一種鋼管混凝土拱橋管內混凝土下灌上頂工藝的製作方法

2023-04-23 21:29:56 7

本發明屬於混凝土灌注技術領域，尤其涉及一種拱橋鋼管內的混凝土灌注工藝。

背景技術：

鋼管混凝土結構自20世紀60年代初就已引入我國，最近二十幾年我國在鋼管拱應用方面發展較快，許多大跨度的橋梁設計採用了鋼管拱技術。因其具有以下優點：形態優美，跨度大，施工簡便，抗震、抗壓、抗裂性能顯著提高。鋼管拱混凝土充分利用了鋼管的套箍作用，其抗壓、抗裂性能顯著提高。三向應力混凝土的主要特性是強度高，變形性好，在外荷載作用下，由於鋼管約束其內部核心混凝土的橫向變形，使在三向應力作用下的核心混凝土的強度比普通澆注的混凝土提高了2-3倍。目前對於拱橋鋼管內混凝土的灌注通常是在拱形鋼管的兩端開始灌注，即在兩拱腳端處分別開設壓漿灌注孔，採用頂升式灌注，將混凝土從拱形管的兩個底端(拱腳)向上灌注，並在拱形鋼管拱頂設置有排漿管用於排除空氣、水分及多餘混凝土。例如在我國，自1990年國內建成第一座鋼管混凝土拱橋以來，無論是鋼管混凝土拱橋還是鋼管混凝土勁性骨架混凝土拱橋，管內混凝土一直採取由拱腳(拱形管的兩個底端)至拱頂自下而上的連續灌注工藝，四川合江一橋(又稱波司登大橋)採用了真空輔助灌注工法，但在灌注方式上仍採用自下而上的施工工藝。受內法蘭、加勁肋等內部構造及混凝土配合比的影響，經常出現管壁與混凝土的局部脫空現象，且採用自下而上連續灌注的傳統工藝，因頂升壓力大，一些鋼管混凝土拱橋在混凝土灌注過程中還容易出現爆管的事故。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決上述技術問題，提供一種鋼管混凝土拱橋管內混凝土下灌上頂工藝，採用該工藝對鋼管拱進行混凝土灌注，大大減少了傳統灌注工藝中常出現的堵管、爆管事故，提高了鋼管混凝土拱橋的灌注效率和混凝土密實度。

本發明的技術方案如下：

一種鋼管混凝土拱橋管內混凝土下灌上頂工藝，包括在拱形管拱頂處設置豎直向上的出漿管，以使出漿管將拱形管劃分為左右對稱的兩個弧形段，還包括以下施工步驟：

(1)在拱形管的兩個弧形段上各開設一對灌注口，並讓兩對灌注口均以出漿管為中線呈鏡像對稱，每對灌注口均包括以拱形管特定橫截面為中間分界面的上灌注口和下灌注口，上灌注口低於下灌注口，其中兩對灌注口在拱形管上的開設位置需滿足以下條件：

兩對灌注口的所述拱形管特定橫截面的最高點直線距離為L/2，L為拱形管的跨徑；

(2)在拱形管的拱腳處設有豎直向上的與拱形管相通的排氣管；

(3)通過兩個下灌注口同時向所述橫截面至拱腳段的拱形管內灌注混凝土，當灌入的混凝土填充超過上灌注口後，將用於灌注混凝土的泵送管由下灌注口轉接至上灌注口，實現上頂灌注，待所述出漿管冒出混凝土後停止混凝土的灌注。灌注所用的混凝土為機制砂自密實混凝土或者河砂自密實混凝土。

進一步地，所述灌注口開設在拱形管的外緣且關於所述橫截面對稱。

進一步地，所述泵送管與所述上灌注口和下灌注口相接的管段呈V型，且其夾角為120度到150度，該呈V型的管段與所述拱形管位於同一平面內，管段的入口朝拱形管的兩端設置。

進一步地，所述出漿管高度不小於2米。

進一步地，所述排氣管設置在所述拱形管的外緣。

進一步地，所述排氣管上方的開口端焊接覆蓋有厚度不小於16mm的蓋板，所述蓋板上開設有與所述排氣管同軸的排氣孔。

進一步地，通過兩個下灌注口同時向所述橫截面至拱腳段的拱形管內灌注混凝土，當混凝土超過上灌注口而未填滿下灌注口時，將用於灌注混凝土的泵送管由下灌注口轉接至上灌注口，實現上頂灌注，待所述出漿管冒出混凝土後停止混凝土的灌注。

