论文部分内容阅读
摘 要：结合抚顺皇家海洋世界跨线桥110m提篮式双曲钢管混凝土拱顶升法泵送混凝土施工和质量控制方法，依据混凝土顶升的施工原理、顶升压力，分析影响因素改进混凝土配合比，设置止回装置和排气溢流孔，解决了钢管拱混凝土一次顶升的难题。
关键词：大跨度双曲拱型钢管；混凝土顶升；泵送混凝土
1 工程概况
抚顺皇家海洋世界跨线桥工程位于抚顺市高湾经济技术开发区，是连接沈抚公路与皇家海洋世界的重要通道和标志性建筑。本桥桥跨布置从北至南分别为22.115m连续箱梁、110m双曲提篮式钢管混凝土拱、+22.115的连续箱梁、+22m连续梁，大桥总长176.23m。
2 技术要求
根据设计要求，其中110m双曲提篮式钢管拱混凝土采用顶升法泵送混凝土施工。浇筑拱圈采用免振自密实微膨胀混凝土，混凝土设计强度为C50，每次浇筑一根弦管，两端对称进行。左右两拱肋同时灌注，先浇灌顶圈下钢管内混凝土，一次泵送到顶，形成完整拱圈下环。待下环混凝土达到设计强度80%后，采用同样方法，浇灌拱圈上环钢管混凝土。至此形成整体钢管混凝土拱圈后，同样浇筑缀板混凝土，使上下拱圈缀板混凝土共同受力。
3 钢管拱混凝土顶升施工技术要求
（1） 钢管拱混凝土是通过钢管对钢管内混凝土的箍套作用，使混凝土处于三项受压状态，使混凝土承受能力大为提高，所以管内混凝土质量直接影响拱的受力状况，因此钢管内混凝土质量要求非常严格；
（2） 管内混凝土不能出现断裂，空洞；
（3） 管内混凝土不能与管壁分离，脱粘；
（4） 一根管内混凝土的浇筑完成时间不得超过第一盘混凝土的初凝时间。混凝土必须连续浇筑一气呵成，待钢管内水泥砂浆完全排除后，钢管内混凝土稳压一定时间才拆除输送管进行其余钢管泵送。
4 钢管拱顶升混凝土施工工艺
4.1混凝土配合比设计要求
钢管拱顶升混凝土所采用的免振自密实微膨胀混凝土应满足下列规定：
（1）水泥必须使用符合国家现行标准《硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥》
（2）应选用河砂，其细度模数应大于2.6，含泥量应小于2.0%且不得含泥块。
（3）石子应选最大粒径不大于25mm且连续级配，针片状颗粒含量不宜大于5%，含泥量应小于0.5%且不得含泥块。
（4）必须采用双掺技术。
（5）混凝土配合比各参数应符合下列要求：
① 水胶比不应大于0.38，不宜大于0.35；
② 砂率：应选用37%-45%；
③ 膠凝材料总量：不应小于450㎏/m3且不应大于600㎏/m3；
④ 工作性指标要求：坍落度不应小于240mm，坍落度扩展度不应小于550mm，扩展中边差不应大于25mm，用倒置坍落筒测得的排空时间宜在5s-30s之间（最佳时间为10s-20s）不离析，不泌水；
⑤ 用水量：不应大于180㎏/m3不宜大于170㎏/m3。
4.2混凝土原材料使用
（1）混凝土用砂为沈阳开源产河砂，其技术指标符合JGJ52-2006。
（2）碎石采用辽阳产碎石，其技术指标符合JGJ52-2006。
（3）粉煤灰为国电康平1级灰，其技术指标符合GB/T1596-2005。
（4）外加剂为沈阳北方外加剂BFJ-1高效能泵送外加剂，其技术指标符合GB/T8076-2008。
（5）水泥为沈阳冀东水泥42.5级普通硅酸盐水泥，其技术指标符合GB/T175-2007。
（6）膨胀剂为沈阳建设科学研究院产膨胀剂，该膨胀剂在混凝土中建立0.2-0.7MPa的预压应力，这一压应力可大致可抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力。
4.3混凝土配合比选定
采用上述原材料，经过多次试验，最终选出配合比如下：
4.4工程工艺流程
编制作业指导书专业工序交结 钢管拱开口焊接进料管 安装闸阀 开放排气孔
输送泵车就位连接管路，检测混凝土坍落度 混凝土顶升，直拱顶部溢出水和砂浆
关闭闸阀 混凝土稳定拆除管路，移到下一拱口连续顶升混凝土。
4.5 顶升混凝土的浇筑施工
