摘要：本文是作者结合多年施工经验，以及具体工程案例，主要针对案例中的桥梁拱混凝土顶升灌注施工技术做出了简要阐述分析，以供参考。
　　关键词：桥梁拱；混凝土；顶升灌注；施工技术
　　1工程概况
　　省道S272肇珠线江门市区复线东华大桥工程位于江门市蓬江区东侧，新建东华大桥桥位距下游的蓬江大桥约2.3km，距离上游江门大桥南岸约1.2km，是连接江门市蓬江区和江海区的重要桥梁之一。（见图1）
　　东华大桥主桥上部结构为跨径118m带副拱提篮式钢箱系杆钢管拱，桥长119.3m，一跨跨越江门河水道，桥面全宽34.5m。全桥两片拱肋均由主拱和副拱组合而成，横向两主拱拱脚中心距27.66米，主拱顶中心距16.763米，主副拱理论跨径均为118米，主拱与竖直面的夹角为内倾13°，副拱以与竖向面的夹角为外倾10°，主副拱平面夹角为23°，主拱矢跨比为1：5。主拱为钢管混凝土拱，两主拱间由横撑和K撑连接；副拱为钢管拱，主副拱间为变截面箱型横联连接，钢结构主桥总用钢量约2700t。
　　主桥钢结构构件均在专业生产厂家工厂内制作，经预拼装后出厂运输至大桥东岸施工场地内，采用少支架法利用大型履带吊进行全桥钢构件整体拼装，通过步履式整体顶推工艺将全桥顶推到位。
　　
　　图1：东华大桥主桥立面示意图
　　2施工重点与难点分析
　　结合本桥结构特征，钢管拱混凝土顶升施工具有以下施工重难点问题：
　　a、单管主拱内设置的纵向和环向加劲板多，间距为2.5m，在吊杆锚管处亦增设竖向加劲环，最小过浆净宽47cm，混凝土顶升压注阻力大，灌注过程中易出现孔洞死角，难以灌注密实，施工施工难点。
　　b、主拱直径1500mm，钢板厚度32mm，矢高23.6m，四个半拱对称均衡顶升灌注，须一次性连续灌注完成，混凝土压注压力大，灌注过程的连续性是施工难点。
　　c、大直径钢管混凝土顶升灌注施工，对混凝土配合比设计要求高，不仅要满足施工规范要求的水胶比和各种外加剂的参量，拌和的混凝土要满足现场施工要求，尤其是在添加膨胀剂后混凝土的微膨胀限收缩率的控制是施工控制的重点和难点。
　　d、主拱拱脚椭圆管内安装钢筋笼和抗剪钢棒，椭圆管内混凝土灌注无法直接振捣的方式施工，劲板将椭圆管分格成的小仓内混凝土密实性控制是施工控制的难点。
　　e、主拱混凝土灌注过程中开设的灌浆孔、出气孔和顶部溢浆孔等，在拆除后须对主拱钢管进行修补和防腐涂装，是施工控制的重点。
　　f、拱脚椭圆管外侧箱室狭小，混凝土须从系杆顶面向下注入，设置足够的下料和出气孔，保证混凝土灌注密实是施工控制的重点。
　　g、主桥为带蝴蝶型副拱的单管提篮拱，主拱混凝土灌注的对称均衡性支架影响拱肋线形，控制四个半拱的灌注速度，实现均衡灌注是施工控制的重点。
　　h、桥面板未吊装，桥面纵横梁为临空面，单管拱施工高度大，做好高处作业安全措施和加强现场施工安全管理是施工控制的重点。
　　i、主拱混凝土灌注过程中将会有大量的水泥浆沿拱肋喷洒或溢流，及时冲洗钢构件，保护既有涂层质量、降低对江门河道的污染是施工控制的重点。
　　j、江门河道仍保持通航状态，主拱混凝土灌注或其他桥面动火作业对过往船造成一定的影响，取保河道通航安全是施工控制的重点。
　　3施工工艺流程（见图2）
　　
　　图2主拱混凝土顶升灌注施工工艺流程图
　　4主拱混凝土施工技术
　　4.1混凝土配合比设计
