专利名称：钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法及灌注装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢管混凝土拱桥的施工方法和混凝土灌注设备，尤其涉及钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法和灌注装置。
背景技术：
钢管混凝土是在钢管内填充混凝土形成的组合材料。钢管借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性、抗蚀性和耐久性。混凝土则借助钢管壁的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性，将钢材和混凝土有机地结合起来；在施工方面，钢管混凝土可以利用空心钢管作为劲性骨架和模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。由于在材料和施工方法上的优越性，将这种结构应用于以受压为主的拱桥是十分合理的。由于钢管混凝土具有上述优点，钢管混凝土拱桥近年来发展较快，广泛应用于公路桥梁中，目前的最大跨度已达492m。
在钢管混凝土拱桥的施工中，向构成钢管混凝土拱肋的主弦管内灌注混凝土，过去采用的有下述两种方法一、整仓一次灌注法当主弦管管径较小，主弦管管内混凝土数量不大时，多采用该方法。该方法是在拱脚设置灌浆口，在拱顶设置冒浆口，从拱脚到拱顶不间断地完成一根主弦管的混凝土灌注施工。经该方法灌注的管内混凝土整体性好，施工进度快，但该方法只适宜主弦管管径较小的场合，当主弦管管径较大、管内混凝土数量大、拱矢较高时，就无法被采用。
二、分仓多次灌注法当主弦管管径较大、或者灌注设备能力太小时，通常采用该方法灌注。该方法是将主弦管用横隔板分隔成若干节段(仓)，根据加载程序，逐仓(不一定是相邻的仓)灌注管内混凝土。该方法的具有所需设备简单和能满足各种施工条件需要的特点。但该方法存在如下缺陷缺点在一个仓内混凝土强度要到达70％后，才能进行下一仓混凝土灌注，不能连续施工，因而施工工期较长；在横隔板处，管内混凝土被分隔，加之混凝土的收缩，横隔板两侧可能出现细小间隙。因此，采用该方法灌注的管内混凝土连续性、整体性都较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，该灌注方法能很好地满足大直径主弦管混凝土灌注连续施工的要求，并有效地缩短钢管混凝土拱圈的施工工期。
为解决该技术问题，本发明所采用的技术方案是本发明的钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，包括如下步骤a.划分灌注段，在构成钢管混凝土拱肋的主弦管左半跨钢管、右半跨钢管上各划分出至少两级相互间具有一定高差的灌注段；b.布设灌注装置，在各级灌注段的起始点分别设置灌注装置；c.灌注混凝土，通过灌注装置从主弦管两端的拱脚至拱顶逐级向左半跨钢管、右半跨钢管内连续灌注混凝土。
在采取上述技术方案后，由于主弦管分级不分仓，从拱脚至拱顶逐级连续灌注，一气完成一根主弦管的管内混凝土灌注工作，主弦管管内混凝土连续性、整体性好，从而确保钢管混凝土拱的质量。此外，由于采用分级接力灌注方式，混凝土泵送的压力高度和难度，以及对混凝土性能的苛求，都较现有整仓一次灌注法有大幅度降低。因此，本发明的灌注方法能很好地满足大直径主弦管混凝土灌注连续施工的要求，并有效地缩短钢管混凝土拱圈的施工工期。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种应用于上述钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法的灌注装置。
为解决该技术问题，本发明所采用的技术方案是本发明的灌注装置，包括输送泵、输送管和灌注管，灌注管的出口端与主弦管相连通，其特征是所述灌注管处设置有与其相配合的冒浆管，以及使灌注管在排浆、灌注两种工作状态之间转换的控制闸阀系统。本发明的灌注装置具有所需设备简单和能满足各种施工条件需要的特点。
本发明的有益效果是，主弦管管内混凝土连续性、整体性好，从而确保钢管混凝土拱圈的质量，大幅度地降低了对混凝土泵送的压力高度、难度和对混凝土性能的苛求，因此能很好地满足大直径主弦管混凝土灌注连续施工的要求，可靠性、安全性好，并能有效地缩短拱圈的施工工期。灌注装置所需设备简单，并能很好地满足各种施工条件的需要。
