摘要:本文结合某特大桥钢管拱混凝土顶升施工的实际情况，简要介绍了该连续梁桥钢管拱拱肋混凝土顶升技术，为该类施工积累了新的技术资料。
关键词：大跨度 连续梁 钢管拱 顶升
一、工程概况
跨311国道特大桥跨建设路14#-17#墩（32+100+32）m钢管砼连续梁拱桥设计里程为：DK58+794.41-DK58+960.06。在100m主跨上方采用变高度钢管砼拱肋加劲，钢管拱拱肋计算跨度为100m，拱肋中心线矢跨f/L=1/5.每道拱肋由两根钢管构成，其中上弦钢管矢跨比f/L=21.82/102=0.214，下弦钢管矢跨比为f/L=19/100=0.19，均采用二次抛物线线型。双纵梁设置两道拱肋，拱肋之间采用空心钢管组成三道“米”字形横撑连接，每道拱肋下设13组吊杆，全桥共26组；每组吊杆纵向间距6m,端吊杆到中墩支撑线距离为14m。每肢拱肋由两根Φ1400mm×20mm的钢管以及他们之间的腹杆及腹板构成。上弦钢管总长度为：113.32m，顶升混凝土174.35m3,下弦钢管总长度为：104.95m，顶升方量混凝土161.47。施工共需顶升混凝土671.65m3.
二、泵送设备选型
输送泵的选型：
V=1.2Q/2t
式中：V—输送泵的额定速度（m3/h）
Q—按总方量640m3计
t—混凝土的初凝时间（h），按16h计
通过上面公式计算，选用额定速度不小于24m3/h的输送泵。
泵压的计算：计算依据：JGJ/T10-2011《混凝土泵送施工技术规程》
（1）、水平管压力损失
式中：
—单位长度的沿程压力损失。
—混凝土临界泵送高度按30m，水平管道50m，总长约按80m计算。
—粘着系数，取=（3. 0-0.10S）×102 (Pa),S为塌落度，取 S=22cm，则=（3.0-0.10S）×102 (Pa)=80Pa
—混凝土输送管直径为125mm。
—速度系数,取=（4.0-0.10S）×102 (Pa/m/s)，则
=（4.0-0.10S）×102 =180Pa
—其值约0.3。
—当排量达40m3 /h时，流速约0.9m/s。
—径向压力与轴向压力之比，其值约0.95。
计算得: P1 = 2.1 MPa
（2）、弯管压力损失：
90o弯管，加上布置在桥面水平弯管、竖管缓冲弯管约4个；45o弯管，4个，管道设置1个截止阀。每个90o弯管压力损失0.1 MPa；每个45o弯管压力损失0.05MPa、截止阀压力损失0.1MPa；分配阀压力损失0.2 MPa。
P2=4×0.1+4×0.05+1×0.1+1×0.2= 0.9 MPa。
（3）、竖管压力损失：
P3 =ρg H = 2460×9.8×30×10-6＝0.74MPa。
式中：
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ρ—混凝土密度，取2460kg/m3
g—重力加速度9.8m/S2
H—泵送高度，按30m计算
计算结果：
P = P1+P2+P3 =2.1+0.9+0.74=3.74MPa
混凝土泵送压力需大于3.74MPa
另外需加启动内耗2Mpa，合计5.74Mpa。选择HBT80地泵，理论输出量80m3/h,最大泵压16.5Mpa，满足本工程泵送要求。
三、施工步骤
钢管拱混凝土顶升施工工艺流程如下：
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（一）施工准备
1、钢管拱孔道检查及清理
顶升前需检查管道内有无异物，若有需及时清理，以免泵送混凝土时发生堵塞。将拱脚处灌注孔以下钢管内的水抽干。
2、灌注孔、排气孔和出浆孔的开设
在钢管拱弦管靠近拱脚布置一个灌注孔，第一个灌浆孔距离钢管内混凝土面高度方向为1m，然后再在第一个灌浆孔和拱顶高度方向1/2的位置再设置一个灌注孔做为备用灌注孔，此灌注孔亦可以在施工的过程中作为排气孔使用，灌注孔按设计图纸中样式开设。在灌注孔前安装回流阀，在钢管顶部按设计图纸中样式开一个φ150mm出浆孔，出浆孔上接一φ150mm，长2.0m的出浆管，单根弦杆上共有1个出浆孔。出浆管斜向焊接在拱肋上与拱肋成30°。单根弦管布置排气孔3个以拱顶为对称轴纵桥向对称布置。
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钢管混凝土顶升施工孔道位置布置图
截止阀门是连接钢管拱上的钢管拱肋与泵管的中间装置，本工程应用的阀门结构样式如下图：
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截止阀图片
3、截止阀与钢管拱肋间的连接构造
