甘肃 xx 建设集团有限公司省级工法文本工法名称 微膨胀钢管混凝土泵送顶升施工工法 申报等级 省 级 申报单位 甘肃 xx 建设集团有限公司 甘肃 xxxx 公路工程有限责任公司 申报时间 二一年六月 目 录1 前 言12 工法特点 13 适用范围 14 工艺原理 15 施工工艺流程及操作要点25.1 施工工艺流程25.2 操作要点25.3 钢管混凝土顶升浇筑施工工艺55.4 出现非正常现象的应急处理措施66 材料与设备77 质量控制 98 安全措施 109 环保措施 1110 资源节约 1111 效益分析 1112 应用实例 121微膨胀钢管混凝土泵送顶升施工工法微膨胀钢管混凝土泵送顶升施工工法1 前前 言言钢管混凝土结构在国外已有几十年历史，我国自 60、70 年代也开始研究应用，在大型工业厂房中得到了成功应用。钢管混凝土结构即在钢管内填充混凝土，将两种不同性质的材料组合成一整体的复合结构。钢材的特性是强度高、具有弹塑性，但易失稳；混凝土具有较好的抗压特性，但抗折性能差。二者结合，可使混凝土处于侧限受压状态，其抗压强度可成倍提高，同时由于核心混凝土的存在，提高了钢管的刚度，从而大大提高了结构的承载能力。在混凝土中加入适量的膨胀剂，以提高混凝土与钢管的密贴程度。因此，微膨胀混凝土的配合比优化设计、保证钢管混凝土协同工作效应的质量，是大型钢管混凝土结构体系的施工关键技术之一。由甘肃 xx 建设集团有限公司承建的 xxxx 大桥，主跨 180 米，全长 248.06 米。该桥位于黄河上游、XX 库区，是西北目前跨度最大的上承式钢管混凝土拱桥。在施工中，针对现行设计规范规程尚存在不能完全满足要求的细节规定和指导细则，与兰州理工大学联合，对 C50 微膨胀混凝土进行了优化设计，选择合理的混凝土膨胀率，并优先采用了泵送顶升浇灌法施工，满足了设计要求。该工程被评为 2009 年甘肃省建设科技示范工程。通过对微膨胀混凝土泵送顶升施工技术的总结，经提炼，形成了本项工法。2 工法特点工法特点2.0.12.0.1 采用两岸对称、上下游不对称的施工顺序，减少了施工设备数量。混凝土施工无需振捣，依靠顶升挤压自然密实。2.0.22.0.2 在钢管混凝土中加入膨胀剂，使混凝土和钢管紧密贴实，提高了结构整体的承载能力。2.0.32.0.3 钢管是很好的受压杆件，其管壁还是合理的耐侧压模板，施工混凝土时可节省支模、拆模的人工和材料。2.0.42.0.4 由于钢管是很好的钢筋骨架和劲性承重骨架，抗拉性能好等优点，利用钢管作套箍约束混凝土的横向变形，提高了混凝土的承载力。施工中不搭设高空脚手架，2减少高空作业及劳动强度，操作更为简便安全，简化施工工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。2.0.52.0.5 混凝土浇筑速度快，不浪费混凝土。3 适用范围适用范围本工法适用于大跨径桁架钢管混凝土拱桥钢管混凝土的施工。4 工艺原理工艺原理钢管混凝土泵达顶升浇筑工艺就是在钢管拱肋拱脚部适当位置(高度便于施工为宜)管壁上开一个比输送管略大的压注孔，用设有闸阀的输送管将混凝土输送泵的出口与钢管拱肋焊接连接，在拱顶设置排浆（气）孔，混凝土在泵压作用下，由下向上顶升，靠自重挤压密实填充管腔，与钢管共同工作。当泵送高度过高时，可采用分级泵送。分级泵送时应注意在构造上和施工中保证分仓处顶部的混凝土密实。充分利用各种外加剂的特性来改善混凝土的性能，以提高混凝土强度、和易性和可泵性来补偿钢管混凝土干缩、温缩性。