水环式真空泵在管内混凝土真空辅助泵送系统中的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)广西壮族自治区公路桥梁工程总公司 作者:罗业凤

  合江长江一桥为主跨530m 的中承式钢管混凝土桁架拱桥,拱肋管内混凝土设计为C60高性能自密实微膨胀混凝土,采用真空辅助泵送法施工。经过工艺试验和实桥施工证明:拱肋钢管内抽真空时采用水环式真空泵,施工方便快捷、达到的真空度高、经济性好,非常适合应用于钢管混凝土拱桥管内混凝土真空辅助泵送工艺中。

  钢管混凝土拱桥是钢管混凝土结构中最为活跃的分支,近年来得到了迅猛的发展,取得了丰硕的理论研究成果。管内混凝土灌注是钢管混凝土拱桥施工的关键技术之一,也是研究的热点问题,真空辅助灌注手段在管道压浆施工中取得了良好的效果,要应用到钢管混凝土灌注中去,其关键设备———真空泵如何选择,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为这个是首先需要解决的问题。

  水环式真空泵广泛应用于工业生产当中,如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等,水环真空泵结构简单,制造精度要求不高,容易加工。但传统的水环真空泵多属于抽真空泵,所能获得的极限真空度为-0.02~-0.04 MPa,随着技术的进步,部分水环式真空泵能获得的极限真空可达到-0.09 MPa,能适用于更多的场合,也可尝试应用于钢管混凝土真空辅助灌注工艺中去。

1、工程概况

  合江长江一桥是国家高速公路网成渝地区环线和四川省高速公路网规划线路上的重要桥梁工程,主桥为跨径530m 的钢管混凝土中承式拱桥,采用无支架缆索法吊运和斜拉扣挂悬拼法安装钢管拱肋,泵送混凝土技术灌注管内混凝土。桥梁拱肋为钢管混凝土桁架结构,净跨径500 m,净矢跨比1/4.5,拱轴系数1.45。拱顶截面径向高为8.0m;拱脚截面径向高为16.0m,肋宽为4.0 m;弦管为ϕ1320×22(26、30、34)mm 钢管,内灌C60混凝土(图1)。

合江长江一桥整体布置图

图1 合江长江一桥整体布置图(单位:m)

  为了提高钢管混凝土的质量,采用真空辅助技术进行管内混凝土的灌注,经过比选,采用水环式真空泵作为抽真空设备,首先通过工艺试验验证了真空泵的性能,最后在实桥施工中进行了应用。

2、工艺试验

  试验拱段并列设置在离桥址约200m 的长江岸边,由5根10m 长的ϕ660mm 的大直径钢管焊接而成。真空试验拱段的抽真空系统连接在主拱段的出浆管上,由真空泵、阀门、储浆筒、真空表等设备组成,其布置如图2所示。试验采用OVMSZ-2型真空泵,具体指标见表1。

抽真空系统布置图

图2 抽真空系统布置图

表1 OVMSZ-2型真空泵技术性能参数

OVMSZ-2型真空泵技术性能参数

  分别对1台真空泵单独工作和2台真空泵同时工作时的抽真空性能进行了测试,试验结果见图3。从试验结果可知,虽然试验所用真空泵额定真空度为-0.04MPa,但实际可抽至超过-0.08MPa。在抽至额定真空度-0.04 MPa之前,抽气速率基本保持为额定抽气速率;超过额定真空度之后,抽真空速率随管内负真空度增加降低较快。抽至-0.04和-0.08 MPa,单机约需11和50min,双机需5和21min,可节省一半以上时间。

抽真空试验结果

图3 抽真空试验结果

  单机和双机工作能达到的极限真空度为-0.086MPa。

3、拱肋钢管混凝土真空辅助灌注施工

  3.1、钢管混凝土灌注简介

  合江长江一桥钢管混凝土灌注的数量为8根,每根上弦管的混凝土灌注方量为746m3,每根下弦管为718m3,具体拱肋分布及灌注顺序如图4所示。

拱肋混凝土灌注顺序

图4 拱肋混凝土灌注顺序

  每次灌注一根弦管,每根弦管分两个半拱从两岸分别进行3级泵送,每个半拱的方量为350~380m3。

  参考工艺试验和真空管道压浆施工的经验,设定管内混凝土灌注施工时的真空度为-0.08MPa。

  3.2、真空泵选择

  根据试验结果、实桥施工抽真空的方量、施工进度要求以及经济性分析,选择淄博产2BEA-252型水环式真空泵作为抽真空设备,其性能参数见表2。

表2 2BEA-252型水环式真空泵技术性能参数

2BEA-252型水环式真空泵技术性能参数

  3.3、管内混凝土灌注过程中真空泵工作情况

  钢管混凝土灌注过程中,两岸半拱管内混凝土灌注上升超过每一级进浆管约3 m 后,分别开始抽真空,真空负压达到-0.08 MPa后停止泵机并观测管内真空负压变化情况,当大于-0.076 MPa时,重启泵机并使管内压力重新回到-0.08MPa。以第一根拱肋重庆岸一级泵送时抽真空为例,抽真空方量约为360m3,在24′4″达到-0.08MPa负压状态,抽真空记录见图5。

重庆岸一级泵送抽真空记录

图5 重庆岸一级泵送抽真空记录

  由上可知,在进行合江长江一桥拱肋管内混凝土灌注时,每次抽真空的时间不超过30min,对整个施工进度影响很小(整个灌注施工时间为10~12h);抽真空后可达到指定的-0.08 MPa真空度,对钢管混凝土的灌注质量改善明显。

4、结语

  合江长江一桥拱肋管内混凝土真空辅助灌注的大型工艺试验和实际施工,证明了水环式真空泵可满足大型钢管结构的抽真空要求,同时具备施工方便快捷、造价较低等优点,可作为大型钢管混凝土拱桥管内混凝土真空辅助泵送施工时优先选择的抽真空设备。

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