钢管砼施工方案.docx

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钢管砼施工方案

巫山长江大桥主拱肋钢管砼施工方案

（评审稿）

一、工程概况

1、工程规模

本桥为净跨460m钢管砼中承式拱桥，其主拱肋主跨净跨径为460m，弧长544.96m（其中上弦主管弧长551.66m，下弦主管弧长538.26m），净矢跨比1/3.8，拱顶至拱脚高度约128m。

主拱肋为钢管砼组成桁架结构：

拱顶截面高为7m，拱脚截面高为14m，肋宽为4.14m；每肋上、下由2根（上、下游两肋共8根）Φ1220×22（25）mm、内灌C60砼的钢管砼弦杆组成，弦杆通过横联钢管Φ711*16mm和竖向钢管Φ610*12mm连接而构成钢管砼桁架，吊杆处竖向腹杆间设交叉撑，加强拱肋横向连接。

2、目前主拱肋需灌注砼的钢管

每肋上、下弦各2根（上、下游两肋共8根）Φ1220×22（25）mm主钢管内灌注C60砼，每根主管砼方量约598m3，按5%损耗考虑每根需制备砼628m3,全桥共需5024m3。

拱肋29-30号竖腹杆（全桥共8根）Φ610×22mm钢管内需灌注C60砼，在主管砼压注完成后即可进行灌注。

立柱处上横联Φ1220×22mm钢管和吊杆处上、下横联Φ711×16mm钢管内需灌注C60砼，全桥共需142.1m3。

其中，吊杆处上、下横联钢管在主管砼压注完成后即可进行砼灌注；而立柱处上横联钢管需在立柱安装、焊接完成后，与立柱钢管砼一齐灌注。

巫山长江大桥主拱肋，由8根Ф1220×22主钢管组成，净跨径460m，平均弧长544.96m（上弦弧长551.66m,下弦弧长538.26m），净矢跨比1/3.8，拱顶至拱脚高度约128m。

每根主钢管C60砼方量平均594.9m3，按5%损耗考虑需制备砼624.6m3,全桥共计4997.2m3。

3、压注安排

钢管内混凝土压注按设计和监控提供的压注顺序，两岸分别从拱脚方向向拱顶方向按设计分段的一、二、三段顺序接力连续泵送施工，每灌注完成一根后，待管内砼达到设计强度80%以后再灌注另一根钢管砼。

8根钢管砼浇筑约历时50天。

4、拱肋分段位置

一段为拱脚至拱肋4#、5#吊装节段接头附近，二段为拱肋4#、5#吊装节段附近至拱肋8#、9#吊装节段接头附近，三段为拱肋8#、9#吊装节段接头附近至拱顶。

二、砼技术要求

按设计要求，采用C60高强微膨胀砼，根据钢管砼灌注特点，结合工地拌合能力初步计算灌注一根钢管的持续时间，以及以往灌注钢管砼的经验，砼要具备大流动性、收缩补偿，延后初凝、早强等工作性能，因此要求砼拌合坍落度22cm~24cm，4小时坍落度损失小于4cm，初凝时间20小时以上（室温20。

