李劲坚

湖北省鄂州市公路管理局

对下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土配制与施工的研究

李劲坚

湖北省鄂州市公路管理局

随着经济建设的飞速发展，我国道路交通运输的发展逐渐完善，桥梁施工项目的数量逐渐增多。近几年来，现代人的生活水平越来越高，对于交通出行的安全性和舒适度有着严格的要求。钢管混凝土施工作为桥梁工程项目中的一个重要组成部分，其混凝土的配制比例将会直接影响桥梁的施工效果，还需要通过实验作出进一步的研究与完善。本文将针对下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土配制与施工进行研究。

下承式钢管混凝土；提篮拱桥；混凝土配置

1 下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土的配制

1.1 工程概况

为了能够更加清楚的了解到下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土配制和施工对桥梁稳定性和安全性的影响，本文以某桥梁为例进行实证分析。某桥梁为下承式钢管混凝土提篮式系杆拱桥，其主跨设计为1-128m，使用刚性系梁刚性拱作为钢管拱的结构布置，在两拱肋之间设立五道横撑，在拱顶处设立X形撑，采用哑铃形钢管混凝土截面作为拱横截面。将18mm厚度的钢板卷成直径为1200mm的钢管，使用C55无收缩混凝土进行钢管填充，混凝土弹性模量为：EC=3.60×104MPa，对混凝土的膨胀率进行限制，一般水中14d不小于2.5×104；空气中28d控制在2×104-6×104之间。另外，要想确保下承式钢管混凝土提篮拱桥的质量安全，对于混凝土配制情况的要求比较严格，主要表现在微膨胀、自密实、缓凝等特性上[1]。

1.2 指标控制

(1)试配强度。依据JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》，计算配制强度：fcu.o=fcu.k+1.645σ=55+1.645*6=64.9MPa（取σ=6.0），且同时满足fcu.o≥1.15

fcu.k=63.25 MPa。

(2)单位用水量和水胶比。单位用水量直接决定了混凝土配合比的经济性，根据施工坍落度（180～200mm）和粗骨料的相关指标要求，选用聚羧酸高性能减水剂，推荐掺量为0.8%～1.2%，实际掺量为1.0%时减水率为25%，确定混凝土单位用水量为210*（1-25%）=158kg/m3。水胶比根据JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》及以往经验数据初步定为0.30。

(3)砂率。确定砂率的原则是：在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。另外，在进行砂率计算的过程中，还需要考虑钢管混凝土施工所采用的方式，从而更好的对混凝土的性能进行控制，综合下承式钢管混凝土提篮拱桥的设计方案进行分析，确保钢管中灌注的混凝土后期无应力或者应力比较小。结合钢管混凝土自密实的特点，在采用中砂的情况下，初步确定砂率为0.38。

(4)确定凝结时间。通常我们采用顶升灌注法的方式对钢管中进行混凝土浇灌，在钢管混凝土施工的过程中，混凝土从搅拌到施工的全过程都不能够出现初凝现象，通过对混凝土中的聚羧酸外加剂缓凝成分进行调整或增加掺量的方式来进行工作性能和初凝时间的合理控制，但是这个调整的范围不能过大，否则会降低混凝土的质量，影响下承式钢管混凝土提篮拱桥的整体施工质量[2]。根据以上条件确定初凝时间控制在20℃施工条件下10～16小时，实测凝结时间为18℃条件下12小时。

(5)外掺料的选取。根据高性能混凝土配合比设计及选定应遵循的基本原则，应适量掺加优质的粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺合料。本项目采用矿粉与Ⅰ级粉煤灰复合掺加，两种材料的火山灰效应、形态效应和微集料效应相互叠加，形成“工作性能互补效应”和“强度互补效应”，使混凝土具有良好的强度和工作性能。本项目配合比按照矿粉80kg/cm3、粉煤灰40kg/cm3的用量进行配制。

1.3 配合比的确定

初步拟定基准配合比为每m3混凝土原材料用量为：水泥：水：砂：碎石：粉煤灰：矿粉=407kg:158kg:671kg:1094kg:40kg:80kg,外加剂掺量为1%。分别按照该配合比、增加和减少0.02的水灰比、相应减少和增加0.01的砂率配制3种配合比，经过工作性能和强度结果（坍落扩展度为650mm，28d抗压强度为69.4MPa）的比选，最终确定初步拟定的配合比满足施工要求。

2 下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土的施工

2.1 混凝土泵送顶升施工

在下承式钢管混凝土提篮拱桥施工过程中所使用的混凝土制备结束，并且经过专业人士审核没有质量问题后，就能够开始进行混凝土的泵送顶升施工。一般情况下，我们会使用四台混凝土泵同时施工，从两拱脚两侧开始进行灌注，在混凝土灌注的过程中，应该保持协调一致的泵送速度，确保两拱脚灌注施工的均匀和对称。通常在进行混凝土泵送顶升施工的时候，会采取先上管、后下管、再腹板的基本原则。当上一个环节中的混凝土强度达到下承式钢管混凝土提篮拱桥设计方案标准强度的50%以后，才能够进行下一环节的混凝土泵送顶升施工。

2.2 下承式钢管混凝土提篮拱桥施工要点

①在进行下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土施工的时候，应该选择温度比较低的时候进行混凝土的泵送顶升施工，在泵送混凝土之前先泵送一盘水泥砂浆，利用水泥砂浆对输送泵机和泵管进行润湿，确保混凝土泵送顶升施工的顺利进行。②在配制混凝土的过程中，需要对每种组成材料的使用量进行准确的计量，并且每盘混凝土的搅拌时间都不能少于两分钟。③在混凝土泵送顶升施工刚开始的时候，需要确保泵送机处于低速压送的状态，同时要对工作压力和工作情况进行实时监控，当泵送机的运行状态相对稳定之后，才能够提升混凝土的泵送速度。

3 结论

综上分析可知，我国在下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土施工方面的经验比较丰富，能够针对混凝土的特殊性进行其配制和施工两个环节的高效分析，尽可能的降低下承式钢管混凝土提篮拱桥混凝土施工过程中存在的误差，避免因为误差导致的混凝土强度波动，为下承式钢管混凝土提篮拱桥的施工质量安全提供基本保障。

[1]贾红梅,张明波.提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工关键技术[J].铁道建筑,2017(2):21～25.

[2]张庆森.钢管混凝土拱桥施工及运营稳定性研究[D].石家庄铁道大学,2015.