500米级钢管混凝土拱桥试验结果分析

6.3.3.1　超声波检测

超声波检测截面及截面上测点的布置如图6-9所示，选择在混凝土6 d（2＃真空管）、17 d、21 d、28 d和56 d龄期时对拱段的关键截面进行超声波检测。检测结果如图6-10～图6-13所示。

图6-10　1＃拱段各通道超声波检测结果

图6-11　2＃拱段各通道超声波检测结果

图6-12　通道1超声波检测结果对比

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图6-13　通道2超声波检测结果对比

由以上各图结合现场敲击检查可知，脱空后与密实情况下的超声波检测值差别很明显，以法兰1附近的截面4通道3测试结果为例，未脱空的真空管超声波测试值大于4 500 m／s，而脱空的常压管则小于2 000 m／s。

试验分别在两个拱段的三个管段节点附近放置了法兰盘，坐标分别为20 m（法兰1，对应截面3和4）、30 m（法兰2，对应截面6）、40 m（法兰3，对应截面8和9）。结合现场敲击检查发现：在通道1（竖直方向）测试结果中，普遍出现了脱空或脱黏现象；在通道2和通道4（±45°斜向）检测结果中，法兰1附近均出现了不同程度的脱空，法兰2和3附近真空管基本未出现脱空，常压管则都出现了脱空；在通道3（水平方向）检测结果中，真空管仅在56 d混凝土龄期时的截面3出现了脱空，其他截面均未出现脱空，常压管则在法兰1处出现明显脱空，法兰2附近超声波波速逐渐下降至3 500 m／s以下，法兰3测试结果不稳定，但在56 d龄期时降到了2 000 m／s以下。由此可见，两根试验拱段在法兰附近的管背普遍出现了脱空现象，真空管的脱空基本未超过管背线±45°范围，而常压管则基本超过了该范围，部分甚至到达管背线±90°范围（结合敲击检查可确定法兰1和2脱空超过半圆周范围）。由2号真空管6 d龄期时的测试结果来看，所有截面各方向超声波检测值大于4 000 m／s的超过90%，证明采用真空辅助工艺是能保证钢管混凝土灌注密实性的，此后随时间的推移而逐渐产生脱空或脱黏，应从混凝土的配合比设计等其他方面进行改进。从17 d龄期时的测试结果来看，测试波速大于4 000 m／s的，真空管为73%，常压管为18%；由总体测试结果结合现场敲击检查可知，无论在17 d、28 d还是56 d混凝土龄期，在绝大多数测试截面和通道中，真空辅助泵送的钢管混凝土超声波测试值都比常压灌浆下的大、相应混凝土的密实程度高、钢管和混凝土之间的黏结性能好，并且脱空现象明显减少。

6.3.3.2　钻孔检查

待钢管混凝土脱空情况稳定（完成管内混凝土灌注9个月）后，对试验拱段的拱顶部分进行钻孔，孔径为16 mm。沿管轴向的调查孔都位于正管背。

钻孔检查发现：1＃拱段（常压管）脱空的范围较大，无论在管段轴向还是截面内横向的脱空长度都远远大于2＃拱段（真空管）；2＃拱段的脱空范围小而集中，局部脱空间隙较大。

根据真空辅助灌注工艺及试验结果分析，可得以下几点结论：

（1）两试验拱段灌注的混凝土以及采用的混凝土泵机、施工队伍、外部环境均一样，采用真空辅助泵送工艺灌注的2＃ 拱段较常压灌注的1＃ 拱段，其管内混凝土密实程度高得多，尤其是内法兰附近，这得益于真空辅助技术的实施。两者施工工艺差异较大，但设备、施工费用增加不多。

（2）相比常压灌注管内混凝土，真空灌注可避免压缩空气被封闭在混凝土内，还可降低混凝土含气量，从而提高混凝土密实度，且降低的含气量可估算。设置法兰盘的位置易出现脱空、脱黏现象。

（3）真空辅助工艺实际使用时相较常压灌注方法仅需多配置1～2套真空泵及配套设备，增加费用较少且安全可靠。

（4）真空辅助灌注管内混凝土工艺原理明确、易于实施、经济性好，因此适合推广到大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土灌注施工中，可以预期其将逐步取代常压灌注混凝土工艺。在以后的工程中应进一步积累应用经验，逐步形成一套成熟完整的施工工艺。