C时），砂率37%~40%，砼施工配制强度不低于69Mpa。

按设计要求，该桥钢管砼的膨胀率大于万分之三。

三、设备及材料技术指标

1、拌合设备

两岸分别布置一套理论产量为50m3/h的自动拌合站，加上工地上已有的2台500L拌合机（自动进料），实际拌合能力30m3/h~35m3/h。

建始岸的拌合站设于T2桥台后面，场地较宽阔，基本能发挥机械效力。

巫山岸的拌合站设于离T1桥台250m远的引道路基上，场地较窄，不利于装载机工作，估计生产能力较低。

建始岸用一台50型装载机，巫山岸用二台50型装载机给拌合站供料。

2、二次搅拌设备

为解决拌合站至拱脚之间砼经过了陡下坡后的离析问题，于拱脚处安置一套自行加工的二次搅拌机，该机有自动出料功能，能连续工作。

砼拌合后，经过一级输送泵送入二次搅拌机内，搅拌后才进入输送泵进行拱肋第一段砼的灌注。

3、施工栈桥

为解决人员交通和方便布设输送管道，设置施工栈桥：

建始岸：

L17#墩脚至C19拱肋横撑处，位于桥面标高下，有较缓上坡，总长70m；

巫山岸：

扣塔脚（T1桥台）至C4拱肋横撑上缘，基本处于桥面标高上，平坡，总长100m。

4、砼输送泵

一级输送泵（靠拌合站那一台）用60型拖式，实际产量30m3/h，其余用90型拖式，实际产量50m3/h。

全部用Φ150mm直径的管道。

5、建始岸砼输送泵布置

一级输送泵（靠拌合站那一台）位于拌合站附近，浇筑第一段拱肋砼时，它将砼由拌合站经下坡地面布置的管道向拱脚处布置的二次搅拌机内输送；浇筑第二、三段拱肋砼时，它将砼由拌合站经沿栈桥布置的管道向拱肋上安置的输送泵内输送，因此，该输送泵要布置二套输送管道。

拱脚处安置一台输送泵，负责第一段钢管砼的泵送，该泵的布置原则是泵管在与拱肋压注口连接前不能有小于90。

的弯曲管线，并且还要有不小于6m长的水平管线，因此，灌注上游拱肋砼时，输送泵要尽可能往下游安装，反之则反。

拱肋第4吊装节段肋间横梁下缘布置钢平台，安装一台输送泵负责第二段钢管砼的泵送，若技术上可行，它还可以负责第三段钢管砼的泵送，即不再设置第三段的泵送口，整条钢管变分三段泵送为分二段泵送。

若技术上不可行，利用拱肋第4吊装节段处的输送泵，将管道接至第三泵送口处，负责第三段钢管砼的泵送，此时该泵要布置二套管道。

每浇筑一根钢管砼后，拱脚处和拱肋上安置的输送泵都要适当移位，以适应工程需要。

因此，建始岸共用输送泵3台，其中同时使用2台。

6、巫山岸砼输送泵布置

一级输送泵（靠拌合站那一台）位于拌合站附近，浇筑第一段拱肋砼时，它将砼由拌合站经引道路基水平输送250m至T1桥台，然后沿下坡地面布置的管道向拱脚处布置的二次搅拌机内输送；浇筑第二、三段拱肋砼时，它将砼由拌合站经引道路基水平输送250m至T1桥台，然后沿栈桥布置的管道向拱肋上布置的输送泵内输送，因此T1桥台以后的管道要布设二套。

拱肋上布置的输送泵与建始岸相同。

因此，巫山岸共用输送泵3台，其中同时使用2台。

7、砼组成材料的技术指标

碎石：

宜昌产机制碎石，岩石强度90Mpa以上，粒径0.5~2.5cm，含泥量不超过1%。

砂：

宜昌产清河中砂，细度模数2.3~2.9，含泥量不超过1%。

水泥：

葛州坝水泥股份有限公司产P.O52.5普通硅酸盐水泥。

粉煤灰：

重庆珞璜电厂产Ⅱ级粉煤灰。

外掺剂：

四川路桥大桥分公司砼外加剂复配场产高效泵送剂、四川彭山华西外加剂厂产高效泵送剂、四川彭山观音外加剂厂产高效泵送剂、江西武冠外加剂厂产高效泵送剂等，用于作对比试验，选择最适合本桥用的外加剂，上述外加剂均含膨胀剂。

