鋼管砼拱橋上部施工的關(guān)鍵技術(shù)

摘要:鋼管拱橋自20世紀(jì)90年代以來得到推廣應(yīng)用。其設(shè)計、施工、監(jiān)控技術(shù)也日趨成熟。本文以江蘇鹽通高速新團(tuán)河特大橋三跨連續(xù)鋼管砼拱橋施工為例。著重介紹鋼管拱的制造、安裝、砼壓注、成橋過程監(jiān)控中的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞:鋼管砼拱橋；施工技術(shù)；監(jiān)控

1 概論

鋼管砼拱橋是以鋼管為拱圈外壁，在鋼管內(nèi)澆注砼，使其形成由鋼管和砼組成的拱圈結(jié)構(gòu)。鋼管與砼良好的組合，一方面使鋼管內(nèi)砼的抗壓強(qiáng)度和抗變形能力有較大的提高，另一方面砼填充了鋼管增加了鋼管的管壁穩(wěn)定性。因此，鋼管砼材料應(yīng)用于以受壓為主的材料之中較之鋼結(jié)構(gòu)和砼結(jié)構(gòu)有著極其重大的優(yōu)越性。同時，鋼管具有較大的剛度和強(qiáng)度，可以作為施工的勁性骨架，成為耐側(cè)壓的模板，這樣，施工時就基本不需要模板和支架，降低了施工成本。因此，在大跨度橋梁中，采用鋼管砼解決了材料強(qiáng)度和施工支架的兩大難題。

但在施工過程中還存在一些有待研究解決的課題，本人從施工的角度就鋼管的加工安裝、砼壓注及施工質(zhì)量監(jiān)控作出粗淺的分析，供同行在實(shí)踐中參考。

2 工程概況

江蘇省鹽通高速大豐互通立交橋的主橋全長670m，雙向六車道。其中主橋?yàn)?2.9m+63.12m+42.9m三跨連續(xù)下承式系桿拱橋，主橋上部結(jié)構(gòu)為上、下分離的二幅橋。每幅寬15.5m，由鋼管砼拱、吊桿、系桿、風(fēng)撐縱橫梁幾部分組成。

系桿為預(yù)應(yīng)力鋼管砼結(jié)構(gòu)，采用支架現(xiàn)澆的方法施工；端模梁為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)；內(nèi)橫梁、縱梁為預(yù)制安裝。

每跨每幅鋼管拱由2片拱肋和風(fēng)撐組成。單片拱由2根φ80×14（中跨）和φ70×14（邊跨）的鋼管和腹板組成啞鈴斷面結(jié)構(gòu)。拱肋矢跨比為1/4，拱軸線為二次拋物線。拱肋內(nèi)填充C50混凝土。

3 總體施工方案

本橋主橋橫跨大劉一級公路和新團(tuán)河五級航道。施工前期進(jìn)行了多種施工方案比選，最終確定了“雙線棧橋加跨墩龍門吊機(jī)安裝”的總體實(shí)施方案。即在新團(tuán)河及大劉路上用貝雷梁拼設(shè)龍門行走棧橋，在棧橋上拼裝大型跨墩龍門的吊機(jī)，利用龍門吊機(jī)進(jìn)行大型構(gòu)料的吊裝作業(yè)。

這一方案，從縮短工期和降低施工難度的目標(biāo)出發(fā)，所有安裝構(gòu)件均采用龍門安裝。鋼管拱可采用工廠化制作、試拼，現(xiàn)場組拼，鋼管內(nèi)砼用兩臺泵車從兩拱腳同時壓注。

4 鋼管拱肋的制造

鋼管拱肋預(yù)先在工廠分段制作，運(yùn)至施工現(xiàn)場后再拼接、涂裝。

4.1 加工工藝流程：號料→切割→邊緣加工→卷管→焊接（縱縫、并超聲檢測）→矯圓→拼接（接長對接環(huán)縫）→超聲檢測及X射線拍片→熱彎→組裝（焊成節(jié)段，超聲波檢測及X射線線拍片）→試拼（各吊裝節(jié)段間試拼）→涂裝及封端→起吊、裝船、運(yùn)輸。

4.2 加工步驟及方法

(1)放大樣圖

根據(jù)施工圖設(shè)計，將拱肋在放樣平臺上用坐標(biāo)法按1：1進(jìn)行放樣，沿放樣的拱肋軸線設(shè)置固定架，在大樣上放出壓注孔、排氣孔、吊桿、風(fēng)撐及段間接頭位置。

(2)小管節(jié)加工

采用自動焰割機(jī)切割，板端開坡口（小管節(jié)長度2m左右，在三輥卷板機(jī)上卷制成小管節(jié)，在旋轉(zhuǎn)胎架上焊接縱縫，并檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量）。

