淺談鐵路連續梁拱橋鋼管拱施工技術

黃 強， 鄭 川， 范 兵

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

深茂鐵路某跨越高速公路收費站A、B、C匝道連續梁拱跨徑布置為(64.95+136+64.95)m，設計為先梁后拱的施工方案，即在梁體施工完成合攏后，在中跨梁體上136 m范圍采用支架法施工鋼管拱。拱肋采用鋼管混凝土結構，計算跨度L=136 m，設計矢高f=27.2 m，矢跨比f/L=1∶5，拱軸線采用二次拋物線線型，設計拱軸線方程：Y=-1/170X2 +0.8X。拱肋采用等高度啞鈴型截面，截面高度2.8 m，拱肋弦管直徑為800 mm，由16 mm厚的鋼板卷制而成，弦管之間用δ=16 mm厚鋼綴板連接，兩榀拱肋間橫向中心距為11.1 m。

2 鋼管拱焊接技術

鋼管拱焊接采用二氧化碳氣體保護焊(FCAW)、埋弧焊(SAW)兩種焊接方式；接頭形式有對接和T接2種，試件主要采用16 mm厚Q345qD鋼板。

為了避免焊縫組織粗大而造成沖擊韌性下降，必須采用有效的焊接方法，其具體措施為：選用小直徑焊條、窄焊道、薄焊層、多層多道的焊接工藝。氣體保護焊單道焊根部焊道的寬度平焊時不大于10 mm，橫焊和仰焊時不大于8 mm，立焊時不大于12 mm；氣體保護焊和埋弧焊的填充焊道最大厚度不大于6 mm。

為保證焊接質量，除應正確選擇焊接方法和焊接材料外，執行焊接工藝的一個共同特點就是控制焊接線能量。為防止冷裂紋傾向，應限定焊接線能量的最低值；為保證接頭沖擊性能，應規定焊接線能量的上限值。為了焊接工藝評定的數量，宜在焊接工藝評定時選擇實際焊接中可能出現的最大線能量。最大線能量評定合格后，在實際焊接中選用較小的線能量就無需重新進行評定。

為了減小焊接產生的變形，要合理選擇焊接順序，焊接順序應遵循先約束大部位，后約束小部位，焊接方向一致、多層同順序、兩側交替焊接、對稱施焊等原則。

3 鋼管拱制作技術

結合該橋的結構特點，充分考慮制作、運輸等因素，總體制造分管拱肋和橫撐兩部分。管拱肋及橫撐制作流程如下：放樣→下料→零件加工→卷管→鋼管縱縫焊接→校圓→節段組裝→節段焊接→外觀及UT檢測→整體預拼→涂噴防銹油漆。

拱肋的制作采用以直代曲工藝，按圖搭設胎架，將多個短管放置在搭設好的胎架中對接成大節段，折點應在計入預拱度的拱軸線上，放樣時應使由于制作誤差引起的鋼管彎曲方向與拱軸的彎曲方向一致，以減少拱軸誤差。

在兩岸拱腳處的鋼管各開設一個壓漿孔，牢固焊接一段端口朝外的泵管，該泵管的型號與連接泵機的型號相同，以便于泵管的連接布置且必須加固焊接。將該段泵管另一端切一斜口，斜口朝上，插入鋼管半徑2/3處，且與鋼管軸線的夾角呈30°～45°。

在每根鋼管拱頂處應設置一個隔倉板，并在距離拱頂隔倉板50～100 cm之間設置排漿管，排漿管尺寸為φ150×1 000 mm且與隔倉板設計的連接鋼筋錯開。排漿管與鋼管垂直方向呈一定夾角，避免排出的砂漿和混凝土污染鋼管。

4 鋼管拱支架法安裝施工技術

鋼管拱支架的搭設：A、B軸分別設置鋼管拱安裝臨時支架，采用4根φ180×8 mm鋼管柱，橫腹桿采用φ76×5 mm鋼管，斜腹桿采用φ89×5 mm鋼管，4根主鋼管和腹桿組成格構柱。各格構柱之間縱、橫支撐也采用上述材料制作。

鋼管拱節段的吊裝：鋼管拱節段按吊裝順序先后運至橋面，然后用2臺70 t汽車吊在橋面上抬吊安裝。先從兩端拱底開始向拱頂按順序對稱吊裝每節段拱肋，最后進行合攏段的架設施工，每一節段按照起吊→對位→臨時固結→調整線型→定位焊接→全面焊接的施工順序實施。