水：

饮用水。

8、试配结果

在监理工程师的指导和旁站下，经过3个月时间，变换了数种外掺剂（其余主材不变）得到了合符要求的配合比如下：

（正在重庆建科院验证和测验膨胀率）

拌合坍落度220~240mm，在气温25。

C~32。

C时，经过4小时坍落度保留值为180~200mm，7天抗压强度达设计强度60Mpa以上，初凝时间25~30小时，自密性可塑性好，若膨胀率合格，便可投入使用。

四、施工方案

1、施工技术要求

钢管砼施工遵守对称与均衡加载的原则，以拱顶为对称线，桥两半跨对称加载，以桥轴线为对称线，桥两侧对称加载（这里是指广义的对称，即：

上游灌注一根，下游灌注一根，如此交替进行）。

加载过程中，加强控制观测，钢管内灌砼两半跨进度差不超过2米（设计和监控单位另有相关指令除外）。

其工艺流程为：

清洗管内污物，润湿内壁安设压注头闸阀压注管内砼（分三段进行，在进行下一段砼压注时封闭前一压注口闸阀稳压）从拱顶排浆孔冒出砼后停泵并用插入式振动机振捣砼。

2、施工参数

钢管砼采用两岸分别从拱脚向拱顶连续分段泵送、每段灌注时间约4小时，每根钢管半跨分三段，第一段平均高度61.7m，平均弧长91.1m，砼约100m3；第二段平均高度49.1m，平均弧长108.5m，砼约118m3；第三段平均高度9.5m，平均弧长72.8m，砼约80m3；合计约12小时灌注一根钢管砼（见下表）。

单根拱肋砼泵送施工参数表

第一段泵送

位置

砼（m3）

弧长（m）

竖直高度（m）

上弦

103.8

95.52

63.03

下弦

94.2

86.73

60.36

第二段泵送

位置

砼（m3）

弧长（m）

竖直高度（m）

上弦

116.6

107.39

46.47

下弦

119.1

109.67

51.78

第三段泵送

位置

砼（m3）

弧长（m）

竖直高度（m）

上弦

79.2

72.92

8.95

下弦

79

72.73

10.02

在拱脚或砼接力点处钢管顶面设一内径Ф150毫米的钢管压注口（先在拱肋上气割圆孔，然后焊接灌注口钢管，灌注口钢管与主管相交处的切线交角不大于30。

，以方便砼流动），在拱顶隔板两侧各倾斜设（使出口砼不污染拱肋）直径Ф159毫米、高2.0米的钢管作出浆管，灌注完毕待砼达到80%的设计强度后，切割灌注口钢管和昌浆管，用与拱肋弦管同材质、等壁厚的钢材（开孔时，把切割下的原材放置在附近，此时可直接利用）填焊孔洞。

3、灌注口和冒浆管的设置

每根钢管每半跨设置三个灌注口，一个冒浆管。

第一个灌注口（拱脚处）附近还要开一个振动口（直径Φ150mm），以方便普通砼进入和插入式振动机插入其中振动灌注口以下1~2m段砼。

灌注口的精确位置由输送泵管的具体长度确定，安装灌注口构造前，先安装好输送管线，待输送管线安装至计划灌注口位置时，把灌注口构造与输送管相连，精确测出拱肋主弦管上的开孔位置，气割孔洞，将灌注口构造与拱肋钢管焊接牢固。

全桥共需灌注口构造48个，每个构造中都带有阻止砼流动的闸阀，使用较为方便。

冒浆管焊于拱顶主弦管上，只是一根Ф159mm钢管，没有其他构造。

灌注口和冒浆孔在开孔前，要在开孔处加焊一环形钢板，将主弦管进行加强处理。

灌注口设置位置：

第一段灌注口在拱肋节点号51~52之间；第二段灌注口在拱肋节点号35~36之间；第三段灌注口在拱肋节点号15~16之间。

4、每根主弦管灌注砼工程流程

准备工作拌砂浆（水泥浆）和砼砼一级泵送至拱脚二次拌合灌注第一段管内砼灌注第二段管内砼灌注第三段管内砼养护

5、每根钢管灌注前的准备工作

①、管道内锈渣、灰尘的清洗，拱肋钢管内壁润湿。

首先，在拱肋拱脚的下弦最低处气割Φ50mm孔作为出渣孔。

当拱脚处的输送泵与第一灌注口接好后，利用输送泵往拱肋管内注水，若能将钢管内全部充满水至冒浆管出水是最好，若不行，则封闭输送管，从冒浆管往拱肋钢管内注水，直至水满拱肋钢管为止。

