本发明涉及大跨度混凝土拱桥施工技术领域，尤其是一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法。
【技术背景】
管内混凝土灌注是钢管混凝土拱桥施工的一道关键的工序，混凝土灌注施工常常受到拱桥高度、混凝土品质、设备性能等条件制约。管内混凝土灌注施工多采用顶升法，近年来发明了真空辅助灌注法，除此之外未见工艺上的重大创新。随着经济与技术的发展，钢管混凝土拱桥的跨度和高度越来越大，管内混凝土施工越来越难。目前，钢管混凝土拱桥的跨度已达到530m，矢高达110m，单根弦管混凝土达到1000m3。像这种跨度大、高度大、单次灌注方量大的钢管拱桥若采用一次灌注到顶的方法施工，堵管风险极大。一旦出现堵管等情况，势必严重影响管内砼的质量、带来后续处理难题。
因此，研究一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法是发展的新方向。
技术实现要素：
鉴于以上提出的问题，本发明提供了一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法，这种施工方法采用分级式连续接力灌注混凝土，安全可靠，节约能源，还可大大减小堵管风险。
本发明的技术方案如下：
一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法，对主拱肋管内混凝土采用连续分级接力的方式进行灌注施工；其中，所述管内混凝土的灌注方法采用顶升法，根据对称与平衡加载原则，以拱顶为对称中线，桥梁两半跨同时灌注混凝土。在泵送过程中，主拱肋管的两半跨内混凝土的浇筑进度差低于6m3。
进一步地，对于拱肋矢高大于60m或灌注时长大于8h的钢管混凝土拱桥，采用分级施工方法。
进一步地，对所述主拱肋分级后的每一级均设有一个进浆口和一个排浆口；其中，所述第一级进浆口设于拱桥的拱脚附近，最后一级排浆口设于拱顶；第n+1级进浆口可作为第n级排浆口，所述n≥1。
进一步地，所述主拱肋单侧混凝土灌注施工过程包括以下步骤：
s1：主拱肋冲洗：将水从拱顶排浆管注入拱肋钢管，清洗钢管内壁，并通过开设在主拱肋钢管拱脚下缘的排渣孔排出铁锈及其他杂物，待水流清澈且无杂物排除出后停止注水，待主拱肋管内的水全部排出后通过电焊封闭排渣孔；
s2：第一级混凝土泵送施工：对混凝土泵管进行润管操作后，将泵机与一级进浆管连接，向主拱肋管内泵入混凝土；待混凝土泵送至一级出浆管位置时，打开一级出浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停一级泵送；
s3：第二级混凝土泵送施工：当一级混凝土浮浆排尽后，启动二级泵送程序；对二级泵管进行润管后，泵入混凝土，待泵管稳定排出混凝土后，接入二级进浆口，向拱肋管内泵入混凝土；第一级继续进行泵送混凝土，至管内混凝土边界面超过二级进浆管3～5m高度时，停止一级泵机，封闭一级排浆管阀门；第二级继续泵送混凝土，混凝土泵送至二级出浆管位置时，打开二级排浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停二级泵送；
s4：第n级混凝土泵送施工：重复步骤s3，完成相应级的混凝土的泵送施工；
s5：拱顶排浆操作：重复上述步骤逐级向上接力泵送混凝土直至泵送至拱顶，当混凝土泵送至拱顶后，减慢泵送速度，持续泵送混凝土，待浮浆排尽，并且在一段连续的时间内稳定排出性状良好的混凝土时，暂停泵送；静置5～10min后，再继续泵送5～10min混凝土；反复进行上述排浆操作直至排浆管无气泡溢出，且混凝土性状不发生明显变化即可停止泵送混凝土，关闭末级进浆管阀门，完成单侧主拱肋管的灌注施工。
进一步地，所述混凝土采用具有自密实与收缩补偿功能的高性能混凝土，其中，混凝土的拓展度达到600mm以上，初凝时间大于1.5倍单级施工所需时间。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.本发明对主拱肋钢管以泵压法自拱脚向拱顶，以分级连续接力方式灌注主拱肋管内混凝土，对于大跨度拱桥极大地降低了混凝土的泵送压力，大大减小发生管内堵塞风险。
2.主拱肋管内混凝土采用分级连续接力灌注施工，避免了单次施工时间过长而导致的混凝土流动性损失，降低了灌注施工对混凝土工作性能要求的敏感性，大大减小了混凝土调控难度。