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工工艺流程泵机空转试运转泵送水冲洗管道泵送砂浆润滑管道泵送混凝土挤出管内的砂、水连接泵管与拱肋灌注口开 始调整处理检查泵送是否正常正常泵送混凝土遇结构加减载及监控数据采集处理时暂停泵送恢复泵送，继续浇筑混凝土封拱排气排浆时转入慢速，接信号后每次泵 12 下封堵灌注口灌注结束，拆管，清洗泵机和泵管NY35.2 操作要点操作要点在微膨胀钢管混凝土的顶升浇筑施工中要重点解决好以下三个问题：微膨胀混凝土配合比的设计、钢管拱肋与混凝土输送管的连接、钢管混凝土的泵送顶升浇筑工艺。5.2.15.2.1 微膨胀混凝土配合比的设计微膨胀混凝土配合比的设计微膨胀混凝土配合比设计是以满足可泵性要求，使水灰比小、坍落度大，减少混凝土收缩，强度、均匀性和凝聚性均优于普通同强度等级的塑性混凝土的方式对比试验进行的。管内混凝土为便于浇筑，通常要求坍落度大，和易性好，且不泌水不离析。同时为充分发挥钢管套箍作用，要求混凝土的收缩率小，填充饱满。要达到这些要求，主要靠外加剂来解决。为满足混凝土强度和坍落度、和易性要求，常采用高效减水剂，以降低用水量，减少水灰比，增大混凝土流动性，提高混凝土强度和耐久性。我国常用的高效减水剂主要有以 NF、UNF、FDN 为代表的萘系高效减水剂，其减水和分散作用较大，引气性不大，适用于高强度混凝土中。为保证管内混凝土的密实性，减少混凝土收缩系数和孔隙率的做法是加入膨胀剂。目前，所加膨胀剂一般采用 UEA 膨胀剂，即铝酸钙膨胀剂。UEA 作为外加剂掺入混凝土中，形成膨胀结晶水化物钙矾石，使混凝土早期产生适度膨胀，在中后期（1419d）仍保持微弱的膨胀势头，一般掺量为 10%15%，以补偿混凝土的收缩，并能产生一定的自应力。同时，钙矾石晶体不断填充混凝土孔隙，改善了混凝土的孔隙结构，提高了混凝土的密实度。为改善混凝土性能，降低干缩变形和水化热，减少水泥用量，管内混凝土中还掺入粉煤灰。由于粉煤灰颗粒很小，填充于混凝土的部分气孔和毛细孔管，可改善混凝土组分的颗粒级配，增加致密性；粉煤灰的球形颗粒的滚珠作用可改善混合料的可浇筑性，从而可能进一步减少用水量。粉煤灰中活性氧化硅和活性氧化铝能和水泥水化产生的氢氧化钙起二次水化反应，生成不溶性的胶结性能更佳的水化硅酸铝凝胶，增强硬化混凝土的密实性且改善其抗侵蚀、水腐蚀能力。粉煤灰的掺量视粉煤灰的品质指标及高强混凝土自身要求的不同而变化，一般掺量为 10%30%。XXxxxx 大桥钢管拱肋管内设计为 C50 微膨胀混凝土，配合比设计时按 C55 微膨胀混凝土进行了掺 FDN 高效减水剂、UEA 膨胀剂和 I 级粉煤灰的正交试验。设计的原则符4合规范要求，达到最少的水泥用量、最小的水灰比，既满足了设计强度，又满足泵送要求。经过一系列试验研究，施工采用的配合比见下表。xxxxxxxx 大桥微膨胀混凝土配合比及试验结果表大桥微膨胀混凝土配合比及试验结果表抗压强度（MPa）水泥水砂石粉煤灰膨胀剂减水剂坍落度（mm）3d7d28d4441756801014716721.53420059.769.478.55.2.25.2.2 钢管与混凝土输送管的连接钢管与混凝土输送管的连接钢管与输送管的连接是通过短管和一个多角度弯头实现的。连接短管与钢管呈一定角度自下而上插入管洞，钢管内的连接短管与拱肋内壁的夹角尽量要小，以减少钢管对泵送混凝土的阻力。管外径与弯头及混凝土输送管相同，便于使用管卡连接，从而使混凝土泵送顶升浇筑更加顺利。连接短管用焊接的方法与钢管连接，并通过增加辅助稳定装置，加强焊接，以满足受力的要求。钢管与混凝土输送管的连接如图所示。图图 5.2.25.2.2 钢管与混凝土输送管的连接图钢管与混凝土输送管的连接图5.2.35.2.3 混凝土泵的选择混凝土泵的选择泵送混凝土前进行混凝土输送泵的选型。根据泵送高度、距离、输送速度计算最大泵送压力及泵送