打开出渣孔，待水流尽后电焊封闭，必要时通过出渣孔伸入工具到拱肋内掏渣。

②、第一灌注口（拱脚处）以下段砼浇筑

由于输送泵管安装的尺寸需要和地形的限制，第一灌注口不可能位于拱肋拱脚起点上，因此存在灌注口以下段砼浇筑问题。

该段砼按2m长计划，约2.3m3。

由于数量太少，又远离拌合站，不适宜用泵送方案浇筑，那样会给操作带来较多麻烦，因此采用现场拌制人工灌入现浇的方法。

在拱脚处安装一台350L型拌合机，拌制普通C60砼，（采用盖梁C60砼配合比），必要时也可加入膨胀剂，也可以采用拱肋C60砼配合比，适当减少用水量而将坍落度减至15~17cm，利用灌注口旁的振动口，用漏斗将拌制的砼灌入其中，灌一会，振动一会，直至砼面达第一灌注口为止。

3、肋管内灌入润滑剂

待第一灌注口以下段砼浇筑完成后，迅速封闭振动孔，同时由输送泵注入饮用水2~3m3,然后注入砂浆（水泥浆）2.5m3，作为拱肋管内壁润滑剂，减少砼的浆体损失，增加砼在拱肋管内的流动性。

砂浆（水泥浆）按C60拱肋砼配合比中取消碎石（以及中砂）后的配合比进行计量与拌合，按拱肋管内壁涂一层厚2mm浆体计划砂浆（水泥浆）的耗用数量。

6、第一段钢管砼灌注

拌合站将2.5m3润滑砂浆（水泥浆）拌合完成后，接着拌制C60拱肋砼。

C60砼经第一级泵送，沿地面送至拱脚处的二次搅拌机，充分拌合后再连续自动进入拱脚处的输送泵，将砼泵入拱肋管内，直至砼面（含润滑剂）上升至超过第二灌注口1m~2m（充分保证砼骨料已达第二灌注口），静置10分钟，关闭第一灌注口闸阀，方完成第一段拱肋砼浇筑。

灌注第一段钢管砼时，第二灌注口的闸阀处于关闭状态，并且用棉纱堵孔防止水和润滑剂大量流失。

7、第二段钢管砼灌注

在第一段钢管砼浇筑完毕前，第二灌注口处的输送泵已安装好，随时可以投入使用。

第一段钢管砼灌注完成后，把一级泵送机管道由通向拱脚改为经栈桥通向拱肋上安装的输送泵（有二套管道，耗时不多）

输送管内首先泵送适量润滑浆（现场人工拌制），然后继续第二段拱肋砼灌注工作，直至砼面上升至超过第三灌注口1~2m，静置10分钟，关闭第二灌注口闸阀，方完成第二段砼浇筑。

8、第三段钢管砼灌注

第二段钢管砼灌注完成后，将拱肋上安置的输送泵的输送管从第二灌注口拆下，接长后安置于第三灌注口处（接长管道的工作提前进行），加入适量润滑剂，进行灌注工作，直至有大量粗骨料的砼从拱顶冒浆管溢出，静置10分钟，关闭第三灌注口闸阀，完成单根拱肋钢管砼的浇筑。

