CN104153295A - 一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，主要包括由主拱拱脚向主拱内灌注混凝土的施工方法，本发明通过采用自密实混凝土顶升灌注技术，解决了钢管拱桥混凝土灌注的难题，使拱桥主拱混凝土在施工时能够达到快速、方便、有效地进行，大大减少混凝土浇筑持续作业时间的同时，也满足了钢管拱桥设计要求的结构力学性能。同时，本发明中给出了一种全新的自密实混凝土的配合比，克服了钢管顶升灌注时拱内纵向加劲肋、径向加劲环、吊杆处竖向加劲环间距较密所产生的阻力的施工难题。钢管拱桥自密实混凝土的配合比是特殊设计的，满足和易性好、初凝时间符合拱肋灌注需要、不泌水、不离析、坍落度损失小等性能。

Description

一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法

技术领域

本发明用于混凝土施工领域，特别是涉及一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法。

背景技术

由于城市经济的不断发展，城市建筑对于视觉效果的要求越来越高，钢构拱桥在应运时代的要求中脱颖而出，近年来如雨后春笋，但是我们不仅仅要看到钢构拱桥的美，而忽视了它的使用安全性，钢构拱桥的主要受力结构是钢管混凝土拱结构，然而此部位的施工难点和重点就是混凝土的密实度问题，以往的钢管拱桥中经常在此部位出现空隙，承载能力大大下降，使其存在安全隐患，那么混凝土在钢管拱桥中难振捣问题的解决至关重要。

图1、图2中示出了某钢构拱桥的主体结构，包括桥面10、桥面10两端底部的桩基11以及由桥面10两侧向上隆起的钢管拱2，钢管拱2通过拱脚20的椭圆管12与桩基11固定连接，钢管拱2包括主拱21和副拱22，主拱21和副拱22通过若干吊杆13与桥面10连接。主拱21内设纵向加劲肋、径向加劲环、吊杆处竖向加劲环。纵向加劲肋沿主拱21内壁均布六道。径向加劲环垂直于主拱轴线每5m一道，呈圆环形并与主拱21内壁固定连接，每两道径向加劲肋间形成钢管仓，径向加劲环中央以及与主拱21内壁连接处形成过浆孔。主拱21吊杆13处沿锚管竖向设置加劲环，呈椭圆形，吊杆加劲环处也设过浆孔，吊杆加劲环每5m一道，与垂直拱轴线加劲环交替设置。

上述钢构拱桥中，由于钢管拱桥节段是一个线性长、直径比较大的结构，倘若仅仅使用传统的振捣方式，如插入式振捣、平板式振捣等，在浇筑混凝土的过程中，钢管中部和顶部就很难达到密实要求，从而不能达到结构的力学性能要求，结构使用安全性要求自然就不能满足了。

此外，钢管拱内混凝土也需按设计要求的配合比进行配制，配制的混凝土应满足和易性好、初凝时间符合拱肋灌注需要、不泌水、不离析、坍落度损失小等工艺要求，灌注强度和膨胀率符合设计工程质量要求。在钢管顶升灌注时拱内加劲板、加劲环间距较密的情况下，也能保证钢管中的混凝土达到自密实。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种施工简便、难度低，大大减少混凝土浇筑持续作业时间，结构力学性能满足要求的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，包括以下步骤：

S10分别在主拱的四个拱脚处以及椭圆管的底部开设灌注孔，并在各灌注孔处连接注浆管和逆止阀，在主拱的拱顶处开设溢浆孔，并在溢浆孔处连接溢浆管，沿所述主拱管壁设置若干排气孔；

S20打开逆止阀，通过输送管道向椭圆管内压注混凝土，同时通过附着式振动器进行同步振动，待混凝土顶升至拱脚灌注孔时停止压注，关闭椭圆管注浆管的逆止阀；

S30将输送管道与四个主拱拱脚处的注浆管连通，开始主拱混凝土的顶升压注，压注的同时通过排气孔插入振动棒对管内混凝土进行振捣，待排气孔有混凝土浆溢出时将排气孔逐个封堵严实；

