劲性骨架钢管内及外包混凝土施工技术汇报版

中铁十八局集团云桂铁路项目部云桂铁路南盘江特大桥劲性骨架钢管内及外包混凝土施工技术YUNGUITIELUNANPANJIANGTEDAQIAO

四technicalinnovation科技创新二Technicaldifficulties技术难点一Engineeringsurvey工程概况三Constructiontechnology施工技术劲性骨架钢管内及外包混凝土施工技术一、工程概况

云桂铁路南盘江特大桥大桥全长852.43m，其中主桥为1孔净跨416m的上承式劲性钢筋砼拱桥。劲性骨架采用双幅四管变截面钢管桁架组合结构，主弦管采用φ750×22mm的钢管，管内为C80补偿收缩混凝土，最大压注高差102米，施工方法：真空辅助一次连续压注到顶。一、工程概况管内压注工程概况

主跨结构：拱圈采用单箱三室等高变宽箱型截面，高8.5m，宽度从拱顶至拱脚18～28m变化；拱箱中间箱室采用9.8m等宽截面，左右两个边箱3.5m～8.5m变化。外包C60混凝土，总量为24068m3，采用纵向分段，横向分环法连续浇注施工。一、工程概况拱圈外包工程概况二、技术难点技术重难点主要有以下几个方面：三、技术难点管内压注技术难点高标号C80混凝土配合比钢管砼压注真空辅助一次压注施工斜拉扣锚施工与控制钢管拱线形、应力监测技术重难点主要有以下几个方面：三、技术难点外包施工技术难点高标号C60混凝土配合比设计外包混凝土模板设计与安装外包混凝土的施工混凝土的泵送与浇注拱圈线形、应力监测技术难点攻关二、技术难点专家组现场技术指导三、施工技术

结合本桥施工重难点，下面对以下几项关键工序的施工进行汇报。三、施工技术关键技术1管内混凝土真空辅助一次压注技术2拱圈外包斜拉扣挂分环分段组合施工技术三、施工技术管内混凝土压注

管内混凝土压注采用真空辅助泵送顶升法，在钢管拱脚处开压注孔，由下而上对称顶升，靠自重和管内抽真空产生的负压挤压密实钢管管内混凝土。■配合比设计

配合比试配时首先从原材料的品质选择着手，围绕着如何使混凝土更加密实、耐久，便于施工，遵循经济适用、就地取材，且符合业主指定的材料范围的原则，初步设计配合比。然后通过大量对比试验，综合考虑各项性能指标及现场施工实际情况，确定最优配合比。施工配合比配合比试

配

强

度（MPa）实测稠度mm（s）理论配合比水胶比92/1:0.27:0.8:1.74:2.63:0.12:0.02:0.380.27每方混凝土用料量（kg/m3）水泥粉煤灰硅灰砂碎/卵石减水剂膨胀剂拌和水胶材总量3881053167510208.5546.0148524管内混凝土压注三、施工技术■配合比设计管内混凝土压注实测塌落度220mm，停放2h塌落度210mm，停放2.5h塌落度205mm；粘聚性良好，保水性无泌水；初凝时间14时40分,终凝时间17时30分；7d抗压强度为71.3Mpa，28d抗压强度为85.2Mpa，56d抗压强度为96.4Mpa，该配合比各项指标均满足设计规范要求。三、施工技术■对比试验

相比真空辅助压注与常规压力压注的优越性，在同条件下，同批次的混凝土，其中一根管采用常规方式泵送，另一根管采用抽真空辅助的方式进行泵送。管内混凝土压注三、施工技术

检测结果显示：真空管各检测通道的波速明显大于普通管的检测波速，且波速值均较大，普通管管内混凝土的密实性或与钢管之间的粘结性远不如真空管。1通道检测结果（以1通道为例）管内混凝土压注三、施工技术■正式压注前试验

