CN106835998A - 一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，包括在拱形管拱顶处设置出浆管，还包括：(1)拱形管的两对灌注口均以出浆管为中线对称，每对灌注口均包括以拱形管特定横截面为中间分界面的上灌注口和下灌注口，上灌注口低于下灌注口，横截面的最高点直线距离为L/2，L为拱形管的跨径；(2)在拱脚处设有排气管；(3)通过两个下灌注口同时向横截面至拱脚段的拱形管内灌注混凝土，当灌入的混凝土填充超过上灌注口后，将泵送管由下灌注口转接至上灌注口，待出浆管冒出混凝土后停止混凝土的灌注，灌注所用的混凝土为机制砂自密实混凝土或者河砂自密实混凝土。本发明大大减少了传统灌注工艺中常出现的堵管、爆管事故，提高了钢管混凝土拱桥的强度。

Description

一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺

技术领域

本发明属于混凝土灌注技术领域，尤其涉及一种拱桥钢管内的混凝土灌注工艺。

背景技术

钢管混凝土结构自20世纪60年代初就已引入我国，最近二十几年我国在钢管拱应用方面发展较快，许多大跨度的桥梁设计采用了钢管拱技术。因其具有以下优点：形态优美，跨度大，施工简便，抗震、抗压、抗裂性能显著提高。钢管拱混凝土充分利用了钢管的套箍作用，其抗压、抗裂性能显著提高。三向应力混凝土的主要特性是强度高，变形性好，在外荷载作用下，由于钢管约束其内部核心混凝土的横向变形，使在三向应力作用下的核心混凝土的强度比普通浇注的混凝土提高了2-3倍。目前对于拱桥钢管内混凝土的灌注通常是在拱形钢管的两端开始灌注，即在两拱脚端处分别开设压浆灌注孔，采用顶升式灌注，将混凝土从拱形管的两个底端(拱脚)向上灌注，并在拱形钢管拱顶设置有排浆管用于排除空气、水分及多余混凝土。例如在我国，自1990年国内建成第一座钢管混凝土拱桥以来，无论是钢管混凝土拱桥还是钢管混凝土劲性骨架混凝土拱桥，管内混凝土一直采取由拱脚(拱形管的两个底端)至拱顶自下而上的连续灌注工艺，四川合江一桥(又称波司登大桥)采用了真空辅助灌注工法，但在灌注方式上仍采用自下而上的施工工艺。受内法兰、加劲肋等内部构造及混凝土配合比的影响，经常出现管壁与混凝土的局部脱空现象，且采用自下而上连续灌注的传统工艺，因顶升压力大，一些钢管混凝土拱桥在混凝土灌注过程中还容易出现爆管的事故。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，采用该工艺对钢管拱进行混凝土灌注，大大减少了传统灌注工艺中常出现的堵管、爆管事故，提高了钢管混凝土拱桥的灌注效率和混凝土密实度。

本发明的技术方案如下：

一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，包括在拱形管拱顶处设置竖直向上的出浆管，以使出浆管将拱形管划分为左右对称的两个弧形段，还包括以下施工步骤：

(1)在拱形管的两个弧形段上各开设一对灌注口，并让两对灌注口均以出浆管为中线呈镜像对称，每对灌注口均包括以拱形管特定横截面为中间分界面的上灌注口和下灌注口，上灌注口低于下灌注口，其中两对灌注口在拱形管上的开设位置需满足以下条件：

两对灌注口的所述拱形管特定横截面的最高点直线距离为L/2，L为拱形管的跨径；

(2)在拱形管的拱脚处设有竖直向上的与拱形管相通的排气管；

(3)通过两个下灌注口同时向所述横截面至拱脚段的拱形管内灌注混凝土，当灌入的混凝土填充超过上灌注口后，将用于灌注混凝土的泵送管由下灌注口转接至上灌注口，实现上顶灌注，待所述出浆管冒出混凝土后停止混凝土的灌注。灌注所用的混凝土为机制砂自密实混凝土或者河砂自密实混凝土。