由于施工日期紧张，原设计规定的分三次浇筑的混凝土改为一次浇筑，混凝土总量为410m3。为保证一次顶升混凝土的成功，根据车辆及泵车的配备，故对混凝土配合比的初凝时间进行了调整，初凝时间由原来的6小时延续到10小时，以保证混凝土在浇筑完毕前最初泵入管内的混凝土不产生初凝，确保混凝土质量。
4.6混凝土顶升施工车泵要求
在混凝土顶升过程中，严格要求对顶的两个泵车同速顶升两边泵送混凝土的进度差不应超过两米，以免造成拱的失稳。
一切准备就绪后，顶升混凝土从泵送开始至全部浇筑完毕共计用7个小时，一次顶升成功。在整个顶升过程中泵车的最大顶力在16 MPa左右，比预计提前3小时完工，完全满足施工技术要求，使整个工程施工工期提前10天。
混凝土浇筑后经红外线检测完全符合要求。混凝土养生28天的抗压强度5组试件均达到C55以上，保证了工程质量，受到了施工方及建设单位的赞同。
5 混凝土顶升施工质量控制
（1）混凝土生产过程应包括对混凝土材料的计量、搅拌、混凝土拌合物出厂质量检验、运输、泵送等技术质量控制。
（2）混凝土拌制完毕，在搅拌地点应及时检验混凝土拌合物的工作性，随时抽取混凝土拌合物的坍落度是否满足要求。
（3）混凝土运输车装料至卸料过程中严禁任意加水，其搅拌筒一直保持转动。
（4）混凝土顶升过程中必须保证其连续进行，中断时间不得超过混凝土初凝时间。
（5）保证所有施工机具处于完好状态，能保证混凝土一次顶升成功
6结论
实践证明，经过缜密地配合比试验、科学的工序安排及严格按照施工工艺流程进行施工，钢管混凝土的顶升作业一定会得以顺利进行，并且取得了满意的效果，解决了顶升法施工技术中的一些难题。这里需要强调的一是要有科学的配合试验数据作为技术条件，二是在作业过程中一定要设置止回装置和排气溢流孔，保证施工的顺利进行。
参考文献
【1】 中国华北冶金建设总公司50m高钢管混凝土一次顶升浇筑施工技术 《建筑技术 2003》
【2】 陈宝春. 钢管混凝土拱桥施工问题研究[J ] . 桥粱建设，2002 （3） ：55 - 59.
【3】 中铁十一局大跨度转体，拱桥主弦钢管泵送混凝土施工技术 《石家庄铁道学院 2004》
【4】 《DB21 预拌混凝土技术规程》辽宁省地方标准
关键词：大跨度双曲拱型钢管；混凝土顶升；泵送混凝土
1 工程概况
抚顺皇家海洋世界跨线桥工程位于抚顺市高湾经济技术开发区，是连接沈抚公路与皇家海洋世界的重要通道和标志性建筑。本桥桥跨布置从北至南分别为22.115m连续箱梁、110m双曲提篮式钢管混凝土拱、+22.115的连续箱梁、+22m连续梁，大桥总长176.23m。
2 技术要求
根据设计要求，其中110m双曲提篮式钢管拱混凝土采用顶升法泵送混凝土施工。浇筑拱圈采用免振自密实微膨胀混凝土，混凝土设计强度为C50，每次浇筑一根弦管，两端对称进行。左右两拱肋同时灌注，先浇灌顶圈下钢管内混凝土，一次泵送到顶，形成完整拱圈下环。待下环混凝土达到设计强度80%后，采用同样方法，浇灌拱圈上环钢管混凝土。至此形成整体钢管混凝土拱圈后，同样浇筑缀板混凝土，使上下拱圈缀板混凝土共同受力。
3 钢管拱混凝土顶升施工技术要求
（1） 钢管拱混凝土是通过钢管对钢管内混凝土的箍套作用，使混凝土处于三项受压状态，使混凝土承受能力大为提高，所以管内混凝土质量直接影响拱的受力状况，因此钢管内混凝土质量要求非常严格；
（2） 管内混凝土不能出现断裂，空洞；
（3） 管内混凝土不能与管壁分离，脱粘；
（4） 一根管内混凝土的浇筑完成时间不得超过第一盘混凝土的初凝时间。混凝土必须连续浇筑一气呵成，待钢管内水泥砂浆完全排除后，钢管内混凝土稳压一定时间才拆除输送管进行其余钢管泵送。
4 钢管拱顶升混凝土施工工艺
4.1混凝土配合比设计要求
钢管拱顶升混凝土所采用的免振自密实微膨胀混凝土应满足下列规定：
（1）水泥必须使用符合国家现行标准《硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥》
（2）应选用河砂，其细度模数应大于2.6，含泥量应小于2.0%且不得含泥块。