压注试验现场布置图管内混凝土压注检验混凝土和易性、可泵送性；拌合站供应能力；地泵及真空泵的性能；以及现场配合。三、施工技术三、施工技术管内混凝土压注压注顺序：

管内压注施工顺序：先下弦后上弦，先内侧后外侧。

机具布置：两岸各设两台HBT90.21.220S混凝土泵。

泵送管和排浆管布置：泵送管布置在拱座表面以上200cm位置，与钢管轴线成30°；排浆管布置在拱座表面以上100cm位置。管内混凝土压注三、施工技术隔仓板布置：

19#节段8根弦管端头位置弦管内焊接厚度16mm的隔仓板，隔仓板位置距出浆口30cm。

管内混凝土压注三、施工技术

拱顶出浆孔布置：出浆孔布置在19#节段，出浆孔采用φ150×2000mm高压泵管制作而成。

管内混凝土压注三、施工技术

抽真空系统布置

管内混凝土压注三、施工技术管内混凝土压注三、施工技术■斜拉扣索设置

斜拉扣索布置在劲性骨架的第7、8#节段;锚索锚固端分别设置在4#墩及7#墩的桩基承台锚碇上。三、施工技术管内混凝土压注钢管内混凝土在晚上温度比较低的时候进行压注。管内混凝土压注三、施工技术

混凝土压注管内混凝土压注三、施工技术■监控监测

线形监测：掌握浇注前后的控制数据，并进行对比分析。

固定棱镜布置管内混凝土压注三、施工技术■监控监测

线形监测结果：管内混凝土压注引起的劲性骨架各节段实际下沉量与设计值相差最大为1cm，控制效果好。

线形监测结果与设计值对比表管内混凝土压注三、施工技术■监控监测

应力监测：利用表面钢弦式应力传感器对主拱的上、下弦钢管进行应力监测，共9个断面（编号1－9）。

管内混凝土压注三、施工技术■应力监测

应力监测结果：通过实际监测情况，管内混凝土压注过程中各钢管的应力均小于钢管的容许应力210MPa，满足设计要求。

管内混凝土压注三、施工技术■管内混凝土检测

检测目的：查找缺陷，如脱粘、空洞等问题,直接影响大桥的质量，存在安全隐患，对钢管混凝土构件的质量检测不容忽视。

检测方法：钢管混凝土缺陷检测采用铁锤敲击、首超声波声时、首波波幅、首波频率三种方法相结合进行重点检测，判定钢管混凝土的粘结情况、混凝土均匀性以及是否存在不密实、空管、大空洞等。

管内混凝土压注三、施工技术■管内混凝土检测

在主要受力最不利位置进行检测，全桥测点共有2024个断面。

混凝土检测断面表面钢弦式应力传感器管内混凝土压注三、施工技术■管内混凝土检测

检测结果：本次检测共测全桥（8根弦管）断面数2024个。其中检测结果表明南盘江特大桥钢管混凝土密实性均满足正常使用和设计要求，合格率达到100%。

管内混凝土压注三、施工技术

本桥主拱圈外包混凝土共计2.4万方，为C60混凝土。拱圈外包混凝土共分为5环进行浇筑，每一环需纵向贯通后再浇筑下一环。外包混凝土三、施工技术边箱底板下腹板上腹板、顶板中箱底板中箱顶板外包完成每环单侧共分3个工作面，每个工作面分3个节段，每环每次两侧同时各浇筑3个节段，共分3次浇筑完成。外包混凝土三、施工技术外包混凝土分环部位混凝土方量（m3）备注7+1+48+2+59+3+61边箱底板893.5795.2786.5

2下腹板328.2329.6361.4

3上腹板、顶板1292.91178.61199.8

4中箱底板331.7343.3386.1

5中箱顶板331.7343.3386.1

半拱分环混凝土方量表

三、施工技术外包混凝土配合比三、施工技术对C60强度等级的混凝土进行了大量不同砂率、不同水灰比、不同胶凝材料、不同矿物掺合量等对比试验，共设计了150种配合比，经大量试验，逐步优化后发现C60混凝土粉煤灰掺量为胶凝材料总量的25%，效果最佳。外包混凝土现场布置三、施工技术外包现场布置图

★支架现浇5m拱脚实心段。

施工步骤一：拱脚实心段三、施工技术拱脚实心段施工支架底模体系支架侧模三、施工技术施工步骤一：拱脚实心段★张拉扣索SS1、SS2，各1200KN。

施工步骤二：斜拉扣挂三、施工技术三、施工技术二次扣锚索张拉Ss1，Ss2各张拉1200KN施工步骤二：斜拉扣挂★边箱底板

施工步骤三：边箱底板三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★模板加工：考虑施工条件限制及工期要求，边箱底板全拱满铺。底模板在预拼装内集中加工制作，由平板运输车运至起吊平台，最后利用二级提升平台进行吊装作业。边箱底模板=工作面1（[20+钢模）

三、施工技术★模板加工：模板全部在预拼装加工制作。

三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★模板转运：加工制作完成后，利用吊车和平板车转运模板到吊装平台位置。在预拼场加工好后，转运至吊装平台起吊点