S40混凝土顶升至拱顶溢浆管下时，从溢浆管向管内插入振动棒进行振捣，直到拱顶溢浆管口冒出骨料均匀的混凝土。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S10中，在主拱矢高/2位置处设置备用灌注孔，并在备用灌注孔处连接备用注浆管和逆止阀。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S10和步骤S20间还包括步骤S11，所述步骤S11包括关闭拱脚和主拱上的逆止阀，临时堵塞主拱上的排气孔，通过输送泵从椭圆管底部的灌注孔向拱顶压注清水，水至拱顶由溢浆孔冒出后，连续压注直到排出的渣物明显减少，反转输送泵，将拱内水和渣物从输送泵排出，水和渣物排出干净后，通过输送泵从椭圆管底部的灌注孔向上注入稀水泥净浆，直到拱顶溢浆管有净浆冒出后，反转输送泵将水泥净浆排出。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S10中，在主拱的拱顶内设置分仓板，所述分仓板将各主拱隔为两个分拱，在各所述分拱的顶部设置溢浆孔，并在溢浆孔处连接溢浆管。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S30中通过主拱四个拱脚处的灌注孔向各分拱内顶升压注混凝土时，通过锤击的方法了解混凝土在各分拱内的高程，当同一主拱的两分拱内的混凝土顶升高差超过2.5m时，调整泵送速度以减小顶升高差。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S40中，待混凝土顶升高度距离拱顶2m时，对同一根主拱的两个半拱实施交替压注，每侧压注5分钟后间歇5分钟排气。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述步骤S40中，拱顶溢浆管口冒出骨料均匀的混凝土时暂停灌注5分钟，然后继续灌注，如此补充5～8个行程后停止灌注，关闭主拱拱脚灌浆孔逆止阀。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括步骤S50，步骤S50中待主拱和椭圆管内的混凝土强度达到7天龄期后方可切割注浆管，对注浆管孔内混凝土采用人工凿除的方式凿出对应主拱或椭圆管的钢板厚度，将结构钢板边缘用打磨机打磨平整，并设置一定的焊接坡口，将主拱或椭圆管上切出的圆孔范围的钢板按焊接要求打磨出金属光侧和平整的坡口后，通过结构钢板在原位焊接补平。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述混凝土由以下质量份数的组分组成：

水泥              330份

水                175份

砂                750份

石                995份

膨胀剂             40份

矿渣粉             60份

Ⅱ级粉煤灰         80份

减水剂             9.2份

其中，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，所述膨胀剂为UEA膨胀剂，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。 

本发明的有益效果：本发明通过采用自密实混凝土顶升灌注技术，解决了钢管拱桥混凝土灌注的难题，使拱桥主拱混凝土在施工时能够达到快速、方便、有效地进行，大大减少混凝土浇筑持续作业时间的同时，也满足了钢管拱桥设计要求的结构力学性能。

同时，本发明中给出了一种全新的自密实混凝土的配合比，克服了钢管顶升灌注时拱内纵向加劲肋、径向加劲环、吊杆处竖向加劲环间距较密所产生的阻力的施工难题。钢管拱桥自密实混凝土的配合比是特殊设计的，满足和易性好、初凝时间符合拱肋灌注需要、不泌水、不离析、坍落度损失小等性能。

此外，钢管拱桥自密实混凝土灌注前，必须在拱上开设灌注孔、备用灌注孔、小排气孔及溢浆孔。由于大桥钢管拱桥灌注前存在主副拱非对称的线形偏差，钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注技术通过非对称泵送混凝土的方法，在灌注过程中实现了主副拱线型的调整，达到了灌注后全桥的对称性，保证了全桥美观。

本技术也适用于同类钢管混凝土浇筑的施工，不仅有效缩短施工工期，而且保证混凝土的密实性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是钢架拱桥实施例的结构主视图；

