勁性骨架鋼管砼拱橋外包混凝土施工研究

(重慶交通大學土木工程學院　重慶　400074)

一、工程概況

廣安官盛渠江大橋是拱肋為鋼筋混凝土單箱單室截面，主跨為320m的鋼筋混凝土中承式拱橋。位于廣安市護安鎮嵩壩村4組至官盛鎮，渠江兩岸有公路直接到達，交通條件較便利。設計基準期為100年，雙向四車道，引橋全寬26.5m，主橋因兩側各增設25cm的吊桿區而調整為27m。凈矢高為75m，凈矢跨比為0.25，拱圈由兩個拱肋和4道橫撐組成，拱軸系數為1.5。

拱圈勁性骨架弦桿內灌C100混凝土[1][2]，腹桿為空鋼管，外包混凝土采用C50砼，拱座采用C50和C30混凝土，拱上立柱、交界墩、引橋墩、橋面鋪裝采用C40混凝土。勁性骨架采用纜索吊裝斜拉扣掛法進行安裝，骨架安裝體系由扣掛體系和吊裝體系組成。拱肋外包混凝土對稱同步進行澆筑[3][4]，拱肋外包混凝土是勁性骨架拱橋施工程中最為關鍵的一步。

二、拱肋外包混凝土施工方案

廣安官盛渠江大橋外包砼施工采用吊架系統輔助施工，拱圈外包總共分16個工作面循環作業，考慮到現場現有的設備和施工能力，不能完全滿足16個工作面“對稱、同步”施工的要求。在總結以前幾座類似橋梁的施工經驗并綜合考慮設備、人力、現場施工條件以及勁性骨架外包過程中安全穩定系數后，建議對官盛渠江大橋拱肋外包混凝土施工順序進一步細化調整，調整后施工順序為：

方案①：采用單幅拱肋四工作面同步對稱澆筑。

方案②：采用上下游兩岸拱肋四個工作面同步對稱澆筑。

均采用先“一三”工作面，再“二四”工作面的方式。

通過建模對方案①、②施工過程進行分析，方案②對整個結構應力、安全、穩定性各方面均較為有利，因此建議采用方案②的施工順序。

三、吊架設計

為提高施工效率，保障施工作業人員安全，本橋外包模板系統(含安全操作平臺)采用懸掛式吊架系統。外包混凝土施工全橋左、右幅共16個作業面，輔助施工的吊裝系統共有4套吊點(2套主吊點、2套工作吊籃吊點)以及兩岸拱座處2臺塔吊輔助施工。為保障施工進度，故要求外包混凝土施工吊架系統在拱肋上方移動方便快捷。模板吊架系統具備輔助底板、腹板鋼筋、混凝土施工的功能，既是施工進度要求又是成本控制要求。吊架系統分為懸掛系統、托架系統和模板系統三大部分組成。

(一)懸掛系統

懸掛系統主要由拱背橫梁、底平臺、連接繩等組成。拱背橫梁采用2組6m長的2I25b工字鋼布設于拱肋上弦主管上作為懸掛系統承重結構。為了使工字鋼橫梁垂直受力，下方采用Φ300X8mm鋼管作支墊，鋼管與上弦管接觸部位加工成相應弧形。同時在弦管后端設置止推鋼板防止滑動。施工平臺采用兩組長12m的2I25b工字鋼縱梁，縱梁上按60cm間距鋪設長6米的I12.6工字鋼橫梁，頂面滿鋪3mm花紋鋼板，平臺為防滑按20cm間距鋪設φ10鋼筋焊接在花紋鋼板上。為了確保作業人員安全，在平臺四周用∟75*5角鋼設置欄桿立柱和鋼絲網，整個平臺長12米，寬6米。連接繩采用4根φ28鍍鋅鋼絲繩，上端捆綁于拱背橫梁上，下端與底平臺縱梁捆綁，以適應拱背角度變化的需要。

(二)托架系統

在拱背橫梁移動至作業區域后，利用U型螺桿將底模承重橫梁與拱肋下弦鋼管抱緊固定，形成一個既可以滿足本節段底板及腹板施工又可以滿足下一節段鋼筋綁扎的安全穩定的施工平臺。

(三)模板系統

拱肋外包砼采用側模包底模的施工方案，模板采用新制大塊鋼模板，按照每一段澆筑砼長度不一樣采用3.2米、2.35米兩種長度模板組合使用。

模板采用5mm鋼板做面板，利用[10槽鋼做主肋，[16槽鋼做加勁肋，安裝時配以2臺5T手拉葫蘆輔助模板安拆及調位，就位后與腹板內模一起以對拉螺桿栓接。

腹板內模采用組合鋼模，模板高度變化則通過增減組合鋼模塊板來完成。頂板及內腹板施工采用在拱箱內搭設滿堂支架，倒角模板采用工廠定型加工，考慮到勁性骨架平聯及弦桿較多，不便于大塊模板拆除及轉運，頂板底模采用小塊輕型鋼模，頂板壓模采用大塊鋼模。端模采用鋼模側模包端模的方式，采用拱肋伸出端面的結構鋼筋來固定，并采用Φ48X3.5mm架管作背方使用。

四、拱肋外包混凝土施工過程中應注意的問題

(1)砼澆注過程中，嚴格按照預定澆注順序和設計分段方案進行，防止造成支架不安全；

(2)砼澆注過程中，要派專人檢查模板及支架安全情況，測量人員對拱肋線型及變形進行監測；監測頻率為每段1次，警戒值以預拱值為準；

(3)雨季施工時，做好防雨措施，特別加強砼施工時的施工配合比調整，確保混凝土強度；

(4)砼施工過程中監測資料及時與監控單位對全橋拱肋線型相對照，確保外包施工處于安全可控范圍內。

五、結論

(1)對拱肋和橫撐、橫梁外包混凝土施工方案設定時，要綜合考慮結構全和現場施工的難易程度。在進行外包混凝土澆筑時應滿足“對稱、同步”的總體要求。

(2)外包混凝土時，要求外包混凝土施工吊架系統在拱肋上方移動方便快捷。模板吊架系統具備輔助底板、腹板鋼筋、混凝土施工的功能，既是施工進度要求又是成本控制要求。由于拱肋外包混凝土施工懸空高度高，所以要求施工吊架系統全封閉，尊崇“安全第一”的方針，保障施工作業人員的安全。

(3)砼澆注過程中，嚴格按照預定澆注順序和設計分段方案進行，加強施工過程中應力和線性的監測，保證結構受力合理。