进一步地，所述灌注口开设在拱形管的外缘且关于所述横截面对称。

进一步地，所述泵送管与所述上灌注口和下灌注口相接的管段呈V型，且其夹角为120度到150度，该呈V型的管段与所述拱形管位于同一平面内，管段的入口朝拱形管的两端设置。

进一步地，所述出浆管高度不小于2米。

进一步地，所述排气管设置在所述拱形管的外缘。

进一步地，所述排气管上方的开口端焊接覆盖有厚度不小于16mm的盖板，所述盖板上开设有与所述排气管同轴的排气孔。

进一步地，通过两个下灌注口同时向所述横截面至拱脚段的拱形管内灌注混凝土，当混凝土超过上灌注口而未填满下灌注口时，将用于灌注混凝土的泵送管由下灌注口转接至上灌注口，实现上顶灌注，待所述出浆管冒出混凝土后停止混凝土的灌注。

进一步地，灌注所用的混凝土为机制砂自密实混凝土或者河砂自密实混凝土。

本发明的有益效果：本发明充分利用钢管拱的构造特点采用下灌上顶的灌注工艺施工。由于L/4横截面处至拱脚段倾斜度大，因此采用下灌方式灌注混凝土，不但大大减小了灌注混凝土所需的输送压强，还合理地利用了混凝土本身所具有的流动自密实性和自重来确保混凝土灌注后的密实度和强度；在L/4横截面至拱顶段的拱形管相对平缓，特采用泵送管(输送管)顶升压力实现混凝土的灌注，确保灌注后混凝土的密实度，提升强度，大大减小管壁与混凝土的局部脱空现象的出现，显著减少了传统灌注工艺中常出现的堵管、爆管事故；并进一步地采用自密实混凝土，利用其良好的流动性和工作性，提高灌注成型后的钢管混凝土拱桥的强度，防止局部脱空等不良状况的出现，同时其施工效率高，灌注后的混凝土密实性好。

附图说明

图1为本发明原理示意图。

图2为排气管及盖板结构示意图。

图3为下灌注口和上灌注口接替灌注时混凝土已填充位置高度示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，包括在拱形管1的拱顶处设置竖直向上的出浆管2，该工艺还包括以下施工步骤：

(1)在拱形管1的左右两个弧形段上各开设一对灌注口，并让两对灌注口均以出浆管2为中线呈镜像对称，每对灌注口均包括以拱形管特定横截面5为中间分界的上灌注口3和下灌注口4，上灌注口3低于下灌注口4，其中两对灌注口在拱形管1上的开设位置需满足以下条件：

两对灌注口的所述拱形管特定横截面5的最高点直线距离为L/2，L为拱形管的跨径；亦即上灌注口3和下灌注口4分别位于拱形管特定横截面5的两侧，所述拱形管特定横截面5最高点与拱形管1的拱脚内壁之间的水平距离为L/4。

(2)在拱形管1的拱脚处设有竖直向上的与拱形管相通的排气管6，用于排除位于L/4处的横截面至拱脚段拱形管1内部的空气，以防止内部出现气隙缺陷，同时可以排除部分浆水，提升混凝土整体密实度和强度。

(3)通过两个下灌注口4同时向所述横截面5至拱脚段的拱形管1内灌注混凝土，当灌入的混凝土填充超过上灌注口3后，将用于灌注混凝土的泵送管7由下灌注口4转接至上灌注口3，实现上顶灌注，待所述出浆管2冒出混凝土后停止混凝土的灌注。灌注所用的混凝土为机制砂自密实混凝土或者河砂自密实混凝土，采用本发明的工艺辅以使用该种混凝土，可很好地实现管内混凝土的下灌工艺，大大提高钢管混凝土拱桥的密实度和工作强度。

