思南县岩头河大桥溜管高落差输送混凝土施工工法

'思南县岩头河大桥溜管高落差输送混凝土施工工法思南县岩头河大桥溜管高落差输送混凝土施工工法　　中图分类号：TU37　　1．前言　　1.1在山区地区，随着公路建设等级不断的提高，大跨度、高墩桥梁也随之增多。由于山区地形的特殊性，桥梁施工条件较差，有些桥梁基础及下构施工由于受地形限制，无法修建施工便道及临时的施工场地，不能按照常规方法施工，需要采取其他的辅助施工方法，造成成本大幅增加。　　1.2贵州省公路工程集团有限公司施工的思南县岩头河大桥，桥位地形成“V”，桥位较高，2号墩处在谷底河边上，如图1.2所示。　　　　图1.2桥型布置图　　由于地面横坡较大，无法修建施工便道进场也没有适宜的施工临时场地，因此2号桥墩施工材料的运输及混凝土拌合成为一大难题。如果将拌和机安装在3号桥台处，2号墩桩顶与拌和机的落差有105米，用输送泵向下高落差输送混凝土容易造成离析、堵管，输送泵厂家也没有这方面的相关数据支撑，不能确保施工的质量及安全。　　1.3贵州省公路工程集团总公司综合分析了3种方案。方案一采用既有的缆索吊加吊斗运送混凝土浇筑，缆索吊是该桥各种材料及设备的唯一运输工具，如果兼作混凝土运，运输速度慢不能保证桩基混凝土的连续浇筑；方案二、在搅拌站与2号墩之间的坡面上安装四条轨道，用两个1m3的料斗运输混凝土，运输速度慢，同样满足不了混凝土的浇筑要求，且成本高安全性较差；方案三、将搅拌机安装在3号台台尾路基上，在坡面上安装内径30cm、壁厚6mm的钢管作为砼运输管道，在适当的位置弯道，并采取有效的操作方式，防止混凝土产生离析。满足施工质量及施工方案的要求，且成本低，最终选用方案三。同时以思南岩头河大桥作为依托工程，将该工艺作为施工工法 研究开发，并将研发成果成功用于思南岩头河大桥2号墩的施工。经使用后混凝土施工质量较好，满足有关标准、规范的要求。　　2．工法特点　　2.1输送管道结构简单，不需要专用设备。输送管道采用内径300mm、壁厚6mm的普通钢管，为了便于安拆，每节管道取6m长，并在两端焊接法兰盘用螺栓连接，保证管道连接的可靠性，管道长198m。在管道的进出口分别设置集料斗。　　2.2工艺流程操作简单，输送混凝土不离析、不堵管，操作安全、质量可靠。　　2.3设备造价及使用成本低，输送管道使用的钢管及法兰盘容易购买，现场自己焊接加工，安装灵活、成本低。　　　　2.4施工噪音小，无污染物排放，对环境没有污染。技术及工艺先进适用。　　2.5混凝土输送后质量得到保证，满足施工要求，输送后的塌落度最大损失为3cm（夏季实测数据）。如图2.5。　　　　　　图2.5　　　　3．适用范围　　该工法适用于落差105米以内向下自流输送混凝土，输送管坡度在1：0.5~1：2之间，特别是山区落差较大，不能使用其他方法输送混凝土或使用其他方法输送混凝土成本较高的桥梁及结构物施工。　　4．工艺原理　　4.1以φ300mm的钢管作为混凝土输送管，利用混凝土的自重在管道中自流输送。在进口设置集料斗，集料斗设置阀门，拌和机每盘混凝土全部流入集料斗后开启阀门集中输送，以免混凝土离析。　　4.2在输送管道三分之一高度的位置上设置120度的水平弯道，干预混凝土在钢管中的流动，防止混凝土产生离析，减小混凝土对出口集料斗的冲击。 　　4.3在出口设置集料斗，每次保持集料斗中有三分之一的混凝土，在下一盘混凝土输送流出时起到自然二次拌合的作用，使混凝土不产生离析，确保拌合质量。　　5．施工工艺及操作要点　　5.1施工工艺流程图（见图5.1）　　　　　　5.2工艺流程及操作要点　　5.2.1管节加工制作　　　　　　图5.2.1钢管管节结构图　　钢管在市场上可以直接购买，法兰盘采用厚15mm的钢板制作，内径300mm，外径412mm，14个φ6的螺栓连接孔。由于市面上φ300mm的钢管每根一般长度为6m，为了便于安装及节约材料，将钢管管节按6m长进行加工。