（3）石子应选最大粒径不大于25mm且连续级配，针片状颗粒含量不宜大于5%，含泥量应小于0.5%且不得含泥块。
（4）必须采用双掺技术。
（5）混凝土配合比各参数应符合下列要求：
① 水胶比不应大于0.38，不宜大于0.35；
② 砂率：应选用37%-45%；
③ 膠凝材料总量：不应小于450㎏/m3且不应大于600㎏/m3；
④ 工作性指标要求：坍落度不应小于240mm，坍落度扩展度不应小于550mm，扩展中边差不应大于25mm，用倒置坍落筒测得的排空时间宜在5s-30s之间（最佳时间为10s-20s）不离析，不泌水；
⑤ 用水量：不应大于180㎏/m3不宜大于170㎏/m3。
4.2混凝土原材料使用
（1）混凝土用砂为沈阳开源产河砂，其技术指标符合JGJ52-2006。
（2）碎石采用辽阳产碎石，其技术指标符合JGJ52-2006。
（3）粉煤灰为国电康平1级灰，其技术指标符合GB/T1596-2005。
（4）外加剂为沈阳北方外加剂BFJ-1高效能泵送外加剂，其技术指标符合GB/T8076-2008。
（5）水泥为沈阳冀东水泥42.5级普通硅酸盐水泥，其技术指标符合GB/T175-2007。
（6）膨胀剂为沈阳建设科学研究院产膨胀剂，该膨胀剂在混凝土中建立0.2-0.7MPa的预压应力，这一压应力可大致可抵消混凝土硬化过程中产生的收缩拉应力。
4.3混凝土配合比选定
采用上述原材料，经过多次试验，最终选出配合比如下：
4.4工程工艺流程
编制作业指导书专业工序交结 钢管拱开口焊接进料管 安装闸阀 开放排气孔
输送泵车就位连接管路，检测混凝土坍落度 混凝土顶升，直拱顶部溢出水和砂浆
关闭闸阀 混凝土稳定拆除管路，移到下一拱口连续顶升混凝土。
4.5 顶升混凝土的浇筑施工
由于施工日期紧张，原设计规定的分三次浇筑的混凝土改为一次浇筑，混凝土总量为410m3。为保证一次顶升混凝土的成功，根据车辆及泵车的配备，故对混凝土配合比的初凝时间进行了调整，初凝时间由原来的6小时延续到10小时，以保证混凝土在浇筑完毕前最初泵入管内的混凝土不产生初凝，确保混凝土质量。
4.6混凝土顶升施工车泵要求
在混凝土顶升过程中，严格要求对顶的两个泵车同速顶升两边泵送混凝土的进度差不应超过两米，以免造成拱的失稳。
一切准备就绪后，顶升混凝土从泵送开始至全部浇筑完毕共计用7个小时，一次顶升成功。在整个顶升过程中泵车的最大顶力在16 MPa左右，比预计提前3小时完工，完全满足施工技术要求，使整个工程施工工期提前10天。
混凝土浇筑后经红外线检测完全符合要求。混凝土养生28天的抗压强度5组试件均达到C55以上，保证了工程质量，受到了施工方及建设单位的赞同。
5 混凝土顶升施工质量控制
（1）混凝土生产过程应包括对混凝土材料的计量、搅拌、混凝土拌合物出厂质量检验、运输、泵送等技术质量控制。
（2）混凝土拌制完毕，在搅拌地点应及时检验混凝土拌合物的工作性，随时抽取混凝土拌合物的坍落度是否满足要求。
（3）混凝土运输车装料至卸料过程中严禁任意加水，其搅拌筒一直保持转动。
（4）混凝土顶升过程中必须保证其连续进行，中断时间不得超过混凝土初凝时间。
（5）保证所有施工机具处于完好状态，能保证混凝土一次顶升成功
6结论
实践证明，经过缜密地配合比试验、科学的工序安排及严格按照施工工艺流程进行施工，钢管混凝土的顶升作业一定会得以顺利进行，并且取得了满意的效果，解决了顶升法施工技术中的一些难题。这里需要强调的一是要有科学的配合试验数据作为技术条件，二是在作业过程中一定要设置止回装置和排气溢流孔，保证施工的顺利进行。
参考文献
【1】 中国华北冶金建设总公司50m高钢管混凝土一次顶升浇筑施工技术 《建筑技术 2003》
【2】 陈宝春. 钢管混凝土拱桥施工问题研究[J ] . 桥粱建设，2002 （3） ：55 - 59.
【3】 中铁十一局大跨度转体，拱桥主弦钢管泵送混凝土施工技术 《石家庄铁道学院 2004》
【4】 《DB21 预拌混凝土技术规程》辽宁省地方标准