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钢管拱混凝土顶升灌注工法是一种用于大跨度钢管拱桥施工的先进工艺，广泛应用于桥梁、隧道等基础设施建设中。该工法通过在钢管内注入混凝土，使钢管与混凝土形成整体结构，从而显著提高结构的承载能力和刚度。

工法原理钢管拱混凝土顶升灌注工法的核心在于利用压力将混凝土从钢管的一端泵送至另一端，同时排出空气和多余水分，最终完成钢管内部的混凝土填充。这种方法充分利用了钢管作为模板的作用，避免了传统现浇混凝土施工中的模板支护工序，提高了施工效率并减少了材料浪费。

施工步骤1.准备工作：对钢管进行清理和密封处理，确保内部无杂物且两端密封良好；安装排气管和注浆管。2.混凝土制备：选用流动性好、抗离析性强的自密实混凝土，以满足顶升灌注的要求。3.顶升灌注：从钢管的最低点开始注入混凝土，利用重力和泵压将混凝土逐步推向高点，直至排气管流出合格的混凝土为止。4.检测与养护：灌注完成后，通过超声波或敲击法检查混凝土的密实度，并对钢管外部进行必要的养护。

技术特点高效性：无需设置复杂的模板系统，简化了施工流程。安全性：减少高空作业，降低施工风险。经济性：节省模板材料，降低工程成本。环保性：减少现场湿作业，降低环境污染。

适用范围该工法适用于大跨度钢管拱桥、钢管柱结构以及各种需要高强度复合材料的建筑工程。尤其在地形复杂、环境敏感的地区db3212t 2047-2018 城市港湾建设与服务规范，其优势更为明显。

总之，钢管拱混凝土顶升灌注工法以其技术先进、施工便捷、经济环保等特点，成为现代桥梁建设中的重要手段之一，为推动我国交通基础设施建设提供了有力支持。

1、混凝土中不窝气；

2、混凝土密实度好，钢管壁与混凝土结合密贴，混凝土强度有保证；

3、在拱上布管少；

本工法适用于各种结构形式的钢管拱桥以及其它钢管结构混凝土的灌注。

三、混凝土配合比选择

㈠、技术要求：

1、混凝土强度：fc4≥45Mpa,fc28≥50Mpa

混凝土凝结时间：初凝时间：≥12h，终凝时间≤16h

混凝土灌注时的坍落度：20cm～24cm，坍落度损失：4h时≤6cm

混凝土限制膨胀率：28d，0.00%～0.02%

混凝土和易性、可泵性良好，无泌水现象。

2、混凝土配合比设计

混凝土配合比采用正交试验法进行优化设计，设计控制参数：

水泥：韶峰牌PO525＃，≤550kg/m3，符合国家质量标准要求。

外掺料：Ⅰ级粉煤灰5%～10%，国家质量标准要求。

砂：中粗河砂，细度模量Mn=2.3～3.0，符合国家质量标准要求。

石：花岗岩碎石，最大粒径20mm，级配良好，符合国家质量标准要求。

含砂率：40%～45%。

混凝土配合比及混凝土各项技术性能指标如下表

表1 混凝土 配 合 比

表2 混凝土各项技术性能指标

四、混凝土灌注工艺流程如下图1：

图1 混凝土灌注工艺流程图

五、混凝土灌注施工方法

1、混凝土灌注顺序

遵循先上弦管，后下弦管；先外弦管，后内弦管的原则，南北拱肋同时从拱脚对称向拱顶灌注。其顺序如下图2:

上弦管 上弦管 上弦管

(外弦管) (内弦管) (外弦管)

下弦管 下弦管 下弦管

(外弦管) (内弦管) (外弦管)

北拱肋 南拱肋

图2 钢管拱砼灌注顺序图

2、灌注孔安设

灌注孔孔径采用125mm，与混凝土输送管等直径，其方向向上，与钢管轴线成30。的角度。混凝土输送管与钢管灌注管用法兰盘连接，并设止浆阀。为防止从拱脚出不能一次灌注到拱顶，每根钢管

从拱顶对称各再增设3个灌注口，作为备用。其布设如下图3所示

排气孔每8m设一个，孔径50mm，露出管外200mm，方向垂直于钢管轴线，在每根钢管拱顶管内用钢板隔开，并在此钢板两侧150mm处对称安设直径φ100mm，高1800mm的排气管。为防止加强环及拱顶隔板处窝气，在加强环和隔板上设φ20mm的排气孔，加强环的排气孔尽量设在靠近拱的上方。

4、输送泵的选型及布设

根据钢管混凝土对称同时灌注的原则，每次灌注两根钢管，则两端各设两台输送泵，同时拱背上布设两组输送管作为备用。为减少垂直高度和弯管引起泵送压力损失，采用二级接力泵送。其输送泵的布设和型号如图4、表3