在钢管两端，将法兰盘和钢管焊接进行可靠焊接，在钢管上焊接钢筋吊钩，便于调运安装。结构如图5.2.1所示。　　5.2.2管节安装固定　　首先在坡面上按照方案设计进行放样，将管道的安装线路实地放出，采用卷扬机将管节在坡面上由上往下滑，直到管节安装位置，采用人工校正，如图5.2.2-1所示。在连接的两个法兰盘之间垫一层橡胶垫，以保证钢管的密闭性。对准上下两节法兰盘的链接螺栓孔，采用φ16的普通螺栓连接，如图5.2.2-2。在管节的两边采用φ25的钢筋锚杆固定，锚杆的深度视地质情况而定，一般锚固1.5m深。安装后的实物图如图5.2.2-3。　　　　图5.2.2-1钢管管节安装示意图　　　　　　 　　图5.2.2-2钢管管节安装大样图图5.2.2-3管道安装后实物图　　　　5.2.3进、出口集料斗制作安装　　进口集料斗如图5.2.3-1所示。斗容量根据拌和机每盘混凝土体积来定，上口采用1.2m×2.0m，下口采用0.3m×0.5m斗容量为1.05m3，在斗上设有手动阀门。斗采用1.5mm的钢板加工制作，用型钢作为骨架。将斗焊接安装在输送钢管的进口，并进行加固。　　　　　　图5.2.3-1进口集料斗结构图　　出口集料斗如图5.2.3-2所示。出口集料斗在混凝土的输送中，在下一盘混凝土到来时，应保证斗内有三分之一的混凝土，以便进行再次自然拌合，使混凝土不产生离析。因此出口集料斗要比进口集料斗的容量大。加工材料同进口集料斗，采用1.5mm的钢板加工制作，用型钢作为骨架。尺寸如图所示，容积为1.98m3。在输送管出口的迎面加设一层橡胶垫（厚1cm），以减小混凝土的回弹，同时减小混凝土输送时的噪音。　　　　图5.2.3-2出口集料斗示意图　　5.2.4保湿喷水管的安装及包缠土工布　　为了降低管道的温度，减小混凝土输送过程中的水分损失，确保混凝土和易性，在管道上安装保湿喷水管，包缠1层土工布，喷水确保管道表面湿润。喷水管采用φ50mm的PVC管制作，在管上间隔20cm设置一个直径2~3mm的喷水孔。将制作好的喷水管安装固定在输送管上面，有孔的一面向下。如图5.2.4-1、5.2.4-2所示。　　　　　　　　图5.2.4-1保湿喷水管加工及安装示意图图5.2.4-2管道安装后实物图　　 　　5.2.5喷水保湿及使用准备　　如果气温过高，应喷水湿润土工布，降低输送管道的温度。首次使用前，先在管道中灌水冲洗管道内壁，同时湿润管道，减小混凝土输送时的水分损失。在输送混凝土前先输送一盘水泥砂浆润滑管道，同时防止混凝土输送时水泥浆损失，确保混凝土的质量。　　5.2.6进口集料斗集料　　拌合机拌合混凝土，由溜槽短距离输送到集料斗，待拌和机一盘混凝土全部进入集料斗后开启集料斗的阀门，混凝土经输送管道进入出口集料斗。　　5.2.7开启出口集料斗阀门卸料　　待输送管中的混凝土全部流出后，开启出口集料斗的阀门，混凝土经溜槽短距离输送进入输送泵或浇筑点。每次必须保持出口集料斗中留存三分之一的混凝土，以便下次混凝土进入集料斗时，起到自然拌合的作用，确保混凝土的质量。　　5.2.8管道清洗　　一次浇筑事件完成后，暂时不使用输送管道时，应用水清洗管道，将管道内壁上的水泥浆清洗干净，确保后续使用效果。　　6．材料及设备　　6.1材料　　该工法主要材料有φ300mm的钢管、φ25钢筋、1.5mm钢板、型钢、φ48mm钢管。详见表6.1。　　主要材料表表6.1　　　　　　6.2主要设备　　主要设备包括拌合系统、管道加工安装系统、混凝土输送泵。详见表6.2。　　主要设备表表6.2　　　　　　7．质量控制 　　7.1管道加工及安装　　7.1.1钢管的管口要保证与管轴线垂直，法兰盘与钢管的焊接要牢固，以保证管道的可靠连接。　　7.1.2管节之间的橡胶垫要厚度均匀、平整，要有足够的耐久性，以确保管道的密闭性和使用要求；　　7.1.3管节连接螺栓要有足够的强度，保证管道连接的安全性和使用的耐久性；　　7.1.4要保证固定钢筋锚杆的质量，确保管道的稳定。