浅谈钢结构桥梁钢拱内砼顶升施工技术

【摘要】随着钢结构桥梁的日益盛行，钢管拱内砼灌注成了影响此类工程成桥质量的关键因素。本文通过详细介绍江门市某钢结构桥的拱内砼顶升施工工艺，对拱内砼顶升的重难点及施工过程注意的事项进行详细分析，为此后类似工程提供参照实例。

【关键词】拱内砼；顶升；溢浆管；排气孔

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

1序言

随着工程施工技术的发展，各种跨江、跨海等大跨度桥梁相继出现，而钢结构桥梁具有自重较轻、施工周期短、抗震性能好、环境污染少等综合优势，被越来越多的应用于现代桥梁当中。钢结构桥梁为了提高钢拱的抗剪性能，需要在钢拱内部进行砼灌注，钢拱内砼灌注的质量，成为控制钢结构桥梁成败的关键因素之一。目前国内拱内砼灌注常用的施工方法中有顶升法，高抛灌注法及高抛振捣灌注法，从实际的施工实例来看这三种方法中顶升灌注法达到的效果最好，该施工方法是向砼施加压力把砼从拱底向拱顶压送，有效避免砼因高度过高产生离析，同时起到很好的密实效果。本文详细介绍江门市某钢结构桥在应用此施工技术达到较好的施工效果，为此后工程提供借鉴经验。

2工程概况

桥梁上部结构为跨径118m带副拱提篮式钢箱系杆钢管拱，桥长119.3m，一跨跨越水道，桥面全宽34.5m。全桥两片拱肋均主拱和副拱组合而成，横向两主拱拱脚中心距27.66米，主拱顶中心距16.763米，主副拱理论跨径均为118米。主拱为钢管砼拱，两主拱间由横撑和K撑连接；副拱为钢管拱，主副拱间为变截面箱型横联连接，钢结构主桥总用钢量约2700t。

3 施工工艺

3.1工艺流程

3.2 砼配合比设计

砼按低泡大流动性自密实微膨胀要求配制，试配采用与工程中相同的原材料，配制的砼应满足和易性好、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。

3.3拱肋开孔和连接管

主拱砼灌注前，需在拱肋相关位置开设灌注孔、排气孔和溢浆孔，安装连接管。由于拱内隔板较多需多备灌注孔，避免阻力较大无法继续压注时可以从备用灌注孔灌注砼，同时还可以兼做排气孔。主桥共开设灌注孔和备用灌注孔共12个，小排气孔80个，溢浆孔4个。灌注孔直径125mm，焊接带逆止阀的注浆管；小排气采用直径20mm磁力钻钻头在主拱上钻取；溢浆孔设置在拱顶分仓板左右，直径200mm，高1.8m。

灌注孔和溢浆孔布置图

3.3.1 灌注孔

灌浆孔布置在系杆箱1m高中央位置、拱脚处矢高80cm位置和主拱矢高15.6m位置，灌浆孔直径125mm，连接安装300mm注浆管。注浆管矢高约800mm，拱肋斜向高度1100mm，轴线与主拱轴线在同一平面内，与拱轴线夹角为26°。注浆管与拱肋围焊牢固，灌浆孔附近的注浆管与逆止阀连接，注浆管和逆止阀均须有备用件。

3.3.2溢浆管

在拱顶分仓板两侧各500mm位置开设溢浆孔，兼做拱顶排气和振捣孔。溢浆孔直径200mm，开设在钢管顶部，竖直安装直径200mm长1.8m的溢浆管。溢浆管顶面设置一定的倾角，在顶部焊接环形槽，将溢流出来的锈渣、水泥浆和砼废料经软管沿拱肋人行检修梯排送到地面。

3.3.3小排气孔

在每两道环形加劲肋分格仓的最高位置，用磁力钻开设直径30mm小圆孔作为灌注过程中的排气孔，根据砼顶升进度对小排气孔用木塞逐个堵塞严实。在砼顶升过程中，可通过小排气孔插入直径25mm振捣棒进行管内振捣。

4 输送设备选择及管道安装

4.1输送设备选择

主拱矢高23.6m，东岸地面到系杆顶面高度约7m，拱顶设溢浆管高1.8m，累计泵送垂直高度为32.5m，输送泵最小扬程不应低于49m，拟用的HBT60C系列输送泵额定扬程为100m,本工程共投入6台相同型号的输送泵进场，其中2台备用。

