拱肋钢管混凝土泵送施工方案.docx
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拱肋钢管混凝土泵送施工方案
1.工程概况
1.1资阳市沱江三桥主桥设计为60+180+60m飞燕式提篮钢管砼拱桥，主桥长300m，吊杆间距为5m，拱肋向内倾斜11.5°，拱顶横向间距为20.10m，拱脚横向间距为38.043m，拱轴线采用悬链线，计算跨径180m，拱肋矢跨比为1/4，计算矢高f=45m（面内），拱轴系数m=1.5，横桥向设置两片倾斜拱肋，通过横撑连接形成提篮外形。
每一拱肋为4×φ965钢管混凝土构件，用腹杆连接上下弦管形成桁架，用平联将两片桁架连接为一体，组成一条拱肋。
拱肋断面外形尺寸2.35m（宽）×3.9m（高）。
弦管采用φ965×16（20）mmQ345qD的直缝焊接管，腹杆及平联采用φ406×12mmQ345qD无缝钢管。
上下弦管内灌注C50微膨胀混凝土，共计1108.2m3，单根钢管最大灌注量151.3m3。
1.2边跨采用钢筋混凝土结构体系。
边拱拱轴线采用悬链线，其计算跨径L＝60.0m（悬链线坐标计算跨径取120m），计算矢高f＝14.84808m（面内），矢跨比f/L＝1/8.082。
横桥向设置两片倾斜拱肋，拱肋的内倾角为11.50°。
在边拱拱肋内设置型钢骨架，型钢骨架采用钢管混凝土桁架形式，桁架截面高3.9m，宽3.6m。
主管采用φ406×16mmQ345qD无缝钢管；腹板采用∠125×125×12、∠80×80×10的角钢，平联采用∠70×70×8的角钢,均采用Q235B钢材；节点板均采用12mm厚的Q345qD钢板。
主管内灌注C50微膨胀混凝土，共计约120m3，单根钢管约7.5m3。
2.编制依据
2.1《资阳市沱江三桥施工图设计》
2.2《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28：
90）
2.3《钢管混凝土结构设计与施工方案》（JCJ1—89）
2.4《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2004）
2.5《自密实高性能混凝土技术规程》（DBJ13-55-2004）
2.6《钢管混凝土结构技术规程》（DBJ13-51-2003）
2.7《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2011）
2.8《泵送混凝土施工技术规程》（YBJ220-90）
2.9《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GBJ146-90）
2.10《混凝土外加剂应用技术规范》（GBJ119-88）
2.11《混凝土外膨胀标准》（JC476-1998）
3.施工工艺综述
3.1钢管混凝土灌注是钢管拱桥施工一道关键工序，保证钢管混凝土灌注质量是保证钢管混凝土拱肋安全受力的一个关键环节。
钢管混凝土用输送泵泵送顶升法灌注，必须保证顺利进行，一气呵成。
为使钢管混凝土在灌注后达到密实，并具有收缩补偿性，混凝土强度满足设计要求，必须在混凝土的试配、制作、钢管混凝土的灌注等方面，精心组织，科学施工。
3.2根据对称均衡的加载原则，以拱顶为对称中线组织钢管混凝土的灌注施工。