本发明的灌注方法同样适用于建筑钢管混凝土立柱的混凝土灌注施工。
本说明书包括如下三幅附图图1是本发明钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法中在左半跨钢管上灌注装置的设置方式示意图；图2是本发明钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法中在右半跨钢管上灌注装置的设置方式示意图；图3是本发明灌注装置的结构示意图。
图中零部件、部位及编号主弦管10、左半跨钢管10a、右半跨钢管10b、冒浆管11、灌注装置20a、灌注装置20b、灌注装置21a、灌注装置21b、灌注装置22a、灌注装置22b、灌注管201、冒浆管202、闸阀203、闸阀204、止回阀205。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明的钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，包括如下步骤a.划分灌注段，在构成钢管混凝土拱肋的主弦管10左半跨钢管10a、右半跨钢管10b上各划分出至少两级相互间具有一定高差的灌注段；b.布设灌注装置，在各级灌注段的起始点分别设置灌注装置；c.灌注混凝土，通过灌注装置从主弦管10两端的拱脚至拱顶逐级向左半跨钢管10a、右半跨钢管10b内连续灌注混凝土。灌注段级数的确定与拱肋矢度、混凝土灌注量和灌注系统的混凝土输送能力相关，一般而言，灌注段级数多划分为了2～5级。由于主弦管10分级不分仓，从拱脚至拱顶逐级连续灌注，一气完成一根主弦管10的管内混凝土灌注工作，主弦管10管内的混凝土连续性、整体性好，从而能确保钢管混凝土拱的质量。此外，由于采用分级接力灌注方式，混凝土泵送的压力高度和难度，以及对混凝土性能的苛求，都较现有整仓一次灌注法大幅度降低。因此，能很好地满足大直径主弦管混凝土灌注连续施工的要求，并有效地缩短钢管混凝土拱圈的施工工期。
为便于施工和受力平衡，作为一种优选的实施方式，所述左半跨钢管10a、右半跨钢管10b上分别划分出的各级灌注段相对于主弦管10跨径的竖直中心线对称，左半跨钢管10a、右半跨钢管10b对称进行混凝土灌注，即两者的管内混凝土灌注进程相一致。参照图1和图2，为提高和确保混凝土灌注质量，各级灌注段在混凝土灌注过程中所产生的浮浆、陈浆由其尾端排出至主弦管10外。
本发明的灌注装置，包括输送泵、输送管和灌注管201，灌注管201的出口端与主弦管10相连通。参照图3，所述灌注管201处设置有与其相配合的冒浆管202，以及使灌注管201在排浆、灌注两种工作状态之间转换的控制闸阀系统。
图3示出了所述控制闸阀系统的一种具体设置方式。参照图3，所述控制闸阀系统包括a.闸阀203，设置于冒浆管202上，也可以直接设置于主弦管10相灌注段的尾端处，用于控制冒浆管202的开、闭，并与灌注管201工作状态相配合；b.闸阀204，设置于灌注管201上，用于控制灌注管201的通、断；参照图1和图2，在左半跨钢管10a、右半跨钢管10b上，上一级灌注段在混凝土灌注过程中所产生的浮浆、陈浆由后一级灌注装置的冒浆管202排出。由于最初一级灌注装置不用排除浮浆、陈浆，因此设置在主弦管10拱底的灌注装置中可以省去冒浆管202及相应的控制闸阀。参照图1，在主弦管10的拱顶设置有冒浆管11，左半跨钢管10a、右半跨钢管10b最末一段灌注段在混凝土灌注过程中所产生的浮浆、陈浆由该冒浆管11排出。
参照图2，为防止主弦管10内已灌注混凝土回落，以及能及时拆除、清洗灌注管201和闸阀204，确保施工安全性，所述灌注管201上还设置有止回阀205，该止回阀205位于灌注管201出口端与闸阀204之间。所述止回阀206可优选地采用插板或插扦式止回阀。
实施例----巫山长江大桥主拱圈的灌注施工。巫山长江大桥又名巫峡长江大桥，公路桥，是一座钢管中承式拱桥。大桥全长612.2米，桥面净宽19米，双向4车道，主跨492米，居同类型桥梁世界第一。该桥主拱圈矢度高达121米，其一根拱肋主弦管管内需灌注的混凝土达600立方米以上，传统的混凝土灌注方法无法满足此桥的施工需要，申请人成功地将本发明的钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法及灌注装置应用于该桥的建设中。参照图1和图2，在构成主弦管10的左半跨钢管10a、右半跨钢管10b上各划分出三级相互间具有一定高差的灌注段。参照图1，在左半跨钢管10a上，从拱底至拱顶依次布设三级灌注装置20a、21a、22a。