进、出口集料斗稳妥加固，确保使用安全。管道外包缠的土工布要均匀。　　7.2混凝土输送　　7.2.1拌和机出口混凝土塌落度要比施工所需的塌落度大约3cm（夏季数据），以补偿输送过程中的塌落度损失。使用过程中应保证包缠土工布喷水湿润，以减少混凝土输送过程中的塌落度损失。　　7.2.2进口集料斗，集料一盘混凝土后才开启闸门卸料；出口集料斗每次卸料必须保证存有三分之一混凝土。　　7.2.3使用完毕后应采用清水清洗管道。　　8．安全措施　　8.1成立安全领导小组，由项目经理担任组长，全面负责施工安全；　　8.2管道管节加工及安装过程中，卷扬机及电焊作业应严格遵守施工现场用电安全技术规范；　　8.3派专人在混凝土输送之前和使用过程中进行安全巡视，重点监视管道接头的链接螺栓是否有松动，管道的固定点是否发生异常，对出现异常的应及时进行处理；　　8.4所有操作人员均戴安全帽，高空及架子作业人员必须系安全带；　　8.5、在混凝土输送过程中，应严禁非操作人员在旁边观看，以免发生意外安全事故；　　9．环保措施　　9.1在出口集料斗附近设置积水井，对清洗管道的废水进行净化，重复利用，防止对环境的污染。 　　9.2产生的施工废料，集中堆放，并进行防护处理，以免雨水冲刷污染环境。　　9.3在出口集料斗设有橡胶垫，减小混凝土冲击集料斗的噪音，防止了噪音污染。　　9.4混凝土在输送过程中是密闭的，而且混凝土输送不会产生尘埃和污染气体，对空气没有污染。不需要采取特殊措施保护。　　10．效益分析　　本工法是对比其它几种方案作效益分析的。　　方案一采用既有的缆索吊加吊斗运送混凝土浇筑，缆索吊是该桥各种材料及设备的唯一运输工具，如果兼作混凝土运，运输速度慢不能保证混凝土的连续浇筑，从方案上不可行。　　方案二、在搅拌站与2号墩之间的坡面上安装四条轨道，用两个1m3的料斗运输混凝土，但运输速度慢，同样满足不了混凝土的浇筑要求，同时安全性较差。建设仅轨道一项需要钢轨30.5t，需要投资约16万元，在加上其它建设及维护、运行费用，预计需要25万元。　　方案三、采用本工法，混凝土输送能保证质量，满足施工要求，其建设费用计算如下表：　　　　　　注：拌合设备及输送泵，采用哪个方案均需要，故不列入进行比较。　　综合比较分析：方案2与方案3比较，方案2建设及运行费用，估计25万元。方案3建设成本8.84万元，运行费用很低，可以不计。综合比较采用本工法，可以节约成本25-8.84=16.16万元。且采用本工法对自然环境的影响比较小，相比之下对环境具有一定的保护作用。　　11、应用实例 　　贵州思南县岩头河大桥桥型为53m+128m+92m的不对称连续刚构，2＃墩墩位落在凤岗县岸河床上，墩身由3个段组成，第一段高20米，为矩形空心构造，第二段高34米，为实心双矩形构造，第三段高32.5米，为空心双矩形构造，整个墩高86.5米，基础为φ2.0米的为挖孔灌注桩，共计9根，桩长分别27m、24m、21m的各三根；承台为13.3×12.3×4.5＝736m3的大体积砼，2号墩“T”型上构箱梁0号块高9.5米，全桥2/3的工程量集中在2号墩及其“T”型构造上。2#墩基础、下构混凝土输送采用本工法配合输送泵施工，质量进度均满足设计及工期要求，降低了施工成本，取得了很好的经济效益。　　　　　　　　应用实例的思南岩头河大桥　　　　　　　　使用使用本工法施工的2号主墩　　　　　　　　　　　　溜管整体布置图　　　　溜管安装图　　　　　　溜管管节原件　　　　　　溜管管节连接　　　　　　溜管管节固定　　　　溜管土工布包缠 　　　　保湿喷水管　　　　　　进口集料斗　　　　进口集料斗集料　　　　　　出口集料　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。'