浅析钢管混凝土拱桥施工及质量控制

[摘要]本文详细介绍了钢管混凝土施工方案的选择，钢管混凝土配合比的设计及混凝土的制备，钢管混凝土施工工艺流程及质量控制方法，通过实际施工和试验检测，结果达到钢管混凝土质量验收要求。

[关键词] 钢管混凝土配合比泵送施工质量控制

中图分类号：TU375 文献标识码：A

1钢管混凝土拱桥形式：

钢管混凝土拱桥，按车承形式，可分为上承式、中承式和下承式。

2 施工要点

2.1施工难点分析

在封闭的钢管中浇灌混凝土，同时又要保证混凝土在钢管中能密实成型，存在以下施工难点：其一，拱形钢管中的混凝土坍落度大，和易性好，且不泌水不离析；其二，拱形钢管中的混凝土在施工时无法进行振捣，故此混凝土必须实现免振捣自密实性能；普通混凝土在硬化时会出现收缩现象，为保证混凝土在钢管中能密实成型，故此混凝土要实现无收缩或微膨胀性能；而其设计强度等级又高达C45；普通混凝土难以实现以上性能。其三，由于钢管全部闭封，如采用常规施工方法在拱顶开口泵送混凝土入钢管，可能造成空气滞留钢管内造成施工缺陷（产生气泡或断层），故常规施工方法无法保证工程质量。

2.2钢管混凝土施工

2.2.1施工准备

(1)进行混凝土配合比优化设计

按照施工方案的要求对混凝土配合比进行试配设计是施工准备的第一个步骤，项目部试验室多次试配试拌，最后确定选用的外加剂为南京JM-Ⅱ高效减水剂和南京JM-HF膨胀剂，用此减水剂和膨胀剂配合施工方案中确定的其它材料，要能基本满足施工方案提出的要求。用此配合比试拌制做的试块的7天强度均已超过45.0Mpa,28天强度全部超过52Mpa，可以确定此配合比混凝土已可保证其C45的设计强度等级。故最终决定的配合比数据为（C45，每立方米混凝土用量（单位：kg））：水泥：砂：碎石：水：南京JM-Ⅱ减水剂：南京JM-HF膨胀剂： =436：738：1106：170：3.052：21.8（kg/m3）。（材料说明：航天牌P.O42.5水泥，细度模数2.7的白河砂， 5-20mm连续级配的蒲山碎石，南京JM-Ⅱ减水剂，南京JM-HF膨胀剂。）

(2) 施工现场准备

为了保证混凝土泵送施工的顺利进行，施工现场必须做好充分的准备，准备的内容大致有以下几个方面：

a泵送管道的安装

在施工方案确定的位置焊接泵送管道，为了减小泵送压力，泵送管与拱形钢管侧壁必须成45度角进行焊接，焊接前应事先在钢管侧壁选定的开口位置进行开口，开口处事先应画好形状与尺寸，保证与泵送管焊接时尺寸相符、密封良好。

b 泵送管道上阀门的设置

本方案确定使用阀板式阀门，阀板洞口的尺寸应不小于泵送管道的内径，以避免增加泵送压力。加工阀板时两面应平整并涂以黄油以保证阀门处的密封。

c排气口的设置

排气口的位置位于拱顶正上方，直径85mm，在排气口处焊接一直径85mm的钢管（状如烟囱），在排出浮浆层后可保证排气口处混凝土的密实度。

d混凝土泵的准备

为了防止混凝土泵在施工时出现机械故障，监里单位和施工单位研究决定准备了3台能力相同的混凝土泵，其中一台为备用泵，以应付意外情况的发生。

(3)搅拌站生产准备

搅拌站除了提前备齐所有的生产原材料外，搅拌设备也提前做了检查。考虑到连续泵送，应备足混凝土运输车，确保泵送时是连续泵送。试验室人员应对生产过程进行全程监控，并派人到施工现场全程监控并随时反馈现场情况。

2.2.2混凝土的施工

在确认完成了以上所有的施工准备后，开始进行最后的混凝土泵送施工工作。在混凝土泵灌前要先压入清水清洗钢管，润泽内壁，然后先泵入水泥浆，再连续泵入混凝土，减少了泵送过程混凝土与管壁之间的摩擦力，生产进行得非常顺利，混凝土从搅拌站运出到入泵（时间约25分钟）坍落度几乎没有损失，刚开始泵送压强显示只有4MPa 左右，泵送过程非常轻松，现场施工员对两台混凝土泵的泵送量进行监控，以确保两台混凝土泵的泵送速度大致一样，大约1小时5分钟后拱顶的排气孔“烟囱”开始冒出水泥浆，此时泵送压强是6.0Mpa左右，泵送并不吃力，可见在施工方案中对泵送压强的计算是基本符合实际情况的。在排气口冒出正常的混凝土后（观察混凝土中石子的含量），可得知混凝土拌合物已正常，从准备到施工完毕用了1.5小时，整个施工过程进行得非常顺利。

