闭,顶升施工完毕。待拱肋混凝土强度达到设计80%时，采用超声波检查混凝土密实性，若存在不密实的地方，在钢管上开口进行补浆。

4.结语

由于本桥工期要求紧，若采用常规的加焊横隔舱板的话，将增加工期及施工投入，为蒲山大桥的后期施工增加了难度，项目部在经过严密的分析与现场勘察后，决定大胆取消横隔舱的设计，采用排浆孔排浆的方法。经过实践证明，运用此种方法不但能使缩短泵送工期，经过监控单位的超声波检验，我项目部施工的混凝土饱满、密实，完全满足质量要求。

所以取消横隔舱排浆，采用排浆孔排浆的方法使钢管拱拱肋混凝土泵送施工质量和进度都得到了很好的保障。不但按时完成了施工任务，为下步工期安排打下了良好的基础，还节约了成本，获得了业主的奖励，创造了很好的社会效益和经济效益。