4.2高压输送泵管

每台输送泵配备约100m高压输送泵管，泵管直径125mm。输送泵管设置三个输送路线，在转换时通过输出口附近的法兰接头进行转换。三路输送路线包括拱脚系杆箱，拱脚和备用灌注孔。

4.3受料斗

每台输送泵旁设置一个4m3的受料斗，搅拌车运载的砼料直接下到受料斗中，然后通过受料斗中设置的抽泵通过管道将料输送至泵机受料斗，泵送过程中料斗内砼不得少于其容量的1/2，避免在泵送过程中吸入空气，在砼内部产生气泡，搅拌车更换时的间歇时间需停止泵送。

5 钢管砼顶升灌注

5.1 灌注时间

考虑春季施工气温较低，钢管拱砼顶升灌注时间选在气温较高的上午9：00～17：00时段，主要是因为此时拱内温度有利于砼的流动，减少砼塌落度损失，同时砼拌合料浇筑温度比较合适。

5.2管道清洗和

压注砼前，将拱脚和主拱上备用灌浆管上的逆止阀关闭，用小木楔将拱上小气孔进行临时堵塞，然后通过输送泵向拱内注水，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，打开反泵开关，将拱内水和渣物从输送泵排出。水和渣物排出干净后，通过输送泵从主拱椭圆管向上注入稀水泥净浆，直到拱顶溢浆管排出浓浆时反泵将水泥净浆排。

5.3顶升压注

完成主拱钢管内壁清洗和后，打开拱肋上的小排气孔和灌注管逆止阀，进行砼顶升压注。灌注前必须对每车砼进行现场塌落度、和易性检验，保证泵送前砼的坍落度大于220mm及良好的和易性、可泵性，在现场如果发现砼不符合要求，必须返回搅拌站重新处理。第一车砼宜比正常坍落度要大一些，这样能在接下来灌注的中起到管壁的作用。

砼顶升压注需对称四个位置均匀连续进行，当砼顶升进入拱内每一个分格仓后通过小排气孔插入振动棒或者钢筋对管内砼进行振捣，振捣后保证一定的排气时间。拱肋砼压注速度控制在25～35 m3/h，当拱肋出现明显振动时，说明此时泵送压力较大速度较快，需减压减慢泵送速度。待小排气孔有少许砂浆溢出时用小木塞将小排气孔封堵严实，用高压水枪及时清理拱上水泥浆。

泵送速度和均衡性通过测量监控数据来调整。砼顶升灌注前需采集原拱肋线型的观测原始数据，当四个半拱砼顶升至1/8拱肋、1/4拱肋和3/8拱肋时，进行测量观测，把对称断面上对称观测点处观测到的数据与原始数据进行对比分析，重点控制拱轴线偏位和拱轴线的高程变化情况。当对称点高程差超过30mm时，立即调整出现高差的半拱的灌注速度，甚至停止泵送，确保对称点高差平衡。砼顶升灌注过程中保持慢速、均匀、对称、低压的压注状态，在顶升过程中需不定时通过锤击的方法了解砼的高程，当砼顶升高差超过2.5m时就应根据观测的数据调整泵送速度。

待砼顶升高度距离拱顶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。砼顶升至拱顶溢浆管下时，从溢浆管向拱内插入振动棒进行振捣，减少拱顶砼内的气泡，直到拱顶四根溢浆管口均冒出骨料均匀的砼料时停泵5分钟，最后补充5～8个行程后停止灌注。

在顶升过程中如发生堵管，需立刻关闭逆止阀，拆除被堵输送管，换装输送管重新泵送。如果由于拱内阻力较大，导致其中一边砼无法继续顶升，此时应立刻停止顶升压注，关闭逆止阀拆除输送管，用木锤敲击检查无法顶升半拱砼顶升的高程，在最近的备用灌注孔连接输送管，继续顶升。故要求施工现场必须配备足够的施工作业人员随时准备应付各种突况。当砼顶升完毕后，需立刻组织人员清洗拱上、桥面受污染的区域，防止砼凝结后难以清洗。

6总结

拱内顶升灌注过程中重点是要保持灌注过程的连续性及控制拱肋变形，其中如何保持灌注过程的连续性是重中之重，在施工前必须先进行周密的统筹规划，制定相对应的应急措施，方能保证施工过程万无一失。通过第三方的检测结果显示，该桥拱内砼密实度好，钢管壁与砼结合密贴，灌注质量达到设计、规范的要求，取得良好的施工效果，为今后类似工程提供很好的工程参考实例。