为保证拱肋混凝土的密实性，采用拱肋两端泵送浇筑钢管混凝土的泵送顶升压注方法，灌注时由输送泵将混凝土连续不断地自下而上压入钢管拱肋内，且不需振捣，直至管顶冒出混凝土使管内混凝土密实为止。
4.施工计划和总体布置
4.1施工计划和施工流程
拱肋单根钢管泵送混凝土量最大151.3m3，拱肋单根钢管混凝土灌注计划8小时完成。
灌注时间选择在一天中最低气温时段进行。
根据设计要求，拱肋钢管混凝土灌注按以下流程施工：
内侧下弦钢管→内侧上弦钢管→外侧下弦钢管→外侧上弦钢管，每根管混凝土灌完后，待混凝土强度达到设计值的85%时，才能进行下一根管混凝土灌注。
4.2主要机具设备
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
高压输送泵
HBT60C
台
4
2台备用
2
混凝土罐车
10m3
辆
6
确保连续供料，一辆备用
3
电焊、切割机
台
2
4
吊车
25t
台
1
5
装载机
50型
台
1
6
发电机
120KW
台
2
东、西岸各1台备用
7
高压水枪
把
2
8
土工布
m2
4600
9
对讲机
个
4
10
全站仪
台
2
11
榔头
把
4
敲击钢管
12
高压潜水泵
台
4
13
泵管
m
400
另配相应接头
14
冒浆管
个
20
15
压浆管
个
20
16
截止阀
个
5
17
混凝土捣固器
台
4
18
混凝土站
座
2
同时拌和或备用
4.3劳动力安排
序号
工种
数量
工作岗位
1
总指挥
1
指挥、协调
2
质量负责人
2
质量控制
3
现场施工负责人
1
施工组织
4
试验负责人
1
混凝土质量控制
5
安全员
2
安全管理
6
测量员
4
监测拱座位移、轴线横向偏移、拱肋高程、对称点高差
7
拌和站操作人员
3
8
罐车驾驶员
10
9
输送泵操作手
2
10
混凝土运输联络
2
记录混凝土数量
11
输送泵管安拆、清洗工
10
12
关闭截止阀人员
2
13
钢管降温
2
14
钢管拱表面清洗
2
15
电工
2
4.4施工准备
4.4.1原材料的选择
材料名称
厂家、产地
材料品种
材料规格
水泥
星船城重龙水泥
P.O
42.5R
粉煤灰
内江发电总厂
Ⅰ级
砂
四川宜宾南溪三江砂石场
天然砂
中砂
石
资阳临江寺砂石场
碎石
5～20mm
膨胀剂
四川宜宾鑫荣建材有限公司
混凝土膨胀剂
外加剂
四川三三科技
聚羧酸缓凝减水剂
水
饮用水
拌和水
所有原材料应按要求进行进场检验，项目部质检人员和试验人员应严格按相应规范及标准对材料进行分批抽检把关，并按规定做好水泥、粉煤灰、外加剂、膨胀剂的验收、报检、仓储防潮工作。
4.4.2C50微膨胀混凝土配合比确定
4.4.2.1C50微膨胀混凝土配制要求
为保证混凝土能充满钢管、密实，混凝土必须具有无收缩补偿的性能，即微膨胀性。
钢管混凝土的特殊施工工艺，要求混凝土在不加振捣的情况下自密实成型具有低气泡、高流动性，在设计混凝土配合比的过程中碎石应稍微呈悬浮状态，不能下沉，而且还要防止离析。
为能连续泵送，要求混凝土具有延后初凝的性能，可泵性好。
4.4.2.2C50微膨胀混凝土配合比的确定
委托四川交大工程检测咨询有限公司做的混凝土配合比设计如下：
序号
名称
技术指标
每m3混凝土用料量（Kg）
1
水泥
P.O42.5R
349
2
粉煤灰
Ⅰ级
96
3
天然砂
中砂
743
4
碎石
5～16mm
321
16～26.5mm
749
5
膨胀剂
34
6
外加剂
11.496
7
水
158
8
水胶比
0.33
9
坍落度
230mm
10
