浅谈干海子特大桥下弦管砼灌注
2017-12-04
1、工程简介
1.1、干海子特大桥简介
干海子特大桥是四川雅安经石棉至泸沽高速公路上的一座特大桥梁，是本线路上的重点工程项目之一。大桥为钢管格构墩钢管混凝土桁架梁桥。该桥处地震烈度高，单向纵坡大。由于桥位处地形复杂，地质条件差，因此，桥墩高差大、桩基埋深长，设计采用了44.5米、62.5米、40.7米、45.1米四种主要跨径，全桥共计36跨，共分三联设计。下部高墩设计为桩基础、承台、由4根φ813mm钢管混凝土立柱、横向每12m设一道钢管桁架、纵向每2m一根连接杆、底部设纵向钢筋混凝土肋板的格构桥墩。上部桁架梁由两根φ273mm的钢管混凝土上弦杆和一根φ813mm的钢管混凝土下弦杆以及腹杆构成，上弦杆之间由型钢与钢筋连接形成骨架。
1.2、第35～36跨下弦管施工情况简介
2、施工准备情况
2.1、施工要求
由于下弦管顺桥向略带纵坡，要求每一灌注段混凝土灌注时一次完成，不能进行二次补灌或则注浆，否则会造成管内混凝土不密实，而导致下弦管起不到应有的刚度。
根据之前同状态下的下弦管灌注模拟实验，混凝土灌注时第一步先用清水进行输送泵管道润滑，第二步用同水泥：砂为1：1的砂浆润滑管道。在这两步中输送泵管必须与下弦管断开，清水和砂浆不得进入下弦管，以确保最后留在下弦管内的全部为混凝土而不残留砂浆。第三步是利用输送泵的压力送入下弦管，最后采用高压力将混凝土压密实。
2.2、施工部位
本次施工部位为本桥第35～36跨左幅下弦管，长度合计89米，混凝土合计43m3。输送泵放置在第35跨最低处，采用由低向高压注。同时为预防灌注过程中有意外发生，在第36跨处同样预留一个灌注接头，当在低处灌注出现意外，能及时将泵转移至高处继续灌注。在每跨跨中设置高度不小于1米的冒浆孔，当冒浆孔冒出石子时，为该段下弦管混凝土灌满的标准。同时封闭该冒浆孔，继续观察下一冒浆孔，直至全管灌注密实。
2.3、砼配合比
该桥下弦管设计为C60钢纤维微膨胀混凝土。混凝土灌注时是由下弦管一端由输送泵高压压入另一端，混凝土在管内的运动是后灌入的推动先灌入的朝前运动。因此就要求混凝土的初凝时间比较长，和易性强。混凝土配合比及性能情况见下表：
混凝土配合比及性能情况表
2.4、设备配置
拌和站为两台xxx厂JSY750搅拌机，由于该混凝土标号高，稠度大，根据试拌情况，每小时最大生产混凝土为20。同时为保证外用电源停电下不中断，拌和站配备一台150KW发电机。
混凝土运输配置4台8m3的混凝土输送车，另有1台6m3输送车作备用。
由于下弦管混凝土的密实度主要靠输送泵的高压压力挤密而达到，所以结合实际情况选用了国内目前最为选进的xxx厂生产的HBT80.18.132SC输送泵。该泵电机功率132KW，理论输送量每小时为80m3，出口最大压力18MPa，实际施工时能达到22MPa。泵机摆放位置有讲究，除了考虑混凝土运输及下料方便外，还应尽量靠近压注孔以减少泵管的长度。采用Ф125mm泵管，布管时应尽量避免弯管，尤其是90°弯管，以降低混凝土泵送阻力，若弯头无法避免，则所有弯管折合成90°弯头应不超过2个。泵管弯头处应设定位装置，将泵管牢牢固定，以防止泵送过程中泵管偏离原来位置，引起爆卡或堵管。
由于该混凝土浇筑不能中断，输送泵除主动力采用高压电源外，还配备一台250KW的发电机。
3、施工情况
3.1技术准备
施工前，项目技术负责人召集现场技术人员、质检人员、试验人员、施工人员、机械操作手进行详细的技术交底，使每个人员都明白下弦管混凝土灌注的重要性及注意事项，以及发生特殊情况的应急处理措施。
3.2施工过程
由于本次下弦管混凝土灌注是本桥的第一次下弦管灌注，所以施工时间定在上午开始。
首先由1号车负责拉1m3清水，2号车拉1.4m3砂浆，以润滑输送泵及泵管。泵送清水和砂浆时将泵管与注浆管断开，以确保清水和砂浆不进入下弦管。待砂浆泵出泵管后，再立即将泵管与注浆管接上，由于泵管与注浆管均为钢管，这个接头用了近两小时才接上。
混凝土拌和时，首先由试验人员对所拌的混凝土进行坍落度等性能进行现场检测，以确保混凝土各项性能满足设计要求及符合泵送要求。由于施工场地道路坡度较陡，每车只能运送7m3混凝土。当浇筑至第五车时，由于拌和站机械故障，混凝土中断约半小时，当混凝土再供上，继续泵送时，却发现输送泵压力由之前的稳定在4～5MPa，突然升高至18MPa，当继续加压时，混凝土在下弦管内仍然无法泵送，压力升高至22MPa时，泵管接头爆裂。初步分析原因，是输送泵压力一直克服混凝土在下弦管内的动摩擦力，由于中途泵送停止半小时，混凝土基本沉淀，已经形成静摩擦力，导致阻力争剧增大，而并非混凝土凝固导致无法泵送。
于是，根据应急措施，立即安排人员设备将转到第36跨桥台另一个注浆孔进行反压灌注，输送泵压力仍保持在4～5MPa且很平稳，直到最后一个冒浆孔冒出碎石时，压力突然升高至，这说明管内已全部注满混凝土。根据实验，最后在18MPa的高压下再泵送三下立即停泵，将注浆孔封闭。混凝土灌注结束。
4、结果检查
灌注完成后，经过敲击听声音，未发现钢管顶部与两侧钢管敲击声音一致，可判断钢管内砼密实程度一致，注浆管处砼未有任何变化，跨中部的冒浆孔处砼出现微量收缩，考虑为冒浆孔处冒浆砼含砂率较高存在少量失水造成的局部收缩，考虑为冒浆管区域，对主体钢管不存在任何影响，且主钢管砼为全封闭状态，处于保稳和封闭状态，即相对良好的养护环境下。
两个月后进行超声波检查，管内混凝土完全充实钢管。
5、总结
5.1、配合比改进
混凝土配合比设计时能考虑更多新型外加剂，以增加胶凝材料对骨料的包裹，不致因骨料比重大而下沉，以致在施工过程中增加摩擦阻力。且使基本处于水平的下弦管内混凝土骨料和胶凝材料分布均匀。
通过外加剂的增添，提高混凝土的微膨胀率，以确保下弦管内上方不会因混凝土收缩而脱空。
5.2、设备配置改进
由于下弦管内混凝土最后的密实基本全靠输送泵的压力，因此输送泵的功率很重要。以及输送泵管的抗压能力必须足够，以防止爆管。
5.3、施工注意
施工前一定要将可能出现的不利情况预计充足，以制定相应的应急处置措施。如设备必须要有备用等。