图2是钢架拱桥实施例的结构侧视图；

图3是主拱上灌注孔和备用灌注孔位置主视图；

图4是主拱上灌注孔和备用灌注孔位置侧视图；

图5是图3、图4中主拱上备用灌注孔放大图；

图6是图3、图4中主拱上灌注孔放大图；

图7是主拱上溢浆孔位置主视图；

图8是图7中主拱上溢浆孔放大图；

图9是主拱上排气孔位置主视图；

图10是本发明施工状态示意俯视图；

图11是本发明施工状态示意侧视图。

具体实施方式

参照图3至图11，本发明提供了一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，包括以下步骤：

S10分别在主拱21的四个拱脚20处以及椭圆管12的底部开设灌注孔14，并在各灌注孔14处连接注浆管和逆止阀，在主拱21矢高/2位置处设置备用灌注孔15，并在备用灌注孔15处连接备用注浆管和逆止阀，在主拱21的拱顶内设置分仓板23，所述分仓板23将各主拱21隔为两个分拱，在各所述分拱的顶部于拱顶分仓板23两侧各500mm的位置设置溢浆孔24，并在溢浆孔24处连接溢浆管；在每两道环形加劲肋分格的钢管仓的最高位置，沿所述主拱21管壁用磁力钻开设若干直径30mm小圆孔作为灌注过程中的排气孔25；

S11关闭拱脚20和主拱21上的逆止阀，临时堵塞主拱21上的排气孔25，通过输送泵从椭圆管12底部的灌注孔14向拱顶压注清水，清水至拱顶由溢浆孔24冒出后，连续压注直到排出的渣物明显减少，反转输送泵，将拱内水和渣物从输送泵排出，水和渣物排出干净后，通过输送泵从椭圆管12底部的灌注孔14向上注入稀水泥净浆，直到拱顶溢浆管有净浆冒出后，反转输送泵将水泥净浆排出；

S20完成主拱21钢管内壁清洗和润滑后，打开主拱21上的排气孔25，打开逆止阀，通过输送管道向椭圆管12内压注混凝土，同时通过附着式振动器进行同步振动，用木锤敲击主拱21拱脚20，待混凝土顶升至拱脚20处灌注孔14时停止压注，关闭椭圆管12注浆管的逆止阀；

S30将输送管道与四个主拱21拱脚20处的注浆管连通，开始主拱21混凝土的顶升压注，压注的同时通过排气孔25插入振动棒对管内混凝土进行振捣，主拱21混凝土压注速度控制在25～35 m³/h，当主拱21出现明显振动时减慢混凝土泵送速度，泵送压力控制在7～10MPa即可，待排气孔25有混凝土浆溢出时将排气孔25逐个用小木塞封堵严实，清洁人员及时用高压水枪将主拱21外侧的污染物清理干净；通过锤击的方法了解混凝土在各分拱内的高程，当同一主拱21的两分拱内的混凝土顶升高差超过2.5m时，调整泵送速度以减小顶升高差；

S40待混凝土顶升高度距离拱顶2m时，对同一根主拱21的两个半拱实施交替压注，每侧压注5分钟后间歇5分钟排气，混凝土顶升至拱顶溢浆管下时，从溢浆管向管内插入振动棒进行振捣，减少拱顶混凝土内的气泡，直到拱顶四根溢浆管口均冒出骨料均匀的混凝土时暂停灌注5分钟，然后继续灌注，如此补充5～8个行程后停止灌注，关闭主拱21拱脚20灌浆孔逆止阀。

S50待主拱21和椭圆管12内的混凝土强度达到7天龄期后方可切割注浆管，对注浆管孔内混凝土采用人工凿除的方式凿出对应主拱21或椭圆管12的钢板厚度，将结构钢板边缘用打磨机打磨平整，并设置一定的焊接坡口，将主拱21或椭圆管12上切出的圆孔范围的钢板按焊接要求打磨出金属光侧和平整的坡口后，通过结构钢板在原位焊接补平。

其中，所述混凝土由以下质量份数的组分组成：

水泥              330份

水                175份

砂                750份

石                995份

膨胀剂             40份

矿渣粉             60份

Ⅱ级粉煤灰         80份

减水剂             9.2份

其中，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，所述膨胀剂为UEA膨胀剂，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。上述配比的混凝土克服了钢管顶升灌注时拱内纵向加劲肋、径向加劲环、吊杆处竖向加劲环间距较密所产生的阻力的施工难题。钢管拱桥自密实混凝土的配合比是特殊设计的，满足和易性好、初凝时间符合拱肋灌注需要、不泌水、不离析、坍落度损失小等性能。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于包括以下步骤：