用插入式振动器，从冒浆管内插入拱肋进行适当振动。

当技术上允许时，第二、三段砼可连续泵送，这样，就不用第三泵送口。

9、管内砼灌注顺序

根据设计意图为：

①上游上弦内侧管②下游上弦内侧管③下游下弦内侧管④上游下弦内侧管⑤上游上弦外侧管⑥下游上弦外侧管⑦下游下弦外侧管⑧上游下弦外侧管

根据拱肋放松扣索后的实际桥轴线偏位情况，可能对上述顺序进行调整，以用此工序来将桥轴线调整得更好，例如：

初始桥轴线偏上游，则先灌下游上弦内侧（外侧）管。

10、扣索索力调整

按照设计意图，在浇筑拱肋管内砼前，已将1#、4#、5#、6#扣索全部拆除，也将2#、3#扣索的内侧二根索拆除，仅余外侧二根索，即全桥仅余2#、3#扣索的1/2数量（每组靠外侧二根）共16根索，每根索也处于松弛状态（拆索和松索工艺另文）

在浇筑砼前，16根索均装上液压千斤顶，在砼浇筑过程中，根据监控指令，随时可以作多级索力增减工作，1~16台千斤顶可以任意组合工作。

扣塔平衡索的张拉力和时间由监控决定。

11、测量与控制

用高频对讲机实现场内主要管理人员的无缝联络。

①、砼已达到标高的测量

以此解决两岸砼灌注量对称的问题

拌合站专人记录拌合盘数，随时通气，力争拌合速度相同。

拱上专人用锤敲击钢管，凭声音判断砼已达到的位置。

利用拱肋各构件的对称性，判定两岸砼的对称性而不必用测量仪器来测定。

当两岸砼顶面差超过2m时（或据监控指令），暂停较快一岸作业或放缓较快一岸的作业，直至对称为止，才又恢复正常作业。

②、桥轴线偏位测量

利用经纬仪直接测量桥轴线的偏位情况，于每根钢管砼灌注前、灌注至1/3、2/3、完成时、完成8个小时时、完成24小时时，共6个阶段（工况）进行测量，并特别将灌注过程中的轴线变化情况及时报告监理、监控，以方便进行相关处理措施。

桥轴线观测点：

拱顶、1/3半跨、2/3半跨，共5个点。

拱顶点两岸同时测量以校核。

③、拱轴线（标高）测量

标高测量的目的在于掌握砼浇筑过程中拱轴线变化情况，特别是在灌注至1/2数量前后，拱顶的上升情况和1/2半跨附近拱肋下挠情况，然后根据标高变化情况，确定扣索的张拉时间和张拉索力，以及张拉后的松索时间。

标高测量于每根钢管灌注前、灌注1/3、2/3、完成时、完成8小时时、完成24小时时，共6个阶段（工况）进行。

标高观测点：

拱顶、1/3半跨、2/3半跨共5个点。

拱顶点两岸同时测量以校核。

12、灌注口闸阀

闸阀由50×185×185mm矩形钢板，内切Φ159mm（比输送泵管外径大4mm）圆孔，将钢板套于泵管上，并对钢板两侧与泵管接触面全面焊接，以加强泵管此截面；从钢板厚度方向对泵管均匀开3Φ30mm（见设计图），在孔外再焊Φ32mm螺栓帽。

当需关闭闸阀时，用Φ25mm圆钢加工的钢钎打入孔中（对穿），阻止砼通过；当需打开闸阀时，可拔出钢钎，用Φ32mm螺栓封住开孔，则砼通过。

全桥共需闸阀56个（备用8个，其中仅加工10个周转使用）

五、出现堵管问题的处理

由于多种原因，可能会出现堵管问题（输送泵管堵塞或钢管拱肋堵塞）

1、输送泵堵塞时

确定堵塞位置，拆除管道，去除堵塞物，重新安装继续泵送

2、钢管拱肋堵塞时

确定砼已到达的位置，往下丈量1~2m（确保有大量粗骨料和方便安装输送管）在拱肋上重新气割灌注口，通过灌注口把拱肋内的砼及润滑剂泄除，同时把输送管道内的砼泄除，重新焊接灌注口，安装输送管道，拌合润滑剂，继续施工。