总之，本发明提供了一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法，这种施工方法采用分级连续接力灌注混凝土方式对主拱肋进行灌注，操作安全，节约能耗，大大降低施工成本，有效降低堵管风险。
【具体实施方式】
下面的实施例可以帮助本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不可以以任何方式限制本发明。
施工前准备：完成钢管混凝土拱桥中钢管拱的各项质量检测工作，通过现场的检测拱肋轴线和核对标高，完成分级设计；然后对拱肋每一级进行开设进浆口、排浆口等，并分级焊接进浆管、排浆管，完成各管口阀门的安装。
实施例1
一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法，对主拱肋管内混凝土采用连续分级接力的方式进行灌注施工；其中，所述管内混凝土的灌注方法采用顶升法，根据对称与平衡加载原则，以拱顶为对称中线，桥梁两半跨同时灌注混凝土。在泵送过程中，主拱肋管的两半跨内混凝土的浇筑进度差低于6m3。其中，所述分级施工中，分级灌注长度根据具体工程中的钢管直径、高度、混凝土性能及泵送功率进行确定；所述混凝土采用具有自密实与收缩补偿功能的高性能混凝土，其中：混凝土拓展度应达到600mm以上，缓凝时间应大于1.5倍单级施工所需时间。
对所述主拱肋分级后的每一级均设有一个进浆口和一个排浆口；其中，所述第一级进浆口设于拱桥的拱脚附近，最后一级排浆口设于拱顶；第n+1级进浆口可作为第n级排浆口，所述n≥1。
所述半跨主拱肋管内灌注混凝土过程包括以下步骤：
s1：主拱肋冲洗：将水从拱顶排浆管注入拱肋钢管，清洗钢管内壁，并通过开设在主拱肋钢管拱脚下缘的排渣孔排出铁锈及其他杂物，待水流清澈且无杂物排除出后停止注水，待主拱肋管内的水全部排出后通过电焊封闭排渣孔；
s2：第一级混凝土泵送施工：对混凝土泵管进行润管操作后，将泵机与一级进浆管连接，向主拱肋管内泵入混凝土；待混凝土泵送至一级出浆管位置时，打开一级出浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停一级泵送；
s3：第二级混凝土泵送施工：当一级混凝土浮浆排尽后，启动二级泵送程序；对二级泵管进行润管后，泵入混凝土，待泵管稳定排出混凝土后，接入二级进浆口，向拱肋管内泵入混凝土；第一级继续进行泵送混凝土，至管内混凝土边界面超过二级进浆管3m高度时，停止一级泵机，封闭一级排浆管阀门；第二级继续泵送混凝土，混凝土泵送至二级出浆管位置时，打开二级排浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停二级泵送；
s4：拱顶排浆操作：重复上述步骤逐级向上接力泵送混凝土直至泵送至拱顶，当混凝土泵送至拱顶后，减慢泵送速度，持续泵送混凝土，待浮浆排尽，并且在一段连续的时间内稳定排出性状良好的混凝土时，暂停泵送；静置5min后，再继续泵送5min混凝土；反复进行上述排浆操作直至排浆管无气泡溢出，且混凝土性状不发生明显变化即可停止泵送混凝土，关闭末级进浆管阀门，完成单侧主拱肋管的灌注施工。
施工过程顺利，未发生堵管，排出的混凝土性状良好。对施工完毕的钢管混凝土成型质量，进行管道截面超声波检测，所测各个截面的平均波速为4710±108m/s；说明采用本发明的分级施工方法，可使钢管内混凝土均质密实。
实施例2
一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法，对主拱肋管内混凝土采用连续分级接力的方式进行灌注施工；其中，所述管内混凝土的灌注方法采用顶升法，根据对称与平衡加载原则，以拱顶为对称中线，桥梁两半跨同时灌注混凝土。在泵送过程中，主拱肋管的两半跨内混凝土的浇筑进度差低于6m3。其中，所述分级施工中，分级灌注长度根据具体工程中的钢管直径、高度、混凝土性能及泵送功率进行确定；所述混凝土采用具有自密实与收缩补偿功能的高性能混凝土，其中：混凝土拓展度应达到600mm以上，缓凝时间应大于1.5倍单级施工所需时间。
对所述主拱肋分级后的每一级均设有一个进浆口和一个排浆口；其中，所述第一级进浆口设于拱桥的拱脚附近，最后一级排浆口设于拱顶；第n+1级进浆口可作为第n级排浆口，所述n≥1。
所述半跨主拱肋管内灌注混凝土过程包括以下步骤：
s1：主拱肋冲洗：将水从拱顶排浆管注入拱肋钢管，清洗钢管内壁，并通过开设在主拱肋钢管拱脚下缘的排渣孔排出铁锈及其他杂物，待水流清澈且无杂物排除出后停止注水，待主拱肋管内的水全部排出后通过电焊封闭排渣孔；