工作性
良好
11
凝结时间
初凝
41h42min
终凝
43h43min
12
扩散度
450mm
4.4.2.3混凝土技术要求
（1）坍落度22～24cm，扩散度420～620mm
（2）倒置坍落度筒拌和物流空时间15～25s
（3）坍落度损失1h≤10mm（损失量）
（4）初凝时间≥15h混凝土扩散度观测
（5）不粘稠、不泌水、不引气。
拌和物经时8小时后，仍具有良好的重塑性和可泵性。
（6）混凝土水中28d膨胀率要求2×10-4
（7）试配强度：
fcuo=fcuk+1.645σ=50+1.645×6=59.87MPa
4.4.3压注管、排气孔、冒浆孔的安设
4.4.3.1压注管设置
根据泵压能力，现场顶升高度45m，拱脚5m段钢管内设有钢筋笼、钢管拱接头内加劲肋密集及接头内法兰孔径缩小，阻力太大的特点，压注孔分别对称安设在桥面以上1.0m处（备用压注孔安设在距吊杆6、吊杆6＇沿拱轴线拱脚方向1m处，待混凝土全部完成并达到强度之后对局部混凝土不密实之处进行补浆），压浆孔轴线与拱轴线夹角为35º，压浆孔设有接管法兰和逆止阀，压浆管和备用压注孔均采
用Φ150×10×700mm钢管。
4.4.3.2排气孔、冒浆孔设置
为保证顶升砼的顺利进行，从拱顶沿拱脚方向按20m间距设置竖向排气孔，排气孔采用Φ40×8×100mm钢管，在拱顶设置Φ152×10×1500mm的冒浆钢管同时兼作排气管，以保证压注砼均匀密实。
排气孔流出混凝土后立即用木楔封堵。
冒浆管设置
压注管设置图
4.4.4输送泵选择
为了保证混凝土生产速度能满足每侧砼泵送的施工需要，混凝土供应采用自建拌和站和联系商品混凝土供应站备用；采用4台地泵；地泵型号为HBT60C，其泵送能力60m3/h，最大泵送压力16.5Mpa，最大输送水平距离为700m，垂直高度为150m；为保证砼压注一次成功，混凝土地泵东岸安在边跨下游侧，西岸安在边跨上游侧，对称安装，共2台，另外两岸各备用1台地泵，以防止意外机械事故的发生。
东、西两岸每根拱肋各需配置Φ125mm混凝土泵管约300m和4个逆止阀及根据施工需要配齐各种型号的弯管接头，另外于泵机料口应设有防雨棚。
4.4.5其它准备
4.4.5.1施工前组织所有参加人员进行技术交底，做到人人心中有数，并有交底记录。
4.4.5.2施工前要组织有关人员进行砼泵管的接拆训练，保证在施工中每个接口的拆装在规定的时间内完成。
4.4.5.3各种原材料特别是混凝土外加剂应准备充足，进场时须附技术证明书和出厂合格证，进场后试验部门应予以抽检，合格后方可使用。
4.4.5.4沿钢管拱拱肋铺设施工用水管道，以作混凝土施工时降温，溢出混凝土冲洗及泵送前湿润冲洗泵管和拱肋钢管之用。
4.4.5.5混凝土泵送顶升前，现场各机械设备特别是对拌和站、输送泵进行全面检查和维修。
4.4.5.6钢管拱泵送砼前要详细的钢管拱拱肋线型测量资料，并在拱脚、L/4、跨中拱顶位置做好标记，以便在泵送砼过程中监测拱肋位置变化。
4.4.5.7混凝土泵送根据实际进度提前做好气温测定工作，选择当日气温较低时间进行，以减小混凝土坍落度损失。
4.4.5.8拱上脚手架、安全网等安全设施必须全部到位，高空作业人员必须系安全带。
4.4.9现场进行拱肋钢管接头焊接，应在监理工程师监督下进行超声波检测焊缝，质量合格后方可进行混凝土泵送。
5.拱肋钢管混凝土泵送顶升施工
5.1钢管混凝土泵送顶升施工工艺流程
5.1.1工艺流程
