[发明专利]钢管砼拱的砼灌注工艺及灌注装置

说明书

本发明涉及一种桥梁的修建，特别是涉及一种钢管砼拱的砼灌注工艺及灌注装置。

钢管砼是由钢管和砼组成的复合材料，由于砼处于钢管的约束状态下工作，不仅提高了强度，而且改善了脆性;而钢管在砼的支撑下避免了失稳，有效地发挥了强度特性。在桥梁建筑方面，尤其是拱桥，通常利用钢材所具有的高强轻质特性，首先把钢板制成钢管，而后拼装成以钢管为主体的拱肋节段，再通过吊装或转体施工把拱肋节段合拢成钢管拱。利用钢管拱作为承重支架，并以钢管为模板，灌注砼，形成钢管砼拱肋或钢管砼劲性骨架。目前，钢管砼拱的砼灌注方法如《桥梁建设》1992年1期“下承式预应力系杆钢管砼拱桥的施工”中报道的那样，沿钢管拱的弧线长度，间隔1.5-4米，在钢管横截面的顶部开设直径12-15厘米的砼灌注孔，按设计要求的施工加载顺序，分段从灌注孔由人工铲进砼，并用插入式振捣器振捣，最后焊封砼灌注孔。使用该种灌注方法作业时，必须沿拱肋搭设临时吊架。由于砼灌注孔直径较小，施工较困难，且灌注砼和振捣操作尚需交叉进行，施工周期长。以100米长的钢管砼拱为例，从搭设吊架开始到砼灌注结束为止，需5-10天。对于小直径钢管，开设砼灌注孔，会显著降低钢管拱的负荷能力，给施工安全留下疑点。

本发明的目的在于克服上述缺点，提出一种从钢管拱两端同时高压泵入砼，形成钢管砼拱的砼灌注工艺及灌注装置。

本发明砼灌注工艺是，从钢管拱的拱顶开始，沿拱弧线长度间隔1-5米，在钢管横截面顶部钻以直径6-12毫米的排气孔，以便砼从拱脚进入钢管时排除空气，并利用排气孔观察砼所到部位。然后利用砼灌注装置从钢管拱两端，高压泵送砼，并根据砼所到部位，陆续封闭排气孔。在灌注砼之前，一般应先泵入不低于砼标号的水泥砂浆，其量为钢管拱0.3-1米长度的体积，然后再泵入砼，砼应按照JTJ“公路工程水泥砼试验规程”配制，并控制塌落度为8-18厘米，以便泵送。其控制方法是，掺入水泥重量0.2-0.3%的木质素磺酸盐等减水剂，以选用木质素磺酸钙为宜，或掺入水泥重量0.2-1.0%的其它减水剂，以选用萘系减水剂中的FDN减水剂为宜。同时还应掺入水泥重量8-12%的膨胀剂，如明矾石等。

用于本发明砼灌注工艺的灌注装置由奶管，钢板闸及砼输送管和高压砼泵组成。奶管预埋在桥台或桥墩中，其一端插入钢管端部，另一端与钢板闸连接。对应于一根钢管，应在其两端各分别预埋一根奶管。当钢管拱由多根钢管组成时，就应预埋多根奶管。钢根闸再连接砼输送管，砼输送管另一端接砼泵。钢板闸一般由螺栓连接两块有对应孔的钢板及位于其间的可提开的闸板组成。其中奶管可以是等截面管或变截面管，由钢管的直径决定。砼输送管直径应小于钢管直径2倍以下。

本发明工作原理是，打开钢板闸，从钢管两端将水泥砂浆泵入输送管，经钢板闸、奶管进入钢管内，到一定量后再泵入砼，并根据砼所到部位陆续焊封排气孔，直至拱顶排气孔溢出水泥砂浆为止，停泵，关闭钢板闸。通过排气孔检查，如发现砼有回流现象，应打开钢板闸，重新泵送砼，再关闭钢板闸，顶泵半小时后卸泵。

按照本发明灌注工艺形成的钢管砼拱其砼强度达到JTJ071-930“公路工程质量检验评定标准”，砼填充度≥98%。

本发明钢管砼拱的砼灌注工艺及灌注装置的优点在于提高了砼灌注质量，保证了钢管的完整性，以机械化代替了手工操作，降低了劳动强度，大大提高了工作效率。以100米钢管拱为例，一条拱肋两根钢管，管径800毫米，现有技术需5-10天，采用本发明只需1小时。且节约木材25立方米，降低成本1-2倍。

下面结合附图详细说明本发明实施例。

图1：一孔钢管拱的砼灌注装置总体布置图

图2：桥墩处砼灌注装置放大图

图3：钢板闸结构示意图

图4：图3中的Ⅰ-Ⅰ剖视图

实施例：（参见图1）在桥台11和桥墩12旁边的工作般10上，分别设置砼泵9。提升钢板闸3中的闸板，由砼泵9泵入40号水泥砂浆，其量为钢管长度0.5米的体积，然后泵入砼，经输送管4，钢板闸3和奶管1，从钢管拱的两端进入钢管2内，通过排气孔5观察砼所到部位，注意调整泵速，使两半跨拱的砼泵入量接近。当砼灌注至排气孔5位置时，对拱脚附近的排气孔立即焊封，对拱顶平缓段的排气孔5采取临时堵孔措施。当拱顶排气孔5溢出水泥砂浆时，停泵、关闭钢板闸3。如从拱顶排气孔5发现砼发生回流现象，再提升钢板闸3的闸板，重新泵入砼，关闭钢板闸3，顶泵半小时卸泵。砼初疑后，用小锤敲击钢管拱顶部，若有空响声，则通过排气孔5，压注40号水泥浆，最后焊封全部排气孔，形成钢管砼拱。