钢管混凝土拱肋灌浆存在的问题及解决方法

　　摘要：钢管混凝土拱桥主拱肋混凝土灌注施工是继主拱肋安装合拢后又一关键程序，其施工质量不仅关系到主拱肋的强度和受力性能，而且影响到拱轴线形能否满足规范和设计要求。为确保成桥后的实际拱轴线符合设计和规范的要求，施工过程中必须有效地采取相应措施控制拱肋混凝土灌注。以下将主要针对钢管混凝土拱桥拱肋混凝土灌注可能存在的问题以及解决方法进行阐述。

　　关键词：拱肋;钢管混凝土拱桥;灌浆

　　一、概述

　　钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土而形成的构件，由于钢管的径向约束作用限制了受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。同时钢管兼有纵向主筋和横向套箍的作用，可作为施工模板，方便混凝土浇筑，施工过程中，钢管可作为劲性承重骨架，其焊接工作简单，吊装重量轻，从而能简化施工工艺，缩短施工工期。此外，钢管混凝土拱桥还具有承载力强，结构自重小，造价低，造型美观等优点，近几年来得到了普遍的推广和应用。钢管混凝土拱桥真正的发展是在20世纪90年代的.中国。我国第一座钢管混凝土拱桥是1990年建成的四川旺苍东河大桥，跨径110m。目前，钢管混凝土拱桥的最大跨径已达到400m，是坐落于重庆的巫山长江大桥。据不完全统计，十多年来在我国己建的和在建的钢管混凝土拱桥约有200多座，其中跨径超过200m的有30多座。由此可见，钢管混凝土拱桥在交通方面已起到越来越重要的作用。本文主要针对钢管混凝土拱桥施工过程中拱肋混凝土灌浆这一环节进行研究。

　　二、主要施工方法

　　钢管混凝土拱桥拱肋钢管内混凝土的浇注方法主要有两种，即吊斗浇捣法和泵送顶升浇灌法。由于钢管混凝土拱桥的跨度普遍较大，拱肋高度也较高，采用吊斗浇捣法无法保证灌浆的质量，因此现在广泛采用顶升灌注法。顶升灌注法的施工流程主要为：第一阶段(现场准备阶段)：包括钢管拱验收、设备的定位、管道的连接试运行、材料到场现场检验、试验、计量设施的常规检查、设计配合比的现场调整和施工配合比确定等。第二阶段(压注施工阶段)：湿润管道，压注首盘水泥净浆。续压混凝土，随时综合混凝土顶升情况、裸肋变形状况、入料情况分析，控制两拱脚混凝土泵送速度。泵送时，要求拱肋两拱脚混凝土泵送速度协调一致，尽量对称顶升。第三阶段(压注完成阶段)：混凝土压注到拱顶，待流出原浆一定时间后，方可停止泵送，利用混凝土截止阀对导入孔封闭，完成压注过程。此阶段，应避免单侧混凝土上升过快，引起弦管的纵向振动。混凝土现场养护试件强度达到2.5MPa后，方可拆除拱顶泄浆孔管和拱脚混凝土截止阀。由于混凝土凝结过程因素的不确定性，截止阀松出过程宜谨慎进行。

　　三、顶升灌注法施工常见问题

　　1.堵管问题

　　钢管拱肋混凝土顶升施工中最常出现的问题是堵管，然而混凝土的配合比设计又是影响堵管问题的一个非常重要的因素。另一个影响堵管问题的重要因素就是机械的选择和人工的操作因素。混凝土顶升中的堵管问题很多是机械和人工原因引起的。泵管进入角宜保持在30～35°。角度太小，泵管与主管连接相惯线太长，易引起开口长的强度问题;角度太大混凝土直冲拱肋钢管壁会增大顶升阻力。

　　2.拱顶混凝土脱空

　　产生脱空存在多方面的原因，主要包括拱肋承受轴向压力、温度变化(包括温升和温降)、混凝土本身的质量、核心混凝土收缩徐变、施工过程中的泵送质量、添加剂的选择及用量等都有可能引起钢管与混凝土的脱空。

　　四、检测灌注质量的主要方法

　　目前，在钢管混凝土拱桥质量检测中使用的方法比较多，如人工敲击法、钻芯取样法、超声波法表面波法以及光纤监测系统等。在对钢管混凝土拱桥进行质量检测时，首先采用敲击法，摸清全部拱肋钢管的脱空程度，然后采用超声波法对脱空的区域进行超声定量检测，最后选取部分超声波测试结果显示脱空严重的部位进行钻孔验证。

　　五、加固解决措施

　　依据超声波检测的结果，加固措施根据工程实际情况采用稀浆和稠浆两种注浆材料，对微小缝隙或渗透性要求高的部位采用稀浆，对缝隙在0.1mm以上及某些贯通性较好的部位采用稠浆，一般情况下两种浆材配合使用。具体注浆的原则如下：1)试压空气后，对较大缝隙部位灌注稠浆;2)缝隙很少的部位或要求渗透路径较远的部位，灌注稀浆;3)根据工程需要，有些部位可采用先灌稠浆后灌稀浆或两者穿插配合，使用的方法交替进行;4)灌浆压力灌浆量依据现场工程情况调整，灌浆压力先小后大，逐步加压，灌浆量以起压情况控制;5)根据灌浆压力进浆量等情况，在灌浆过程中适当调整有关灌浆参数改变浆液稀稠程度及类型;6)为保证浆材的渗透性及灌浆效果，注意做好稳压工作在一片连通脱空区域的上部及下部各钻一个孔，注浆从下孔口注入，至上孔口往外大量溢浆时，即停止注浆。

　　六、小结

　　由于钢管混凝土拱桥拱肋是整个桥梁的主要承重结构，因此无论是在施工过程中还是在以后很长一段时间内的养护和检测过程中，都应予以充分的重视，否则带来的损失将是巨大而且惨重的。在施工过程中，为了减少堵管，应精心选择混凝土配合比，泵送顶升施工过程中维持混凝土活动芯道不被阻塞并且钢管内加劲板和定位板不能阻挡混凝土的上升通道;拱顶空隙主要是混凝土在压力作用下泌水和骨料下沉引起的，运营中混凝土的收缩、钢管混凝土的表里温差和泊松比都会造成钢管与混凝土脱空，应及时注浆补实。

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