鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)問題探討

蔡加忠 鄒俊勇 沈 軍

（嘉興市中路交通設(shè)計有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 引言

近年來，鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、省建材等優(yōu)點，被廣泛應用于公路工程。但該橋型技術(shù)復雜，施工難度大，已經(jīng)暴露和潛在的問題還很多，亟待廣大工程技術(shù)人員在實踐中不斷探討和完善。

2 鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)難題及解決辦法

2.1 支承系統(tǒng)

2.1.1 功能

系桿拱橋支承系統(tǒng)宜選用WDJ齒碗扣型多功能支架，該系 統(tǒng)具有支架豎向組合微調(diào)功能，主要以工具支架和特制微調(diào)座組成。

2.1.2 地基處理

WDJ齒碗扣型多功能支架必須搭設(shè)在經(jīng)處理的堅實地基上，地基須高出原地面0.5～0.8m，做好防水，避免雨季浸泡。在立桿底部鋪設(shè)墊層和安放底座，墊層可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的鋼筋混凝土或厚度≮5cm的木板。

2.1.3 預壓

支架使用前須全程預壓，不能以一孔預壓取得的經(jīng)驗 數(shù)據(jù)推概全橋。靜壓5d(120h)以上及達到沉降穩(wěn)定狀態(tài)2d(48h)以上，沉降穩(wěn)定標準：24h沉降不超過1mm。

2.2 主拱肋拱軸線控制系統(tǒng)

2.2.1 以激光照準和精密測標組成定位系統(tǒng)；監(jiān)測項目為拱肋的線形變化、拱腳位移和拱腳沉降。

2.2.2 建立測量控制網(wǎng)

在每節(jié)拱肋端頭設(shè)置固定的測量控制點，控制點設(shè)在拱肋中線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進行，每架設(shè)一節(jié)段拱肋，對全部控制點都要進行觀測。此外，對拱座的偏位進行觀測。鋼管拱對溫度，特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和日照對線形控制的影響，標高的測量包括合攏時間都安排在凌晨。

2.2.3 施工控制

2.2.3.1 在扣索塔架頂部設(shè)有扣、錨索調(diào)整裝置千斤頂，通過改變扣索的張力，并采用在拱段之間的內(nèi)法蘭盤接頭處抄墊鋼板的方法，來實現(xiàn)拱段接頭標高的調(diào)整 (跨徑較小的拱肋可利用WDJ支撐系統(tǒng)高度及其豎向微調(diào)功能實現(xiàn))。

2.2.3.2 設(shè)置臨時橫撐固定拱肋。每架設(shè)一節(jié)拱肋，就利用鋼管拱的橫聯(lián)鋼管臨時焊接固定上下游拱肋，特別是在合攏段基肋端一定要設(shè)置臨時支撐。

2.2.3.3 在焊接拱肋接頭外包板時，對稱布置的焊縫，采用成雙焊工對稱施焊，這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消；非對稱焊縫，先焊縫少的一側(cè)，這樣可使先焊的焊縫變形部分抵消。

2.2.3.4 為保證鋼管拱在吊裝過程中的橫向穩(wěn)定性，在每吊裝一節(jié)段拱肋時，采用通過對稱設(shè)置兩道浪風繩來調(diào)整和控制拱段就位中線位置，減少拱肋自由長度，增大橫向穩(wěn)定。控制浪風繩長度基本相同。

2.3 鋼管混凝土配制

2.3.1 設(shè)計高性能微膨脹混凝土應選擇525R早強型水泥為主 體，其用量不宜過大，初凝時間以8～12h為宜。

2.3.2 配制高性能微膨脹混凝土須使用干凈的河砂并嚴格控制云母含量、硫化物含量、含泥量和壓碎值，一般選用細度模數(shù)2.6-3.1的中砂為宜。不宜用砂巖類山砂、機制砂、海砂，此類砂對混凝土的膨脹率影響極大。

2.3.3 粗骨料石質(zhì)對高性能微膨脹混凝土影響很大，主要體現(xiàn)在骨料一砂漿界面粘結(jié)強度、骨料彈性模量和骨料強度。在考慮混凝土可泵性的同時，要考慮混凝土的早強性和后期強度。碎石需二次破碎，使其基本無棱角，并減少針片狀顆粒的含量。

2.3.4 粉煤灰與水泥“二次水化反應”產(chǎn)生的凝膠封堵了混凝土的毛細管路，增強了密實性，提高了耐久性。“二次水化反應”只有Ⅰ級粉煤灰和磨細粉煤灰可以徹底完成：“使混凝土升溫降低 15%～35%；應嚴格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%～1.5%”為宜；粉煤灰應符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定。

2.3.5 選擇外加劑一定要經(jīng)過多次試驗。試驗表明，緩凝型減水劑會降低混凝土膨脹率，所以應反復試驗，膨脹率合適才可使用；高效減水劑還應具有緩效凝作用和緩凝劑摻配作用，且是非引氣型、低氣泡減水劑；其質(zhì)量應符合現(xiàn)行標準《混凝土外加劑》規(guī)定。