表3 混凝土输送泵型号

5、混凝土灌注过程中的监测监控

监控项目：墩顶位移、拱顶高程变化、拱轴线变化

监测仪器：NEICA—TCA1800全站仪。

测点布设：在4# 、5# 帽梁及南北拱钢管的L/2、L/4、L/8处设测点，共布设14个测点。

监测监控时间：在混凝土灌注过程跟踪进行监测监控。

（1） 所有输送泵在每次混凝土灌注前对各部件都要进行认真检查，并试运行，确保在整个混凝土灌注过程中，机况运行良好。同时备用两台输送泵，保证在输送泵有问题时，能及时顶上。

（2） 输送管布设时，尽量减少弯管的数量，管道固定牢固，接头连接紧密，不漏浆，不漏气。

（3） 泵送混凝土前，先泵清水和水泥砂浆润滑管道，在泵送混凝土。清水和水泥砂浆只能泵到钢管外，待泵出混凝土时，再与钢管灌注口相接，向钢管内泵送混凝土。

（4） 每车混凝土都应作坍落度、含砂率、和易性检验，保证泵送前混凝土的坍落度控制在20cm～22cm内及和易性、可泵性和自密实性良好。

（5） 对称灌注混凝土数量相差不超过2m3。

（6） 为防止钢管拱冒顶，事先做好压顶的准备工作，一但监测到拱顶冒顶接近警戒值，就立即进行压顶。

（7） 在混凝土灌注过程中，应跟踪监测4# 、5# 墩顶的位移变化，若位移接近警戒值时，应根据加载程序对水平细杆或墩顶竖向预应力加载。

（8） 当输送泵压力接近最大压力值时，而混凝土还未到拱顶，应停止泵送，换管到上一灌注孔进行泵送，但要保证此灌注孔上方混凝土至少有5m，不允许混凝土倒灌。

（9） 当出气孔冒浆时，应立即堵塞该出气孔。出气孔未冒浆不得堵塞。

（10） 混凝土应连续供应，当混凝土出现间断时，应留一车混凝土每隔5分钟泵送一次打养护，直到下车混凝土到来。输送泵料斗必须有足够的混凝土，防止无混凝土空泵而泵入空气到管中，引起堵管，或钢管内混凝土进入空气而形成空洞，影响混凝土质量，或因压缩空气产生高压造成钢管壁破裂。

（11） 当拱顶排气管冒浆时，应继续压注混凝土，直到浮浆全部排完，出现有石子的混凝土时，方可停止泵送混凝土。

（12） 混凝土泵送完后，立即关闭止浆阀门，拆除输送管，进行清洗。

（13） 混凝土灌注完24小时后，应对钢管表面淋水降温，以保证混凝土的质量。

六、质量保证措施

1、加强现场统一指挥，分工明确，相互配合。经理负责总指挥，生产副经理负责现场总指挥，钢管拱两端由两名技术人员进行指挥，各灌注口安排5名操作人员负责接管、拆管、堵塞排气孔等。

2、灌注混凝土前，组织指挥和操作人员进行技术交底，使每人明确自己的岗位职责和质量职责，确保技术要求的贯彻执行。

3、派人员到混凝土搅拌站监督督促混凝土的供应，与现场密切保持联系，根据现场的需用量及时进行供应。

4、在输送泵现场，派专人对混凝土运输车进行调度指挥，保证运输车进出场畅通。

七、安全保证措施

1、灌注混凝土前，进行安全教育和安全技术交底，完善安全设施。

2、严格按照安全操作规程使用机械。

3、严格遵守高空作业安全规程，安拆灌注管时104国道黄岩城区东复线工程施工组织设计，严禁从拱上掉东西。

4、所有灌注管安设牢固，不得有松动现象。

5、所有用电线路按“三相五线”制安设。

深圳彩虹桥总建筑长438m，由主桥和两端的引桥组成。主桥为钢管混凝土下承式钢架系杆拱，跨度150m，双向四车道，桥宽23.5m，飞跨深圳火车北站29股轨道。主桥下部结构形式为φ3m桩基、系梁、承台、2.8m—3.6m钢管混凝土柱及箱室钢纤维混凝土帽梁，上部结构为4肢支格构式钢管拱，钢管直径750mm，壁厚12mm，钢管内灌注C50微膨胀混凝土，共590m3；通过17对双吊杆悬吊预应力钢—混凝土叠合板组合桥面系，由于采用无推力拱体系，两端帽梁通过南北各16根12φ15.24钢绞线成品束来平衡拱对帽梁产生的推力，并通过墩柱内的竖向预应力体系克服拱对帽梁产生的弯矩。桥型布置如下图5：

图5 深圳彩虹桥布置示意图

该桥是深圳市已建桥梁中跨径最大、技术含量最高的一座1排架结构工程施工方案，具有无铰下承格构式系杆拱目前国内跨度最大，桥面悬浮体系目前国内最新的特点。深圳北站大桥建成后，不仅能缓建深圳市的交通，而且将作为深圳城市的一个标志，与周围环境共同构成深圳市的一道亮丽景观。