用于连接拱肋的进料口构造要遵循减少损伤拱肋钢材的原则，在施工中采用如下图5所示的垫环钢板（N1）结构。施工中先将N1与弦管进行焊接，N1钢板再与截止阀。
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从弦管割除的盖板点焊在拱肋附近，在混凝土终凝后割除N1衬板顶面的泵管，并清洗干净，再将点焊在拱肋附近盖板封焊到原位，恢复拱肋灌浆孔原状。连接构造如下图：
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泵送前开孔连接措施 泵送后恢复封口盖板
灌浆口构造（单位：mm）
4、混凝土输送管道布设
HBT80地泵吊装至已经浇筑完成的桥面上进行顶升泵送，缩短地泵管道长度和减少弯头。拱肋上的混凝土输送管道需固定在搭设的临时支架上。
5、 C50微膨胀混凝土配合比
根据钢管内C50微膨胀混凝土顶升工艺要求，通过反复试验确定混凝土配合比如下：
水泥：粉煤灰：砂：5-10碎石：10-20碎石：减水剂：膨胀剂：水=1:0.25:1.77:0.42:1.67:0.0019:0.125:0.4
该配合比混凝土的初凝时间为：16h。
6、混凝土拌制及运输
混凝土由搅拌站拌制、混凝土罐车运输到工地，通过HBT80地泵泵送压注至钢管拱内。
7、压水试泵
利用水泵对顶升混凝土输送泵注水，将高压泵管注浆口回流阀关闭，停泵2min，以此来检查泵管及各接头位置的密封性。
8、混凝土顶升试验
在正式顶升混凝土前进行顶升的模拟试验，检验机械设备的各项性能和整个顶升的工艺流程。在混凝土拌合站，模拟钢管混凝土的顶升高度，在拌合站搭设一个35m高的支架，在支架上固定高压泵泵管，将混凝土从泵管底部顶升至最高处，进行钢管混凝土顶升模拟试验。
（二）混凝土顶升施工
钢管拱混凝土采用HBT80地泵泵送顶升施工。钢管混凝土拱肋内顶升混凝土泵送方式采用对称与均衡的原则。混凝土顶升施工时顺桥向以拱顶为对称线，单侧对称加载，单根拱肋内混凝土顶升高度差不得超过1m。一次进行两根钢管拱内混凝土顶升施工，灌注顺序：先上弦管、后下弦管、最后实腹段。顶升速度以单个高压泵输送30 m3/h左右为宜（本桥最大单弦顶升工程量为166m3，两根合计332m3，顶升施工用时约12小时）。
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混凝土顶升施工前用清水从出浆孔灌入钢管内，将钢管内的杂物清洗干净，在拱脚处开一个φ20mm的孔让杂物和水流出，然后在混凝土顶升开盘前准备0.5m砂浆从进浆口顶入钢管内润湿钢管内壁，减小混凝土与钢管内壁的阻力。
⑴首先自两端拱脚处灌注孔开始顶升，顶升过程中随着管内混凝土面的前移升高，由检查人员用铁锤随时敲击钢管，确定混凝土面，并随时与对面检查人员保持通讯，以确保两端顶升同步。如出现顶升压力不够，则开启该侧第二个进浆口进行混凝土顶升施工。
⑵随混凝土的顶升施工，及时堵塞排气孔（关闭节流阀门）。
⑶自出浆孔处观察混凝土情况，当混凝土到达拱顶时，暂停顶升，备足后续混凝土，一次顶升至钢管顶的出浆孔有1m3新鲜混凝土冒出后不得停机，每3-4min打两下（进行3次），保证管内混凝土填充密实。以上项目完成后关闭回流阀，拆除泵管与回流阀间接头。两根弦管压注施工完成后清洗泵管，完成此次混凝土顶升施工。
⑷混凝土顶升施工技术要点
①泵送宜在晚上进行。C50细石微膨胀混凝土顶升施工前先用水泥净浆或泵送剂润湿输送通道、泵机及泵管。
②混凝土的生产采用拌合站拌制，试验人员应在上料前要监督配料，各组成材料必须检验合格方能适用。出料后应立即检查混凝土拌合物施工性能，合格后方能运输至施工现场。
③顶升过程中，两端施工技术人员通过对讲机随时联系，协调一致顶升混凝土的速度，确保两侧混凝土同时顶升。当混凝土顶升至拱顶附近时，要用小锤敲打出浆孔附近的拱圈弦管，以利排气；当拱顶排浆管排出的混凝土与进浆口一致时，停止顶升，封好出浆孔，关闭回流阀。
④弦管混凝土泵送施工在拱顶分仓，整根钢管分为两个仓，两端同时对称泵送，施工中要求混凝土坍落度不小于220mm，不离析，不泌水。
⑤施工过程中要及时清理钢管拱肋表面的水泥浆，确保拱肋外表面清洁。
⑥混凝土顶升过程中，测量人员应对拱肋的形变进行监测。如发现异常应立即停止施工，待排除异常后方可施工。
四．结论
1、在泵送设备的选型时，在充分考虑设备的施工时的施工环境、设备的输出功率和经济效益。
2、施工期间，必须制定有效的交通管制及安全防护措施。
3、混凝土顶升施工期间，严格监测钢管拱拱肋线性变化，当变化过大时，须采取必要的保护或加固措施。
参考文献
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