S10分别在主拱的四个拱脚处以及椭圆管的底部开设灌注孔，并在各灌注孔处连接注浆管和逆止阀，在主拱的拱顶处开设溢浆孔，并在溢浆孔处连接溢浆管，沿所述主拱管壁设置若干排气孔；

S20打开逆止阀，通过输送管道向椭圆管内压注混凝土，同时通过附着式振动器进行同步振动，待混凝土顶升至拱脚灌注孔时停止压注，关闭椭圆管注浆管的逆止阀；

S30将输送管道与四个主拱拱脚处的注浆管连通，开始主拱混凝土的顶升压注，压注的同时通过排气孔插入振动棒对管内混凝土进行振捣，待排气孔有混凝土浆溢出时将排气孔逐个封堵严实；

S40混凝土顶升至拱顶溢浆管下时，从溢浆管向管内插入振动棒进行振捣，直到拱顶溢浆管口冒出骨料均匀的混凝土。

2.根据权利要求1所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：所述步骤S10中，在主拱矢高/2位置处设置备用灌注孔，并在备用灌注孔处连接备用注浆管和逆止阀。

3.根据权利要求2所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：所述步骤S10和步骤S20间还包括步骤S11，所述步骤S11包括关闭拱脚和主拱上的逆止阀，临时堵塞主拱上的排气孔，通过输送泵从椭圆管底部的灌注孔向拱顶压注清水，清水至拱顶由溢浆孔冒出后，连续压注直到排出的渣物明显减少，反转输送泵，将拱内水和渣物从输送泵排出，水和渣物排出干净后，通过输送泵从椭圆管底部的灌注孔向上注入稀水泥净浆，直到拱顶溢浆管有净浆冒出后，反转输送泵将水泥净浆排出。

4.根据权利要求1所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：所述步骤S10中，在主拱的拱顶内设置分仓板，所述分仓板将各主拱隔为两个分拱，在各所述分拱的顶部设置溢浆孔，并在溢浆孔处连接溢浆管。

5.根据权利要求4所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：所述步骤S30中通过主拱四个拱脚处的灌注孔向各分拱内顶升压注混凝土时，通过锤击的方法了解混凝土在各分拱内的高程，当同一主拱的两分拱内的混凝土顶升高差超过2.5m时，调整泵送速度以减小顶升高差。

6.根据权利要求1所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：所述步骤S40中，待混凝土顶升高度距离拱顶2m时，对同一根主拱的两个半拱实施交替压注，每侧压注5分钟后间歇5分钟排气。

7.根据权利要求1所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：所述步骤S40中，拱顶溢浆管口冒出骨料均匀的混凝土时暂停灌注5分钟，然后继续灌注，如此补充5～8个行程后停止灌注，关闭主拱拱脚灌浆孔逆止阀。

8.根据权利要求1所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于：还包括步骤S50，步骤S50中待主拱和椭圆管内的混凝土强度达到7天龄期后方可切割注浆管，对注浆管孔内混凝土采用人工凿除的方式凿出对应主拱或椭圆管的钢板厚度，将结构钢板边缘用打磨机打磨平整，并设置一定的焊接坡口，将主拱或椭圆管上切出的圆孔范围的钢板按焊接要求打磨出金属光侧和平整的坡口后，通过结构钢板在原位焊接补平。

9.根据权利要求1所述的用于钢管拱桥自密实混凝土顶升灌注施工方法，其特征在于，所述混凝土由以下质量份数的组分组成：

水泥              330份

水                175份

砂                750份

石                995份

膨胀剂             40份

矿渣粉             60份

Ⅱ级粉煤灰         80份

减水剂             9.2份

其中，所述矿渣粉为S95级矿渣粉，所述膨胀剂为UEA膨胀剂，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。