3、正确判断输送管堵塞与钢管拱肋堵塞

当发生堵塞时，解除灌注口处的连接，开动输送泵，有砼从泵管中喷出，则可视为钢管拱肋堵塞。

六、高温季节灌注砼的特殊措施

根据设计文件，结合施工组织设计，钢管砼的灌注应于5~6月份进行，由于较多客观原因，该项工作被迫延迟到7~8月份的高温季节进行，给施工带来极大的困难。

为了确保砼质量，也确保泵送的成功，拟增加特殊的降温措施。

1、泵送时间在夜间进行

一般来说，当日22时开始施工，次日12时完成，能够避开极高温度。

2、施工前结钢管拱肋进行降温

利用清洗水，对拱肋钢管进行降温

3、施工过程中和灌注完成7天内的降温

购置麻袋，包裹在拱肋钢管表面，用14#铁丝绕扎，从砼开始浇筑至浇完第7日内，不停淋水保持麻袋湿润，全桥购置二根钢管用的麻袋周转使用。

七、拱肋上其余部位的砼浇筑

按照设计，拱肋上吊杆处、拱上立柱处的短钢管和肋间横梁处的竖向钢管内均要灌注C60砼，由于每处的砼数量少，但需灌注的部位多，因此采用吊斗将普通砼（拱肋上C60砼配合比中减少用水量，把坍落度控制在10~12cm之间）吊至浇筑部位，用人工灌入插入式振捣器捣实的方案进行。

每浇筑一个部位，便作好记录，以防漏浇，并用清洁水将钢管表面洗净。

待全桥的短钢管砼浇筑完成后，再一次检查有否漏浇，统一封闭浇筑口。

该项工作在主管砼待强期间分批进行，不占用主流程时间。

八、检验与试验

结合施工规范，每根钢管砼取抗压强度试件8组（南北岸各4组）获得7天、28天的砼试件抗压强度值。

8根钢管砼共取2组膨胀率测定试件，送重庆建科院实测试件的膨胀率。

拱肋上其余部位的短钢管砼，每一工作天取二组抗压强度试件，获得7天、28天的砼试件抗压强度值。

润滑砂浆（水泥浆）不作试件。

管内砼密实度、脱空等检验由业主或监理委托相关单位检验。

九、请评审的问题

1、由于地形限制，砼拌合能力仅达25m3/h，加之处于高温季节，一根管内砼浇筑时间需历时12~13小时（正常情况下，含分段泵送交替机具时间），每浇筑一段都历时4小时以上，时间太长，砼泵送性能是否可靠。

2、当泵送能力满足时，改三段泵送为二段泵送（合并二、三灌注段，此时，合并后的二、三灌注段高差约59m，弧长约182m，砼约200M3，需历时8小时）是否可行。

3、拱肋上必须安置输送泵，两岸肋间横梁（第四吊装段）上各有一台，以尽量减短输送管道，提高泵送砼成功的概率，但是输送泵同时运行期间，对拱肋的振动极大，特别是当两台输送泵推力方向一致并同步时，与主拱肋一起形成较强的共振，可能对拱肋线型和已浇砼带来一些影响，应该采取何种有效措施。

4、砼灌注过程中，若发生较长时间的堵管，或者出现机械故障（同时使用的机器太多），可否中断灌注工作。

5、拱肋管内润滑剂是采用水泥净浆好还是砂浆好。

6、砼在Φ1220mm这么大的钢管内是如何运动的，润滑砂浆（水泥浆）将会有多少数量被拌入砼中，由此对砼强度等指标有多大的影响。

7、60型拖式输送泵的正常生产能力在该桥水平距离长、高差大的特殊情况下，能否达到30m3/h。

8、高温季节浇筑钢管砼，风险较大，除建议推迟至9月份后浇筑外，还有哪些特殊措施可利用。

9、微膨胀砼，规范要求膨胀率为万分之1.5，而本桥要求为万分之三以上，可否少一点。