s2：第一级混凝土泵送施工：对混凝土泵管进行润管操作后，将泵机与一级进浆管连接，向主拱肋管内泵入混凝土；待混凝土泵送至一级出浆管位置时，打开一级出浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停一级泵送；
s3：第二级混凝土泵送施工：当一级混凝土浮浆排尽后，启动二级泵送程序；对二级泵管进行润管后，泵入混凝土，待泵管稳定排出混凝土后，接入二级进浆口，向拱肋管内泵入混凝土；第一级继续进行泵送混凝土，至管内混凝土边界面超过二级进浆管5m高度时，停止一级泵机，封闭一级排浆管阀门；第二级继续泵送混凝土，混凝土泵送至二级出浆管位置时，打开二级排浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停二级泵送；
s4：第三级混凝土泵送施工：重复步骤s3，完成相应级的混凝土的泵送施工；
s5：拱顶排浆操作：重复上述步骤逐级向上接力泵送混凝土直至泵送至拱顶，当混凝土泵送至拱顶后，减慢泵送速度，持续泵送混凝土，待浮浆排尽，并且在一段连续的时间内稳定排出性状良好的混凝土时，暂停泵送；静置10min后，再继续泵送10min混凝土；反复进行上述排浆操作直至排浆管无气泡溢出，且混凝土性状不发生明显变化即可停止泵送混凝土，关闭末级进浆管阀门，完成单侧主拱肋管的灌注施工。
施工过程顺利，未发生堵管，排出的混凝土性状良好。对施工完毕的钢管混凝土成型质量，进行管道截面超声波检测，所测各个截面的平均波速为4650±112m/s；说明采用本发明的分级施工方法，可使钢管内混凝土均质密实。
实施例3
一种大跨度钢管混凝土拱桥混凝土灌注的分级施工方法，对主拱肋管内混凝土采用连续分级接力的方式进行灌注施工；其中，所述管内混凝土的灌注方法采用顶升法，根据对称与平衡加载原则，以拱顶为对称中线，桥梁两半跨同时灌注混凝土。在泵送过程中，主拱肋管的两半跨内混凝土的浇筑进度差低于6m3。其中，所述分级施工中，分级灌注长度根据具体工程中的钢管直径、高度、混凝土性能及泵送功率进行确定；所述混凝土采用具有自密实与收缩补偿功能的高性能混凝土，其中：混凝土拓展度应达到600mm以上，缓凝时间应大于1.5倍单级施工所需时间。
对所述主拱肋分级后的每一级均设有一个进浆口和一个排浆口；其中，所述第一级进浆口设于拱桥的拱脚附近，最后一级排浆口设于拱顶；第n+1级进浆口可作为第n级排浆口，所述n≥1。
所述半跨主拱肋管内灌注混凝土过程包括以下步骤：
s1：主拱肋冲洗：将水从拱顶排浆管注入拱肋钢管，清洗钢管内壁，并通过开设在主拱肋钢管拱脚下缘的排渣孔排出铁锈及其他杂物，待水流清澈且无杂物排除出后停止注水，待主拱肋管内的水全部排出后通过电焊封闭排渣孔；
s2：第一级混凝土泵送施工：对混凝土泵管进行润管操作后，将泵机与一级进浆管连接，向主拱肋管内泵入混凝土；待混凝土泵送至一级出浆管位置时，打开一级出浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停一级泵送；
s3：第二级混凝土泵送施工：当一级混凝土浮浆排尽后，启动二级泵送程序；对二级泵管进行润管后，泵入混凝土，待泵管稳定排出混凝土后，接入二级进浆口，向拱肋管内泵入混凝土；第一级继续进行泵送混凝土，至管内混凝土边界面超过二级进浆管4m高度时，停止一级泵机，封闭一级排浆管阀门；第二级继续泵送混凝土，混凝土泵送至二级出浆管位置时，打开二级排浆管排出浮浆；待浮浆排完后，暂停二级泵送；
s4：第n级混凝土泵送施工：重复步骤s3，完成相应级的混凝土的泵送施工；
s5：拱顶排浆操作：重复上述步骤逐级向上接力泵送混凝土直至泵送至拱顶，当混凝土泵送至拱顶后，减慢泵送速度，持续泵送混凝土，待浮浆排尽，并且在一段连续的时间内稳定排出性状良好的混凝土时，暂停泵送；静置8min后，再继续泵送8min混凝土；反复进行上述排浆操作直至排浆管无气泡溢出，且混凝土性状不发生明显变化即可停止泵送混凝土，关闭末级进浆管阀门，完成单侧主拱肋管的灌注施工。
施工过程顺利，未发生堵管，排出的混凝土性状良好。对施工完毕的钢管混凝土成型质量，进行管道截面超声波检测，所测各个截面的平均波速为4680±110m/s；说明采用本发明的分级施工方法，可使钢管内混凝土均质密实。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。