3质量控制要点

在钢管混凝土拱桥中,钢管拱肋起着至关重要的作用,它的质量可靠与否,决定着桥梁施工的成败,作为监理工程师,在施工监理中,从以下几个方面做好质量控制工作:

3.1钢管的质量及拱肋制作准备工作

3.1.1钢管的质量控制

（1）严格控制钢管母材质量。对母材要按批抽样进行物理、化学及焊接试验，符合要求者方可同意在工程中使用。

（2）严抓焊接工艺。钢结构中，焊接连接是主要连接方式，必须保证拱管质量。对上岗操作人员进行培训和考核，焊工必须具备压力容器结构焊接的资格，焊接施焊部位与考试合格证项目相符。所有焊缝必须进行外观检查,不得有裂纹、未熔合、夹渣及未填满弧坑等缺陷，检验结果符合《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）要求。

（3）严把钢管验收质量关。对钢管进行拱肋加工前，应先进行验收。验收时应具备下述资料：钢材的质量证明书及抽样检验报告、焊接质量证明书和烘焙记录、涂料材料质量证明书、焊接工艺评定报告、焊缝质量外观检测报告、内部探伤报告、钢管构件加工施工图、钢管构件几何尺寸检验报、按工艺检验所发现的缺陷及处理方法记录、钢管构件出厂产品合格证和质量证明书。

3.1.2钢管拱肋制作准备工作控制

钢管拱肋制作准备工作控制包含工艺装备设计、编制钢管结构制作工艺技术文件以及制定焊接工艺和焊接质量管理细则三部分控制。

（1）工艺装备设计：钢管拱肋加工制作前，根据结构设计及安装的要求，结合钢管结构特点，完成放样和试装平台、专用胎型、样板等工艺装备设计，以保证质量、缩短工期、降低成本为原则，达到结构简单、安全可靠、机动灵活、一胎多用和精度易控制的效果。

（2）钢管结构制作工艺：钢管拱肋加工制作前，根据设计图纸的要求及制作条件绘制详图，编制制作工艺，确定工厂制作与现场制作的内容。

（3）制定详细的焊接工艺及焊接质量管理细则：内容主要包括焊接方法的确定、焊接材料的使用及焊接工艺参数和焊接顺序的确定。

3.2钢管拱肋的制作质量控制

（1）经监理工程师检验合格的卷制钢管和购置钢管以及其他材料，方可进入工装现场。钢管进行拱肋加工前，必须进行除锈处理。对管内填充混凝土的钢管，管内可进行简单除锈，管外进行除锈与防护。

（2）钢管拱肋的拼装之前必须进行严格的放样，在组拼中为减少空中对焊精确对位的工作量和工作难度，预拼成形的安装节段作对接口的地面预接和必要的技术处理，在吊装中根据起吊能力及拱肋刚度尽量增大吊装拱节长度，减少吊装次数。安装时钢管对接环缝要求采用自动焊、全熔透，焊缝质量严格进行拍片检测。

（3）严格按照《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80-2004）的要求对钢管混凝土拱桥钢管骨架进行质量验收。

4 结论

本桥钢管拱肋焊缝质量经检测，符合设计及规范要求；使用超声波对钢管拱混凝土进行检测，未发现任何混凝土缺陷，且施工单位自检与监理单位抽检的混凝土28天强度均在60MPa以上。可以说，此次拱形钢管混凝土的施工取得了成功。

通过此次钢管混凝土拱桥的施工及监理质量控制的成功经验，总结出钢管拱混凝土拱桥在施工中应注意如下几点：

5.1管内混凝土外表有钢管包裹,给检验、评定混凝土质量带来一定难度。为确保管内混凝土的质量,在施工中对事前通过试验确定的配合比应严格控制,并按规定预留混凝土检验试块,以便事后检查。施工过程中加强质量控制，由于施工现场影响混凝土强度的因素很多，所以必须加强现场混凝土质量的监控。

5.2为保证拱肋施工质量，必须加强对焊接质量的各道工序的质量控制，从而确保整个钢管混凝土拱桥的工程质量。

参考文献：

1、《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）

2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）

3、陈宝春，《钢管混凝土拱桥设计与施工》北京 人民交通出版社 2000