進一步地，灌注所用的混凝土為機制砂自密實混凝土或者河砂自密實混凝土。

本發明的有益效果：本發明充分利用鋼管拱的構造特點採用下灌上頂的灌注工藝施工。由於L/4橫截面處至拱腳段傾斜度大，因此採用下灌方式灌注混凝土，不但大大減小了灌注混凝土所需的輸送壓強，還合理地利用了混凝土本身所具有的流動自密實性和自重來確保混凝土灌注後的密實度和強度；在L/4橫截面至拱頂段的拱形管相對平緩，特採用泵送管(輸送管)頂升壓力實現混凝土的灌注，確保灌注後混凝土的密實度，提升強度，大大減小管壁與混凝土的局部脫空現象的出現，顯著減少了傳統灌注工藝中常出現的堵管、爆管事故；並進一步地採用自密實混凝土，利用其良好的流動性和工作性，提高灌注成型後的鋼管混凝土拱橋的強度，防止局部脫空等不良狀況的出現，同時其施工效率高，灌注後的混凝土密實性好。

附圖說明

圖1為本發明原理示意圖。

圖2為排氣管及蓋板結構示意圖。

圖3為下灌注口和上灌注口接替灌注時混凝土已填充位置高度示意圖。

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點及功效。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明：

如圖1所示，一種鋼管混凝土拱橋管內混凝土下灌上頂工藝，包括在拱形管1的拱頂處設置豎直向上的出漿管2，該工藝還包括以下施工步驟：

(1)在拱形管1的左右兩個弧形段上各開設一對灌注口，並讓兩對灌注口均以出漿管2為中線呈鏡像對稱，每對灌注口均包括以拱形管特定橫截面5為中間分界的上灌注口3和下灌注口4，上灌注口3低於下灌注口4，其中兩對灌注口在拱形管1上的開設位置需滿足以下條件：

兩對灌注口的所述拱形管特定橫截面5的最高點直線距離為L/2，L為拱形管的跨徑；亦即上灌注口3和下灌注口4分別位於拱形管特定橫截面5的兩側，所述拱形管特定橫截面5最高點與拱形管1的拱腳內壁之間的水平距離為L/4。

(2)在拱形管1的拱腳處設有豎直向上的與拱形管相通的排氣管6，用於排除位於L/4處的橫截面至拱腳段拱形管1內部的空氣，以防止內部出現氣隙缺陷，同時可以排除部分漿水，提升混凝土整體密實度和強度。

(3)通過兩個下灌注口4同時向所述橫截面5至拱腳段的拱形管1內灌注混凝土，當灌入的混凝土填充超過上灌注口3後，將用於灌注混凝土的泵送管7由下灌注口4轉接至上灌注口3，實現上頂灌注，待所述出漿管2冒出混凝土後停止混凝土的灌注。灌注所用的混凝土為機制砂自密實混凝土或者河砂自密實混凝土，採用本發明的工藝輔以使用該種混凝土，可很好地實現管內混凝土的下灌工藝，大大提高鋼管混凝土拱橋的密實度和工作強度。

圖1中的直線箭頭表示混凝土輸送流動方向，彎曲的箭頭代表空氣逸出示意方向。

進一步地，所述灌注口，即上灌注口3和下灌注口4均開設在拱形管1的外緣(即拱形管垂直於拱形管1立面的方向投影的大圓弧輪廓曲線)，並且上灌注口3和下灌注口4關於所述橫截面5對稱，兩個灌注口配合灌注後的混凝土更加密實，灌注效率更高。

進一步地，所述泵送管7與所述上灌注口和下灌注口相接的管段呈V型，且其夾角為120度到150度，該呈V型的管段與所述拱形管1位於同一平面內，管段的入口朝拱形管1的兩端設置，以便混凝土順利流入。

進一步地，所述出漿管高度為2m或以上，在該高度下，可保證拱形管1內的混凝土在一定自重壓力下更為密實，提高強度。

進一步地，所述排氣管6設置在所述拱形管1的外緣，以便於充分排氣，儘可能防止混凝土外滲，因此排氣管6可以根據需要宜做得較小。

進一步地，如圖2所示，所述排氣管6上方的開口端焊接覆蓋有厚度不小於16mm的蓋板8，所述蓋板8上開設有與所述排氣管6同軸的排氣孔9，以使混凝土在進入排氣管6內時，在蓋板8的壓迫下冒漿、逸出空氣和部分水，提高強度，防止局部脫空。

進一步地，通過兩個下灌注口4同時向所述橫截面5至拱腳段的拱形管1內灌注混凝土，當混凝土超過上灌注口3而未填滿下灌注口4(如圖3水平線所示位置處，箭頭表示混凝土輸送方向)時，將用於灌注混凝土的泵送管7由下灌注口4轉接至上灌注口3，實現上頂灌注，待所述出漿管2冒出混凝土後停止混凝土的灌注，可較好地確保管內混凝土灌注的連續性和密實性。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。