摘要：结合青荣城际铁路跨成山大道特大桥1×56m简支系杆拱钢管混凝土的顶升灌注施工，阐述了系杆拱钢管混凝土的施工方法、工艺流程及质量控制措施。
1 工程简介
青荣城际铁路跨成山大道特大桥1×56m简支系杆拱跨越成山大道公路，桥面板宽16m，轨道结构设计采用有砟轨道。该系杆拱桥平面位于缓和曲线上，纵断面位于i=-6.0‰的纵坡上。采用先梁后拱支架现浇的施工方案，桥面纵坡通过拱肋与梁部刚性旋转实现，吊杆垂直于梁面布置。
梁部全长56m，计算跨度为56m，拱肋矢跨比为f/L=1：4，拱肋立面矢高14m，两拱肋中心距14.2m。拱肋横断面采用哑铃型钢管混凝土等截面，截面高度2.3m，钢管直径为1.0m，由16mm的钢板卷制而成，每根拱肋的两钢管之间用16mm厚的腹板连接。在圆形钢管内设加劲箍，在拱肋的腹板中栓焊栏杆，拉杆纵向间距1.0m。拱肋中灌注C50补偿收缩混凝土（掺加HCSA膨胀剂，膨胀率0.00015，强度降低不大于5%）。
2 混凝土顶升灌注方案
泵送混凝土时严格控制混凝土的泵送管内压力，保证混凝土的连续泵送，中途不得停顿，并严防拱管胀裂。施工中采取措施保护混凝土的密实度要求。拱脚处先期灌注的拱肋混凝土，施工缝必须垂直于拱肋轴线。
拱肋混凝土由拱脚向拱顶进行，左右两片拱肋应尽量同步。泵送顺序为：下管、上管、腹部。具体步骤为：泵送下钢管内混凝土，待混凝土强度达到100%且不少于5天后，泵送拱肋上钢管混凝土；待上钢管混凝土强度达到100%且不少于5天后，对称、均匀灌注拱肋腹板内混凝土；待腹板混凝土强度达到100%且不少于5天后，拆除拱肋支架。
3 工艺流程
3.1 概述
刚拱肋混凝土采用泵送顶升方法，属于免振捣施工范畴，混凝土泵送最大高度达到19m，因此对泵送混凝土的级配、泵送机械、刚拱肋灌注孔及排气孔的设置提出了特殊的要求。
3.2 灌注混凝土工艺流程
施工准备→设置排气孔和灌注孔→砼输送泵及泵管安装就位→清除管内污物→湿润内壁→安装压注头和阀门→灌注管内砼→排气孔出混凝土→关闭截止阀→砼强度达到100%后拆除闸阀完成灌注。
4 关键施工技术
4.1 拱肋混凝土要求
拱肋内混凝土管内混凝土采用补偿收缩混凝土，强度等级采用C50，混凝土配合比经过中心试验室专门配制，并经过监理、设计单位认可。为了便于混凝土的灌注施工，混凝土坍落度控制在19～20cm，和易性好，且不泌水不离析，缓凝时间达到10小时；
为充分发挥钢管套箍作用，要求混凝土的收缩率小，填充饱满。因此，为满足混凝土强度和坍落度、和易性要求，在混凝土中添加减水剂，以降低用水量，减小水灰比，增大混凝土流动性，提高混凝土强度和耐久性。
另外，钢管混凝土的填充程度对钢管极限承载力影响很大，为保证管内混凝土的密实性，减小混凝土收缩系数和孔隙率，在混凝土中添加HCSA膨胀剂，膨胀率控制在1.5×10-4，膨胀剂对混凝土强度降低率不大于5%。拱肋混凝土的配合比如下：
4.2 混凝土输送管道要求
混凝土输送管应避免转弯角度过小及弯头过多。输送管支撑架要求稳定。在泵管对接前，仔细检查管内壁是否清洁，结构和密封圈是否完好，以确保不会在泵送过程中发生堵塞、爆裂和泄露现象。管道连接完成后，对输送管要逐节检查，以确保管节接口严密，杜绝混凝土顶升过程中发生脱管现象。为防止意外发生，在现场配备同样长度数量的泵管、弯头和密封圈一套作为备用，对备用管道的更换要先行试验，熟练掌握。
4.3 泵送设备选择
据泵送高度、距离、输送速度计算最大泵送压力及泵送功率，确定选用输送泵的型号规格，及与之相匹配的混凝土拌合设备。输送泵的额定扬程应大于1.5倍灌注顶面高度。
混凝土输送泵的额定速度，可根据计算泵送混凝土总量、初凝时间、管道情况和作业效率，按下式计算。
4.4 钢拱肋灌注孔及排气孔的设置
钢拱肋灌注孔设在距拱脚0.9m处，开孔为同混凝土输送管外径的30°投影椭圆。灌注孔混凝土输送管同钢拱肋在平面内同轴线，平面外成30°夹角，输送管伸入钢拱肋中心位置，输送管与钢拱肋焊接牢固。每根灌注孔混凝土输送管设置阀门一个，距离管口1.0m。在钢拱肋顶部中央设置厚度同钢拱肋的分仓板（厚度16㎜）。在分仓板两侧各设置一个排气管，排气管采用直径为20cm的钢管，高度为2.0m。排气管不得伸入钢拱肋，与钢拱肋平齐。
4.5 泵送顶升施工
泵送混凝土前，先泵送一盘水泥砂浆以湿润输送泵机及泵管。水泥砂浆强度不低于混凝土强度，两端对称同时压注。两边的混凝土压注量尽量保持一致，防治拱肋因偏压而变形。压注混凝土前，先压注一定量的水泥浆，湿润管壁，减少混凝土失水造成的坍落度损失。在拱肋顶面附近开设直径φ20cm的孔，并焊接2m高的排气增压管。待增压管内出浆后，关闭拱脚的输送阀门，停留5-10min，凭借其自重使拱肋混凝土压实，再开启输送泵，使增压管内流出混凝土，以此3-4个循环。混凝土顶升过程中，两侧顶升长度相差不大于2.0m。混凝土达到拱顶时，用小锤敲打排气孔附近的拱肋钢板，以利于排气。当拱顶排气管排出含有石子的新鲜混凝土后，插入振动棒振捣。混凝土灌注完毕后，卸掉防回流装置处的M22螺栓，安装6根φ20的回流栅钢筋，随后拆除泵管并清洗。
5 施工中相关要求
施工期间要求配备两台高压水枪，以便混凝土从排气孔冒出后，及时清洗钢管拱。泵送灌注混凝土从两端对称进行，由拱脚推向拱顶。混凝土的顶升应该高压、低速，两台泵速度及压力应尽量保持一致。
6 混凝土“紧箍效应”落空防治措施
由于施工工艺和混凝土的收缩效应，混凝土总是无法完全填充钢管，使得“紧箍效应”无法完全实现，混凝土达不到三轴压缩的理想效果。可采取以下预防和处治措施：
6.1 预防措施。补偿收缩混凝土随着龄期增长，混凝土的收缩仍然不可避免，因此，在混凝土配合比设计时，添加微膨胀剂的同时添加适量“聚丙烯腈纤维”。
6.2 处治措施。待混凝土龄期达到28d后，用小锤对拱肋进行全面敲击检查，并借助超声波仪器检测，发现空隙，确定位置后钻孔并压注环氧树脂水泥砂浆填充。
参考文献：
1. 混凝土泵送施工技术规程，JGJ/T10-2011。
2. 钢管混凝土拱桥技术规范，GB50923-2013。
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