施工准备→压注清水湿润输送泵管→泵送高标号砂浆→对称泵送C50微膨胀混凝土→从拱顶排浆孔振捣混凝土→关闭逆止阀→清洗泵管完成泵送。
5.1.2拱肋钢管混凝土灌注顺序
内侧下弦钢管→内侧上弦钢管→外侧下弦钢管→外侧上弦钢管。
每根管灌注完成后，待混凝土强度达到设计强度的85%后再灌注下一根钢管混凝土。
5.2钢管混凝土泵送顶升工艺方法及要点
5.2.1泵送设备的配置
5.2.1.1泵送设备及其能力要求
每次泵送均在两端各布置1台高压固定式输送泵同步进行泵送，每台泵车综合平均泵送能力30m3/h，考虑其他因素，拱肋单根钢管计划8小时完成泵送。
输送泵的泵压一般在8MPa左右，不能超过16MPa，防止爆管。
综合以上因素，选用4台HBT-60C型高压固定式混凝土输送泵作为泵送机械，其中2台（东、西岸各1台）作为备用。
5.2.1.2运输车辆配备
共配备6辆10m3混凝土罐车，东岸2台，西岸3台，1台备用，随时根据施工实际情况做出调整，以保证钢管混凝土连续压注。
5.2.1.3混凝土搅拌设备
设2座拌和站，在开始搅拌前，对所有搅拌设备、发电设备和供水设备进行施工前全面检验调试，认为具备施工能力后才开始进行施工。
根据混凝土供应实际情况，2座拌和站同时供料或1座拌和站备用。
5.2.1.4配备2台高压水枪，钢管降温淋水和混凝土从排气孔、冒浆孔流出后，随时清洗钢管。
5.2.2泵管的布置
泵管采用直径为125mm高压管，派专职技术人员进行排定，在压浆孔位置及管道线路上，搭设支架专门用于架设混凝土输送泵管，保证管道的稳固性，并尽量减少弯头，在泵管对接前，仔细检查管内壁是否清洁，接头和密封圈是否完好，以确保不会在泵送过程中发生堵塞、爆裂和泄露现象，对接好后，对泵管还要逐节检查，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。
另外，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。
泵管安装好后，禁止人员在泵管上行走。
在混凝土灌注前，应在压浆管上设置防回流截止阀，并对压浆管与拱肋钢管及法兰盘接口的焊缝作加强处理。
5.2.3泵管水密试验及管内废渣清除
泵送混凝土前将压浆管上的防止回流截止阀关闭，在输送泵料斗内装清水泵送，检查泵管是否有漏气现象，另外，用清水从拱顶排气管注入，对钢管内所有废渣及锈迹完全清洗，并由拱脚排渣孔（拱脚钢管封闭时预留一直径10cm的圆孔作排渣孔）排出，清洗完后封固排渣孔。
5.2.4泵送砂浆
在泵送混凝土之前先泵送2m3砂浆湿润泵管，主要作用是湿润管道减小混凝土泵送阻力，注意砂浆不得进入钢管拱内。
5.2.5泵送C50微膨胀混凝土
压注时间选择一天中温度较低时段进行，拱肋采取全跨度从两侧拱脚处对称地连续压注，并在第一盘拌制混凝土初凝前全部完成。
泵送压注时按照如下步骤及要求进行：
5.2.5.1混凝土拌制时各种组成材料应计量准确，外加剂宜采用液体，如用粉剂宜拌制成均匀溶液加入拌和，每盘净拌时间不少于2min。
5.2.5.2泵送混凝土拌制时，试验室应有专门人员值班，并随时根据收集实际含水量等施工条件的变化适当调整施工配合比。
5.2.5.3混凝土坍落度控制在22～24cm，扩散度420～620mm，且无离析、泌水现象，严禁向罐车内加水，以防止造成质量事故；对不合格的混凝土，应立即退回搅拌站并通知搅拌站采取相应调整措施进行控制。