参照图2，在右半跨钢管10b上，从拱底至拱顶依次布设三级灌注装置20b、21b、22b。灌注施工时，通过相应的灌注装置从主弦管10两端的拱脚至拱顶逐级向左半跨钢管10a、右半跨钢管10b内连续灌注混凝土，即左半跨钢管10a、右半跨钢管10b分三段接力连续灌注，在10小时内即可完成一根主弦管管内混凝土的灌注施工，显示出施工工期短和可靠性、安全性好的特点。如果采用传统的分仓多次灌注法施工，每管需分为5～9段，两半拱对称进行灌注，要3～5次才能灌完一根主弦管。每次灌注后，都需数天时间的养护，等管内混凝土达到70～80％设计强度后，才能进行下一次的灌注。传统分仓多次灌注法施工工期将是本发明灌注方法的3～5倍。
需要指出的是，上面所述只是用图解说明本发明的一些原理。由于对相同技术领域的普通技术人员来说是很容易在此基础上进行若干修改和改动的，因此本说明书并非是要将发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。
权利要求
1.钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，包括如下步骤a.划分灌注段，在构成钢管混凝土拱肋的主弦管(10)左半跨钢管(10a)、右半跨钢管(10b)上各划分出至少两级相互间具有一定高差的灌注段；b.布设灌注装置，在各级灌注段的起始点分别设置灌注装置；c.灌注混凝土，通过灌注装置从主弦管(10)两端的拱脚至拱顶逐级向左半跨钢管(10a)、右半跨钢管(10b)内连续灌注混凝土。
2.如权利要求1所述的钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，其特征是所述左半跨钢管(10a)、右半跨钢管(10b)上分别划分出的各级灌注段相对于主弦管(10)跨径的竖直中心线对称。
3.如权利要求2所述的钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，其特征是所述左半跨钢管(10a)、右半跨钢管(10b)对称进行管内混凝土灌注。
4.如权利要求1所述的钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法，其特征是所述各级灌注段在混凝土灌注过程中所产生的浮浆、陈浆由其灌注段的尾端排出至主弦管(10)外。
5.应用于如权利要求1所述钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法的灌注装置，包括输送泵、输送管和灌注管(201)，灌注管(201)的出口端与主弦管(10)相连通，其特征是所述灌注管(201)处设置有与其相配合的冒浆管(202)，以及使灌注管(201)在排浆、灌注两种工作状态之间转换的控制闸阀系统。
6.如权利要求5所述的灌注装置，其特征是所述控制闸阀系统包括a.闸阀(203)，设置于冒浆管(202)上或灌注段的尾端，用于控制冒浆管(202)的开、闭，并与灌注管(201)工作状态相配合；b.闸阀(204)，设置于灌注管(201)上，用于控制灌注管(201)的通、断。
7.如权利要求6所述的灌注装置，其特征是所述灌注管(201)上还设置有用于防止主弦管(10)内已灌注混凝土回落的止回阀(205)，该止回阀(205)位于灌注管(201)出口端与闸阀(204)之间。
8.如权利要求7所述的灌注装置，其特征是所述止回阀(206)采用的是插板或插扦式止回阀。
全文摘要
本发明公开了一种钢管混凝土拱圈钢管管内混凝土灌注方法及灌注装置，旨在提供一种能很好地满足大直径主弦管混凝土灌注连续施工的要求和能有效地缩短钢管混凝土拱圈施工工期的灌注方法，以及应用于该灌注方法的灌注装置。本发明的灌注方法包括如下步骤a.划分灌注段，在构成钢管混凝土拱肋的主弦管左半跨钢管、右半跨钢管上各划分出至少两级相互间具有一定高差的灌注段；b.布设灌注装置，在各级灌注段的起始点分别设置灌注装置；c.灌注混凝土，通过灌注装置从主弦管两端的拱脚至拱顶逐级向左半跨钢管、右半跨钢管内连续灌注混凝土。所灌注的主弦管管内混凝土连续性、整体性好，施工的可靠性、安全性好，并能有效地缩短拱圈的施工工期。
文档编号E01D101/24GK1837482SQ20061002068
公开日2006年9月27日 申请日期2006年4月12日 优先权日2006年4月12日
发明者郑远鹄, 郑旭峰, 牟廷敏, 张琪, 朱学雷, 陈应忠 申请人:四川省交通厅公路规划勘察设计研究院