2.3.6 膨脹劑在有鋼管約束條件下，在結(jié)構(gòu)中建立0.2～0.3MPa預應力，可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應力，從而提高抗裂能力。

2.4 主拱肋鋼管的拼裝

2.4.1 鋼管拱肋的制作

2.4.1.1 鋼管拱主弦管直徑>600mm采用螺旋焊管。

2.4.1.2 宜選用具有CAD加工設(shè)計技術(shù)和成功經(jīng)驗的廠家；單元階段制造好后在工廠進行平面和立面組拼檢查；螺旋焊管彎曲成型在中頻彎管機上進行，采用埋弧自動焊；腹板安裝采用CO2氣體保護焊；單元階段焊接完成后，若與理論線形不符，可用“火工矯正法”矯正。

2.4.1.3 鋼管拱單元階段制好后運至工地組焊成吊裝段，運至施工現(xiàn)場，最后用跨墩龍門吊機或其它起重設(shè)施將吊裝段吊上橋組裝。

2.4.1.4 為便于調(diào)整拱肋預埋段制造、溫度引起的偏差，鋼管制造在工廠時，拱腳預埋段與拱中段之間預留80mm調(diào)整量；拱肋合攏鎖定溫度為10～15℃。

2.4.2 鋼管拱肋單元構(gòu)件的防護

預拼成型的安裝節(jié)段必須對接口進行地面預接和必要的技術(shù)處理，拱肋每一個吊裝階段之間采用內(nèi)法蘭連接，法蘭間可抄墊鋼板進行微調(diào)；單元制造階段之間采用臨時外法蘭連接。

2.4.3 鋼管拱肋的懸拼

2.4.3.1 拱肋吊裝采用懸拼和扣掛施工。拱肋作完后，首先在制作場地進行預拼，合格后方可吊裝。

2.4.3.2 拱肋吊裝前應安裝好拱腳臨時鉸，懸拼過程中允許拱肋繞鉸轉(zhuǎn)動。每吊裝一個階段除安裝好橫撐及臨時橫撐外還要設(shè)置橫向浪風索。以利調(diào)整拱軸線和保證橫向穩(wěn)定。

2.4.3.3 兩階段接頭端面先用螺栓對接，安裝合攏段前應預先通過扣索調(diào)整拱肋橫向位置，然后再安裝拱頂合攏段。

2.4.3.4 兩條拱肋全部合攏后，再全面校核一次拱軸線坐標，并調(diào)整至誤差容許范圍內(nèi)。再對焊主拱鋼管、燒掉螺栓，用加勁鋼板補焊拱肋鋼管接頭，以保證受力連續(xù)。

2.4.3.5 用鋼管焊接封死拱腳臨時鉸，澆注拱座預留槽口C50混凝土，形成無鉸鋼管桁架拱，待拱腳混凝土達到強度后拆除扣索

2.4.3.6 泵送壓注填充管內(nèi)C50微膨脹混凝土。

2.4.4 跨徑較小的橋梁可用WDJ支撐系統(tǒng)配合吊車、攬繩完成拱肋組拼。

2.5 拱腳混凝土空洞

2.5.1 拱腳混凝土振搗

拱肋與系桿節(jié)點——拱腳之鋼筋構(gòu)造縱橫交錯、交叉重疊，混凝土澆筑困難，振搗棒無法正常工作，混凝土密實成了問題。一般采用剛度較大的鋼模，澆筑混凝土時，先用一巨型扁鏟(其寬度≥振搗棒直徑)在振搗棒插入處，臨時將鋼筋間距撥寬，至振搗棒順利插入、正常振搗為止，可確?；炷琳駬v密實；待振搗棒拔出后，開啟固定于模板兩側(cè)的附著式振動器，一方面有助于被撥動的鋼筋恢復原來位置，另一方面可避免混凝土漏振，有助于混凝土密實、均勻。

2.5.2 拱腳混凝土預防裂縫

為預防拱腳混凝土裂縫，可選用鋼纖維混凝土，鋼纖維用量一般為60kg/m3。

2.6 空腹式端橫梁澆筑工藝

端橫梁為封閉式變斷面空心梁，其施工有兩種方法：一種方法是采用木?；蚱渌淮涡孕灸?，不考慮翻番周轉(zhuǎn)，此類模板只側(cè)重考慮其強度，滿足混凝土幾何尺寸需要即可；另一種方法是采用鋼?；蚱渌芍苻D(zhuǎn)性芯模，澆筑混凝土時在梁頂預留“天窗”，待拆除芯模后再二次澆筑混凝土，將天窗堵死，但應注意兩期混凝土的結(jié)合牢固問題。

3 結(jié)語

鋼管混凝土系桿拱橋施工中需要研究的問題還很多，需要我們廣大工程技術(shù)人員積極探索，不斷完善，使這一先進技術(shù)在公路交通設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。