5.2.5.4钢管拱肋混凝土施工应选择在常温下进行，施工时备好土工布、水管等，土工布铺在钢管拱上，以做好养护准备，并防止突然升温，给浇筑带来不利影响，混凝土顶升时，应测量钢管表面温度，如温度过高，须在钢管表面覆盖土工布洒水降温。
5.2.5.5拱肋混凝土由高压固定泵自拱脚压注管自下而上灌注，无需振捣，开始泵送时，泵机应处于低速压送状态，并注意观察泵的压力和各种部件工作情况，待压送顺利后方可提高压送速度。
5.2.5.6泵送混凝土的压送顶升应连续进行，尽量避免停泵，当混凝土供应不足时，宜降低压送速度，以免中断。
5.2.5.7当混凝土压送困难时，泵压升高，管路产生震动时，不可以勉强压送，应对管路进行检查，并放慢压送速度或使泵反转，以防堵塞。
5.2.5.8压送混凝土时，料斗应装满混凝土，在混凝土压送过程中，如吸入空气，应立即反泵，将混凝土抽回到料斗内，待除去空气后改为正转。
5.2.5.9当输送泵被堵塞时，可以木槌敲击管路，找出堵塞管段，关闭防回流截止阀，待混凝土泵卸压后拆卸堵管管段，取出堵管混凝土杂物，并检查其余管道无堵塞后才可接管。
重新压送混凝土时，应打开防回流截止阀再行泵送。
5.2.5.10钢管混凝土泵送时，应严格遵循拱肋两边对称施工要求，防止一边上升过快引起拱肋纵向震动。
可通过混凝土产量、混凝土泵送量及敲击检查结果等来判断，两岸管内混凝土高度差不超过1m。
泵送时必须利用对讲机随时联系，以保证两端混凝土顶升速度同步对称。
5.2.5.11当拱顶排浆孔有浆排出时，放慢泵送速度，每泵一下需停一下，并人工配合用竹竿等在排浆孔抽插，使多余的气体和浆液排出，直到干净混凝土（排气管内排出的混凝土浓度与泵送混凝土浓度相同）溢出为止，然后稳压，关闭止回闸阀。
然后清洗拱肋钢管表面和泵管。
5.2.5.12泵送过程中随时观察泵送压力，发现泵送困难不能很快处理时及时换用备用接头。
5.2.5.13钢管混凝土在达到设计强度85%前，需间隔2～3小时对钢管表面进行浇水降温。
5.2.6施工关键控制点
5.2.6.1钢管混凝土必须连续进行，不得中断。
5.2.6.2灌注混凝土时要求纵向严格对称进行，泵压过程中注意泵的压力和扬程，泵的压力一般控制在16MPa以下。
5.2.6.3拱肋钢管泵送时，需确保管内混凝土初凝前完成。
5.2.6.4钢管内混凝土达到设计强度50%以上时，即可拆除钢管上的灌注孔、排气孔，所有的孔都应用原切割下来的钢板焊接封闭，切割、焊接时，需做好降温处理，避免烧伤混凝土，孔封闭应平整光滑，不突出和漏焊。
5.2.6.5待钢管内混凝土达到设计强度85%后，检查钢管混凝土是否密实，管内混凝土浇筑质量，采用超声波检测。
5.3测量与控制
5.3.1管内混凝土达到标高的测量
5.3.1.1混凝土达到标高的测量，以控制两岸对称加载。
5.3.1.2设专人记录混凝土数量，两岸随时通气，力争两岸压注速度相同。
5.3.1.3利用拱肋上吊杆锚具的对称性，拱上人员用锤敲击钢管，凭声音判断混凝土已达到的位置，并用对讲机与相关人员联络，判断两岸混凝土的对称性，当对称半跨超过1m时，进度快的一侧暂停泵送，等到进度满足要求后再进行。
5.3.2拱轴线偏位测量
利用全站仪和拱肋轴线上缘刻的标志点进行拱肋轴线偏位测量。
每根钢管混凝土灌注前、灌注至1/4、完成时、完成12个小时时、完成24小时时，共5个工况进行测量。
并做好记录。
拱轴线观测采用拱脚、1/4跨径、拱顶共5个断面进行观测。
5.3.3拱肋标高测量
5.3.3.1标高测量的目的在于掌握混凝土灌注过程中拱肋标高变化情况，特别是在灌注至1/4跨前后拱顶的上升和1/4跨附近拱肋的下沉情况。