三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★模板安装：用吊车将模板放置在二级提升平台，由二级提升平台吊运至安装位置进行安装作业。三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★模板安装三、施工技术施工步骤三：边箱底板

施工步骤三：边箱底板

★钢筋绑扎：外包钢筋采用缆索吊及塔吊运送钢筋至施工作业面附近的堆放平台，人工倒运至作业面进行钢筋绑扎。

堆放平台三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★钢筋绑扎：人工倒运至作业面进行钢筋绑扎三、施工技术三、施工技术边箱底板施工施工步骤三：边箱底板

★内模（压模）制作、安装：外包内模（压模）采用缆索吊及塔吊运送至施工作业面附近的堆放平台，人工倒运至作业面进行模板安装及加固。

施工步骤三：边箱底板

三、施工技术★混凝土浇注：混凝土输送泵管泵送至浇注作业面拱顶部位，采用串筒浇注混凝土。施工步骤三：边箱底板

三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★泵管布设：沿人行通道布置2套泵管，在浇筑工作面处设置3通管向上下游两侧拱圈同时输送混凝土。

三、施工技术

混凝土浇注：输送泵将混凝土泵送到浇筑面上方，通过料斗流入串筒，由串筒进入浇筑面进料口。

■模板配置

施工步骤三：边箱底板

三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★混凝土凿毛

三、施工技术施工步骤三：边箱底板

★模板拆除三、施工技术

■模板配置

三、施工技术边箱底板施工步骤三：边箱底板

施工步骤四：下腹板三、施工技术施工步骤四：下腹板三、施工技术

■模板配置

下腹板三、施工技术施工步骤四：下腹板施工步骤五：上腹板、顶板施工三、施工技术施工步骤五：上腹板、顶板施工三、施工技术施工步骤六：中箱底板施工三、施工技术★底模安装施工步骤六：中箱底板施工三、施工技术

★中箱顶板

施工步骤七：中箱顶板施工三、施工技术施工步骤七：中箱顶板施工三、施工技术线形、应力及温度监测三、施工技术

外包混凝土变形监控量测点分别布置在拱肋上下游侧面，在左拱脚、1/8拱、1/4拱、3/8拱、拱顶、5/8拱、3/4拱、7/8拱以及右拱脚布置永久变形监控点，对环境温度、预埋温度测试，提出线形控制的温度修正值。。外包混凝土全部浇注完成后，拱顶下沉量比设计值偏小5cm，且过程中拱顶变形较平顺；完成后实测标高与设计值差值最大位置在拱顶，为21mm，最小位置在13#节段，为3mm，综合考虑后期拱上结构施工及运行活载对线形的影响，目前拱圈标高误差满足相关规范要求。线形分析三、施工技术外包混凝土施工过程中钢管最大应力187MPa，管内混凝土最大应力27MPa，均为压应力。外包混凝土最大拉应力1.5MPa,最大压应力9.7MPa。均满足相关规范和验标要求，结构处于安全状态，外包混凝土不会产生裂缝。

应力分析三、施工技术通过对斜拉扣索的索力进行监测，表明外包混凝土施工过程中扣索的索力略小于计算值，处于安全状态。

索力分析三、施工技术四、科技创新管内压注重要技术创新

管内混凝土压注采用了抽真空辅助一次连续压注到顶技术，通过压注过程索力调整线形，抽真空辅助措施，确保了钢管混凝土密实性、粘结性及线形。

四、科技创新

■斜拉扣索调载法：调载过程不增加劲性骨架的荷载而是减载（减小了施工过程劲性骨架及外包过程的应力），实现了“四两拨千斤”的效果，利于拱的稳定；调载准确、方便、灵活、快捷，成本低，运用环境不受限制，还能调整拱圈永存应力。四、科技创新外包混凝土重要技术创新

南盘江大桥外包混凝土分环分段法施工："分环"法使钢管拱劲性骨架只需独立承担边箱底板荷载，剩余施工阶段由已完成外包阶段和劲性骨架共同承担，使施工过程更加安全，节约了用钢量近10000t。"分段"法降低了施工的难度，节约了机械设备的投入，有利于拱圈线形及应力的控制。

四、科技创新外包混凝土重要技术创新

研发了二级提升平台（发明专利已受理），规避了高空作业安全风险，加快了施工进度，节约了施工成本。四、科技创新外包混凝土重要技术创新管内、外包混凝土科技创新的意义

南盘江大桥管内混凝土压