(3)安裝節(jié)段成型

本橋主拱分成五個節(jié)段，邊拱分成三個節(jié)段，在滾輪固定架上按每個節(jié)段的長度，將已加工的小節(jié)管對接拼焊成直管，然后在彎管專用固定架上，采用火工結(jié)合引力的方法曲線成型。

(4)安裝節(jié)段試拼

在平地上按線型布置胎架，先將拱腳段吊至胎架上，用吊線錘得到節(jié)段上弦180°下弦管0°徑向線的垂直投影，作出其投影線與地樣線比較，切割節(jié)段余量，測量節(jié)段的長度、拱度、吊拱管間距等

5 拱肋安裝

1、安裝方法，拱肋在支架上安裝，在節(jié)點(diǎn)處用鋼管搭設(shè)支架，支架之間用臨時風(fēng)撐固定。支架上口安放鋼管托架。

鋼管拱肋試拼后分段水運(yùn)到橋下，用跨墩龍門起吊。縱、橫向移動，安裝到托架上。

6 壓注鋼管砼

6.1 施工機(jī)具

選用了HBT60C型高壓泵，在大橋兩端引橋上各設(shè)置一臺，泵車上安裝壓力表，拱肋下口設(shè)進(jìn)料管φ180，在進(jìn)料管設(shè)倒流截止閥。

6.2 施工方法

(1)砼泵送前，先用清水清洗管內(nèi)污物，再用水泥漿潤滑導(dǎo)管、鋼管內(nèi)壁后排棄。

(2)砼泵送順序，先下弦管和上弦管，再綴板。兩臺泵車從兩拱腳同時向拱頂澆筑，遵循對稱、均衡、慢送、低壓原則。

(3)當(dāng)砼壓注到從排氣增壓管口排出時，停頓5min，重新啟動輸送泵，待砼再從排氣管口排出后再停頓5min，再次啟動輸送泵，直至砼從排氣管口排出時停止。

(4)砼澆完成后，立即關(guān)閉壓注口的截止閥防止倒流。

7 質(zhì)量監(jiān)控

施工監(jiān)控是利用高效計算機(jī)程序，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，與原設(shè)計進(jìn)行比較和誤差分析，并確定和指導(dǎo)下一階段施工參數(shù)；預(yù)控施工中可能出現(xiàn)的不利狀況及避免措施，即施工預(yù)警。

7.1 系桿、主拱拱肋、中橫梁應(yīng)力的監(jiān)測，測試目的：測試各施工工況下各控制斷面中上、下緣應(yīng)力變化情況。測度試方法：在試驗(yàn)構(gòu)件各控制斷面上、下緣埋設(shè)振弦式砼壓變計，每截面2只。

7.2 對系桿軸線、拱軸線的縱橫向偏位及高程的監(jiān)測。測試目的，測試各施工工況下中軸線的縱、橫向偏位值及高程值的變化。測度方法是在陸地上設(shè)置兩定點(diǎn)，用全站儀測量兩點(diǎn)間距，在各測點(diǎn)放置棱鏡，觀測各點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的角度與距離的變化，由此取得各測點(diǎn)三維坐標(biāo)值，來推算各測點(diǎn)的縱、橫向偏位和高程的變化。

7.3 對吊桿應(yīng)力的監(jiān)測

測試目的：監(jiān)測吊桿張拉力和各施工工況中的索力變化情況。測度方法是采用脈動法，利用附著在吊桿索上的高敏度傳感器檢取信號，然后根據(jù)自振頻率與索力的關(guān)系確定索力。

8 結(jié)語

8.1 鋼管拱橋有多種安裝方法，本橋采用施工棧橋加跨墩龍門吊機(jī)鋪肋少量支架的方法，在今后類似工程中可以借鑒，但必須對棧橋的基礎(chǔ)和縱梁慎重設(shè)計，以策安全。

8.2 本橋拱肋預(yù)埋段軸拱段制造時預(yù)制80mm間隙，以便調(diào)整拱肋預(yù)埋段偏差。實(shí)踐證明，該橋施工對拱軸線的成型精度控制很有好處。

8.3 鋼管正式施焊前對焊接工藝要做評定，各項(xiàng)指標(biāo)滿足，規(guī)范要求后方可焊接。

8.4 鋼管正式彎管之前，首先要進(jìn)行熱彎評定試驗(yàn)，主要是確定合適的加工濕度、回彈量、彎制速度、鋼管的橢圓度等。

參考文獻(xiàn)

[1]《鋼管混凝土拱橋設(shè)計與施工》陳寶春

[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》

[3]《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50205-95）