　　钢管混凝土按低泡大流动性自密实微膨胀要求配制，试配采用与工程中相同的原材料，配制的混凝土应满足和易性好、初凝时间符合拱肋灌注需要、不泌水、不离析、坍落度损失小等工艺要求，灌注强度和膨胀率符合设计工程质量要求。
　　4.2拱肋开孔和连接管
　　主拱混凝土灌注前，结合输送泵管道参数在拱肋相关位置开设灌注孔、排气孔和溢浆孔，安装连接管。主桥共开设灌注孔和备用灌注孔共12个，小排气孔80个，溢浆孔4个。灌注孔直径125mm，焊接带逆止阀的注浆管；小排气采用直径20mm磁力钻钻头在主拱上钻取；溢浆孔设置在拱顶分仓板左右，直径200mm，高1.8m。开孔定位点测量完成后，根据连接管与拱轴线的角度在拱顶画好形状和尺寸，确保与管道焊接尺寸相符，密封良好。
　　从系杆端部开设人孔进入椭圆管（见图3），在椭圆管外侧通过气割开设直径125mm圆孔，向椭圆管内插入1.8m直径125mm钢管，在钢管上开设直径100mm出浆口，管口超上，确保压入的混凝土能进入椭圆管内的三个主要隔舱中。注浆钢管外端长度300mm，钢管与椭圆管通过气体保护焊焊接牢固。因椭圆管安装钢筋、顶板灌注孔安装钢棒，椭圆管安装时可适当调整插入角度。
　　
　　图3椭圆管注浆管大样图
　　在主拱拱脚用气割切割直径125圆孔，连接安装300mm注浆管，注浆管轴线与主拱轴线在同一平面内，注浆孔与拱轴线夹角为26°，注浆管矢高约800mm，拱肋斜向高度1100mm。在主拱矢高15.6m位置开设备用灌浆孔，开孔方式和注浆管同拱脚，注浆管轴线与拱轴线夹角为24°，长度亦为300mm。注浆管与拱肋围焊牢固，灌浆孔附近的注浆管与逆止阀连接，注浆管和逆止阀均须有备用件。
　　4.3溢浆管
　　在拱顶分仓板两侧各500mm位置开设溢浆孔，兼做拱顶排气和振捣孔。溢浆孔直径200mm，开设在钢管顶部，竖直安装直径200mm长1.8m的溢浆管。溢浆管顶面设置一定的倾角，在顶部焊接环形槽，将溢流出来的锈渣、水泥浆和混凝土废料经软管沿拱肋人行检修梯排送到地面。
　　4.4小排气孔
　　在每两道环形加劲肋分格的钢管仓的最高位置，用磁力钻开设直径30mm小圆孔作为灌注过程中的排气孔，根据混凝土顶升进度对小排气孔用木塞逐个堵塞严实。在混凝土顶升过程中，可通过小排气孔插入直径25mm振捣棒进行管内振捣。
　　椭圆管和拱肋上开设的注浆孔和溢浆孔，待混凝土强度达到7天龄期后方可切割管道，对孔内混凝土采用人工凿除的方式凿出钢板厚度，将结构钢板边缘用打磨机打磨平整，并设置一定的焊接坡口，将原切出的圆孔范围的钢板按焊接要求打磨出金属光侧和平整的坡口后在原位焊接补平。
　　4.5钢管混凝土顶升灌注施工
　　输送泵和高压管等机械设备准备工作全部完成，经专业技术人员检查验收合格并报监理同意后方可开始钢管混凝土的顶升灌注。主桥四个半拱同时进行管道清洗、水泥净浆润滑及混凝土的顶升灌注，确保混凝土灌注过程中的对称均衡和连续性。
　　4.5.1管道清洗和润滑
　　压注混凝土前，关闭拱脚和主拱上备用灌浆管上的逆止阀，用小木楔将拱上小气孔进行临时堵塞，通过输送泵从系杆箱注浆孔向拱顶压注清水，水至拱顶由溢浆孔冒出后，连续压注直到排出的渣物明显减少，打开反泵开关，将拱内水和渣物从输送泵排出。水和渣物排出干净后，通过输送泵从主拱椭圆管向上注入稀水泥净浆，直到拱顶溢浆管由净浆冒出后反泵将水泥净浆排出。
　　4.5.2混凝土对称均衡压注