鋼管拱的施工拱軸線是二次拋物線。由于無法在拱肋的軸線上架設儀器，但拱肋上邊緣線與拱軸線的相對位置固定，所以采用通過測設拱肋上邊緣線的方法確定拱軸線，測量點的數據可以根據拱肋加工分段進行計算。

在進行拱肋拼裝時，拱肋加工和拼裝的誤差均比較小，鋼管拱肋的實測里程與設計里程之間雖然存在誤差，但其誤差較小，一般可以控制在3～5 cm以內，在這樣的尺度內，曲線的切線和曲線本身差別很小，在計算實測坐標點至曲線的豎直距離時可以用過理論里程點的切線代替曲線進行計算。用這種方法計算簡便、精度高，點位到曲線的高差dH和到切線的高差dH’差別很小，計算誤差可控制在0.1 mm以內。

鋼管拱的受力較為復雜，通過在施工過程中對鋼管拱結構進行適時監控，再根據監測結果對施工過程中的控制參數進行相應調整是完全必要的。監測截面鋼管的應力是隨拱肋分節段拼裝施工中自重荷載的增加而逐漸增加的，因此，應力監測是一個相對長期的跟蹤檢測過程，一般來講，只能采用長期、穩定性好的鋼弦式應變計進行檢測。鋼弦式應變計在拱肋節段吊裝之前先將其安裝到檢測部位，并由儀器讀取初始值，施工過程中，每一個階段因自重荷載增加而產生的檢測截面應力增量再由儀器在各施工階段讀取，由此產生的應力時間歷程曲線反映了與各施工階段荷載相關的應力變化曲線。

5 鋼管拱混凝土灌注

鋼管拱混凝土灌注采用頂升泵送的施工工藝，灌注時拱橋前后兩端及左右兩側對稱同步進行。弦管內混凝土采用一級泵送，腹腔內混凝土采用二次泵送。首先澆筑上弦管混凝土，待上弦管混凝土達到設計強度90%后再澆筑下弦管混凝土，待下弦管混凝土達到設計強度90%后最后再澆筑腹腔混凝土。

頂升混凝土應遵循勻速對稱，慢送低壓的原則，兩臺固定泵的壓注速度應盡量保持一致，確保兩端混凝土同時壓注，其頂面高差不大于1 m。必須加強混凝土運輸車輛的調度，盡量避免停頓時間，以保持壓送的暢通及連續性。

混凝土采用微膨脹混凝土，灌注時在拱肋兩端左右側同時采用四臺混凝土輸送泵將混凝土連續不斷地自下而上壓入鋼管拱內，直至管頂排氣管冒出混凝土使管內混凝土密實為止。

6 鋼管拱吊桿的施工

吊桿索采用PES(FD)7-109型低壓力拉索(平行鋼絲束)，其間距為9 m。吊桿采用規OVM1ZM7-109(Ⅰ)型系統。吊桿張拉前，吊桿錨固端需安裝并測試光纖光柵壓力環及配套數據監控軟件。每套吊桿錨具組件含球形螺母、球形墊板、上下振蕩器、擋板、防水罩及保護罩。為改善彎曲應力對吊桿疲勞性能的影響，吊桿鋼絲束在進入錨具區域時，在錨具的構造中應添加導向填充箱，從而保證鋼絞線在錨具部分處于嚴格的平行狀態。

在系梁及拱肋施工時注意預埋吊桿預留孔、錨頭鋼筋及螺旋鋼筋預埋件等。在鋼管混凝土澆注完成后，精確測量上錨墊板頂面標高，由設計單位確定實際下料長度。同時，上錨頭預留長度調整差，交由專業廠家下料并及時安裝吊桿與錨具。

在拱肋混凝土強度達到設計值要求后，采用千斤頂在拱肋頂單端張拉吊桿，按設計順序張拉。

7 結 語

連續梁拱橋近年來在我國橋梁施工中得到了廣泛應用，而鋼管拱是連續梁拱橋的主要受力結構。因此，在鋼管拱施工過程中，需要制定合理的施工工藝來確保鋼管拱的施工質量。目前我國對鋼管拱的技術研究還處于一種較落后的狀態，因此需要我們在施工過程中不斷地學習借鑒，同時

要勇于創新，研究出更新、更合理的施工工藝，為連續梁拱橋的發展做出貢獻。