图1中的直线箭头表示混凝土输送流动方向，弯曲的箭头代表空气逸出示意方向。

进一步地，所述灌注口，即上灌注口3和下灌注口4均开设在拱形管1的外缘(即拱形管垂直于拱形管1立面的方向投影的大圆弧轮廓曲线)，并且上灌注口3和下灌注口4关于所述横截面5对称，两个灌注口配合灌注后的混凝土更加密实，灌注效率更高。

进一步地，所述泵送管7与所述上灌注口和下灌注口相接的管段呈V型，且其夹角为120度到150度，该呈V型的管段与所述拱形管1位于同一平面内，管段的入口朝拱形管1的两端设置，以便混凝土顺利流入。

进一步地，所述出浆管高度为2m或以上，在该高度下，可保证拱形管1内的混凝土在一定自重压力下更为密实，提高强度。

进一步地，所述排气管6设置在所述拱形管1的外缘，以便于充分排气，尽可能防止混凝土外渗，因此排气管6可以根据需要宜做得较小。

进一步地，如图2所示，所述排气管6上方的开口端焊接覆盖有厚度不小于16mm的盖板8，所述盖板8上开设有与所述排气管6同轴的排气孔9，以使混凝土在进入排气管6内时，在盖板8的压迫下冒浆、逸出空气和部分水，提高强度，防止局部脱空。

进一步地，通过两个下灌注口4同时向所述横截面5至拱脚段的拱形管1内灌注混凝土，当混凝土超过上灌注口3而未填满下灌注口4(如图3水平线所示位置处，箭头表示混凝土输送方向)时，将用于灌注混凝土的泵送管7由下灌注口4转接至上灌注口3，实现上顶灌注，待所述出浆管2冒出混凝土后停止混凝土的灌注，可较好地确保管内混凝土灌注的连续性和密实性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，包括在拱形管拱顶处设置竖直向上的出浆管，出浆管将拱形管划分为左右对称的两个弧形段，其特征在于，还包括以下施工步骤：

(1)在拱形管的两个弧形段上各开设一对灌注口，并让两对灌注口均以出浆管为中线呈镜像对称，每对灌注口均包括以拱形管特定横截面为中间分界面的上灌注口和下灌注口，上灌注口低于下灌注口，其中两对灌注口在拱形管上的开设位置需满足以下条件：

两对灌注口的所述拱形管特定横截面的最高点直线距离为L/2，L为拱形管的跨径；

(2)在拱形管的拱脚处设有竖直向上的与拱形管相通的排气管；

(3)通过两个下灌注口同时向所述横截面至拱脚段的拱形管内灌注混凝土，当灌入的混凝土填充超过上灌注口后，将用于灌注混凝土的泵送管由下灌注口转接至上灌注口，实现上顶灌注，待所述出浆管冒出混凝土后停止混凝土的灌注；

灌注所用的混凝土为机制砂自密实混凝土或者河砂自密实混凝土。

2.根据权利要求1所述钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，其特征在于：所述灌注口开设在拱形管的外缘且关于所述横截面对称。

3.根据权利要求2所述钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，其特征在于：所述泵送管与所述上灌注口和下灌注口相接的管段呈V型，且其夹角为120度到150度，该呈V型的管段与所述拱形管位于同一平面内，管段的入口朝拱形管的两端设置。

4.根据权利要求1所述钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，其特征在于：所述出浆管高度不小于2米。

5.根据权利要求1所述钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，其特征在于：所述排气管设置在所述拱形管的外缘。

6.根据权利要求5所述钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，其特征在于：所述排气管上方的开口端焊接覆盖有厚度不小于16mm的盖板，所述盖板上开设有与所述排气管同轴的排气孔。

7.根据权利要求1所述钢管混凝土拱桥管内混凝土下灌上顶工艺，其特征在于：通过两个下灌注口同时向所述横截面至拱脚段的拱形管内灌注混凝土，当混凝土超过上灌注口而未填满下灌注口时，将用于灌注混凝土的泵送管由下灌注口转接至上灌注口，实现上顶灌注，待所述出浆管冒出混凝土时停止混凝土的灌注。