　　完成主拱钢管内壁清洗和润滑后，打开拱肋上的小排气孔，打开拱脚和拱上的灌注管逆止阀，四个半拱均从系杆箱内椭圆管开始灌注。椭圆管混凝土通过设置在系杆箱两侧的四个附着式振动器进行振动，振动器通过60等边角钢焊接在系杆两侧进行固定。用木锤敲击主拱拱脚，待混凝土顶升至拱脚灌注口附近时停止压注，关闭椭圆管注浆管逆止阀，将输送管道与主拱拱脚注浆管上的逆止阀连通，开始主拱钢管混凝土的顶升灌注。
　　四个半拱拱脚混凝土的顶升灌注应对称均衡的连续压注，每进入一个分格仓后通过小排气孔插入振动棒对管内混凝土进行振捣，振捣后保证一定的排气时间。拱肋混凝土压注速度控制在25～35 m3/h，当拱肋出现明显振动时减慢泵送速度。输送泵设置为低压泵送，泵送压力控制在7～10MPa即可。混凝土压注过程中安排作业人员持木锤沿人行检修梯敲击检查混凝土的上升高度，同时通过小排气孔对管内混凝土实施振捣，待小排气孔有少许砂浆溢出时同小木塞将小排气孔封堵严实。拱肋清洁人員及时用高压水枪将拱肋上的污染物清理干净。
　　主拱混凝土顶升泵送速度和对称控制通过测量监控数据来调整。混凝土顶升灌注前采集拱肋上观测点的原始数据，在混凝土压注过程中对实施观测到的数据与原始数据进行对比分析，重点控制拱轴线偏位和拱轴线的高程变化情况。四个半拱混凝土顶升至1/8拱肋、1/4拱肋和3/8拱肋时，将对称断面上对称观测点处的偏位和高程变化情况进行分析对比，当对称点高程差超过30mm时，立即调整出现高差的半拱的灌注速度，确保对称点高差平衡。当拱轴线发生较大偏位时，可通过增加配重块的方式进行调节。主拱混凝土顶升灌注过程中保持慢速、均匀、对称、抵压的压注状态，通过锤击的方法了解混凝土的高程，以调整混凝土的压注速度，当混凝土顶升高差超过2.5m时就应根据观测的数据调整泵送速度。
　　拱内混凝土压注超过备用灌浆孔时，曲线平缓，可通过小排气孔加强对管内混凝土的排气振捣。待混凝土顶升高度距離拱顶2m时，对同一根主拱的两个半拱实施交替压注，每侧压注5分钟后间歇5分钟排气。混凝土顶升至拱顶溢浆管下时，从溢浆管向拱内插入振动棒进行振捣，减少拱顶混凝土内的气泡，直到拱顶四根溢浆管口均冒出骨料均匀的混凝土料时停泵5分钟，最后补充5～8个行程后停止灌注，关闭主拱拱脚灌浆孔逆止阀。拆除输送泵接头，清洗输送泵和管道。
　　钢管混凝土顶升压注完成后，主桥清洁工作组利用拱肋上的高压水枪将拱肋和桥面系冲洗干净。
　　5钢管混凝土检测与处理
　　主拱混凝土龄期达到7天后，通过小锤敲击和超声波检测的方式检查钢管混凝土的密实性。持小锤从拱脚向拱顶逐段环向敲击检查，另外沿拱肋每米设置一个监测点通过超声波检测法逐断面检测管内混凝土的密实性，对混凝土与钢管出现空隙的位置，做好标记。
　　超声波检测在钢管圆周和母线方向等距画线布置测点，以保证每一对测点直达声波都通过钢管混凝土中心并使测点布置均匀。通过圆心逐断面径向对测可直接用钢管对称外径作为测距计算声速便于检测数据分析比较。通过每个测点的声速波幅主频等参数与相同混凝土相同直径正常钢管混凝土声学参数进行比较综合分析判定钢管混凝土内的缺陷。
　　对检测中发现的缺陷位置，利用磁力钻从钢管表面钻孔至混凝土内，通过压注水泥净浆的方式进行缺陷修补。
　　
　　结束语：
　　 目前该工程主体已经基本完工，并且通过严格的分部分项验收工作，通过一段时间的运行养护管理，未发现任何工程质量问题，通过该工程的实践，桥梁钢管拱混凝土顶升灌注施工技术值得在以后类似工程中大力推广。