5.3.3.2利用全站仪和拱轴线上缘标志点进行观测标高，每根钢管混凝土灌注前、灌注至1/4、完成时、完成12个小时时、完成24小时时，共5个工况进行测量，并做好记录。
拱轴线观测采用拱脚、1/4跨径、拱顶共5个断面进行观测。
5.4钢管拱肋混凝土压注质量检测标准
检查项目
规定值或容许偏差（mm）
混凝土强度（MPa）
符合设计要求
轴线横向偏位
L≤60m
10
60m＜L≤200m
50
L＞200m
L/4000
拱圈高程
L/3000
对称点高差
L/3000
6.钢管混凝土质量检测方法及补强
待拱肋混凝土强度均达到设计强度的85%后及过后2个月左右时间内，检查钢管混凝土是否密实。
管内混凝土的浇筑质量检查方法有三种：
（1）锤击敲打，可探明部位；
（2）钻小孔取样，采用磁力电钻，钻孔直径22mm；（3）超声波无损检测。
本项目主要采取第（3）种方法检测，对不密实部位，应采用钻孔压浆法压注与混凝土等强度的微膨胀水泥浆进行补强，然后将钻孔补焊封闭。
7.质量保证措施
7.1树立“质量第一、信誉第一”的思想，以优良工程为目标，严格按照有关技术标准、设计文件及操作规程施工。
7.2建立质量保证体系：
建立公司、项目部、班组三级质量管理网络，配备检测仪器，经专业单位检验合格后才能使用，收集检验资料，对检验评定表格要及时填写，做到齐全、正规、完备。
7.3质量保证措施
7.3.1施工前要组织有关人员对钢管拱及施工的机械设备进行全面检查，确保泵送施工的连续性。
7.3.2顶升施工时，拱肋两侧两均应派专人负责检查顶升长度，确保两侧对称同步加载，两侧顶升长度相差不宜大于1m。
7.3.3质检人员要认真检查已顶升部位的砼是否密实，发现异常及时向有关部门汇报，并及时作相应处理。
7.3.4拌和人员要严格按已确认的配合比施工，控制好砼和其各组成材料的质量，施工过程中按要求留有足够的试件，二次砼出料坍落度测试，并做好值班记录。
7.3.5砼顶升过程中，测量人员应随时对钢管拱的变形和拱座进行测控。
发现异常情况应及时通知现场负责人。
7.3.6当拱肋内砼强度达到设计强度后，应用超声波对拱内砼的密实情况进行检查，发现问题应及时压浆处理。
8.安全保证措施
8.1树立“安全第一、预防为主”的指导思想，对工作人员进行经常性的安全教育。
8.2设置专职安全员，对项目安全生产全面负责，进行日常安全检查工作，发现违规现象及时处理。
8.3各种作业人员经考试合格后持证上岗。
8.4现场交通组织要有专人指挥，以免发生大量机械拥堵在现场，造成交通堵塞，甚至发生交通事故。
8.5工地现场必须有明显的安全标志、标语及重点注意事项。
8.6施工现场采取封闭措施，严禁闲杂人员出入。
8.7对施工用的设备进行全面的安全检查，检查合格后方可投入使用。
9.应急措施
9.1为防突发事故的发生，增加2台发电机和2台高压固定泵（东岸、西岸各一台），以满足压注混凝土正常施工要求。
9.2当混凝土泵压至拱肋L/4时，如发现泵送困难或泵送压力过大时，应及时启用备用孔进行泵压混凝土，原则上控制在半小时至一小时内完成所有换管。
9.3混凝土泵管堵塞的排除
9.3.1一旦堵管，可按反泵开关，一般反泵4～5个行程，堵管可排除；9.3.2当反泵作业不能排除堵塞时，要拆开堵塞处的混凝土管，清除堵塞物。
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