跨蘭西高速公路中橋拱肋施工技術

尹承紅

摘要：結合西寧站改及相關工程1-80m預應力混凝土簡支梁拱組合橋拱肋施工技術，介紹鋼管混凝土梁拱組合橋拱肋施工工藝及方法，總結了施工經驗，對以后的鋼管混凝土梁拱組合橋做了很好的指導作用。

Abstract： Based on the construction technology of the arch rib of the 1-80m prestressed concrete simply supported beam arch bridge of Xining Station reconstruction and related projects， the construction technology and method of the arch rib of the steel tube concrete beam arch combination bridge are introduced， and the construction experience is summarized， which has played a very good guiding role in the beam arch combination bridge.

關鍵詞：鋼管混凝土；梁拱組合橋；施工技術

Key words： steel tube concrete；beam arch combination bridge；construction technology

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）28-0174-04

1 工程概況

跨蘭西高速公路中橋位于湟水河的二級階地上，地形平緩。該橋為改建西寧站至動車整備所之遷出線跨越既有蘭溪高速公路而設置，橋跨設置為1孔80m梁拱組合橋，橋梁拱肋采用外徑Φ85cm、壁厚δ18mm的鋼管混凝土，且截面屬于啞鈴類型，拱肋上部分弦管與下部分弦管中心距1.65m，拱肋高度為2.5m，弦管內灌注的混凝土等級為C50。上下弦管間以鋼綴板連接，綴板外間距50cm，壁厚18mm。拱跨范圍內共設5道橫撐，拱頂一道“米”字撐，兩側各一道“K”字撐和“一”字撐。

2 施工工序與工藝流程

2.1 拱腳段施工及張拉

2.1.1 拱腳的施工

拱腳段一般鋼筋多而密，安裝鋼筋時要與設計部門聯系，適當調整鋼筋間距留出混凝土入倉通道及混凝土振搗棒振動通道；拱腳混凝土的體積很大，在澆筑的過程中，需要使用分層施工方式對其進行處理，以免出現水化熱的現象，有效控制開裂，澆注結束后及時做好混凝土養護，控制混凝土內外溫差。拱腳混凝土分兩次現澆，在現澆混凝土前，應將拱肋鋼管、加勁鋼材等安放到位，并用支架等器材牢固鎖定，確保混凝土澆注過程中不移位。

2.1.2 拱腳預應力筋的施工

拱腳預應力筋主要使用的為Φ32的PSB830預應力混凝土螺紋鋼筋，在實際施工期間，其抗拉強度指標可以符合要求，為fpk=830MPa，彈性模量Ep=2.0×105MPa，拱座上單端張拉，可針對張拉力進行合理的控制，錨外張拉控制應力0.9fpk，預應力鋼筋進行預拉。

2.2 鋼管拱肋制造、安裝

本橋拱肋鋼管擬分五段（包括合龍段）。在對鋼管進行分段加工之后，可以在工廠胎架結構上面實現整體結構的預先拼裝處理目的，然后進行軸線線性與相關預拱度的合理檢查，保證其與設計圖紙一致，并對其進行涂裝處理，在合格之后才能運輸到施工現場。在現場設置胎架進行二次預拼裝，結合現場實際情況，針對每段設計位置與高度進行控制，使用先進器材在梁體上面進行支架的搭設處理，然后在上面設置固定的微調設施。支架搭設完畢后，采用兩臺100t起重機（或根據拱肋鋼管分段的實際重量選擇吊機）分段吊裝拱肋在支架上就位，并調整到設計位置后焊接成拱。拱肋起吊位置宜事先設計好。在對鋼管拱節段進行安裝期間，應當從拱座處向上進行，保證嵌補結構的預留施工效果。且在最后安裝環節中，還需進行整體的監督與管控，協調各方面工作之間的關系。

2.2.1 鋼管拱制造

鋼管拱加工期間，需針對工序進行嚴格的控制與協調，首先，應進行原材料的檢驗，對其進行表面處理，然后開展工藝實驗工作，實現原材料切割與邊緣加工目的。其次，在施工中應進行卷管處理，保證焊縫質量符合要求，然后進行圓形校對，科學開展拼接處理工作，在超聲波技術的支持下，實現組裝工作目的，開展半跨立體試驗拼接等工作，在分段解體的情況下，涂抹抗腐蝕材料。

2.2.2 拱肋鋼管安裝

①對于鋼管的接頭位置而言，在搭設期間，需合理使用萬能桿件進行拼裝處理，保證支架符合要求，并進行微調設施的控制與協調，確保符合要求。②可以使用兩臺一百噸左右規格的起重機，針對支架對稱安裝第一段拱肋鋼管，然后進行拱肋線型的合理調整，對臨時支撐進行科學的安裝處理。③可以使用一百噸左右規格的起重機針對第二段拱肋鋼管進行安裝，然后開展拱肋線型的調整工作，在完成臨時定位支撐結構安裝任務之后，與第一節結構相互焊接。④應當結合施工設計的具體安裝順序要求，依次針對橫向支撐結構、斜向支撐結構等進行安裝。⑤使用調車設備進行合龍段拱肋的處理，使其可以到達設計位置，然后進行接頭標高的檢查與調整，在準確沒有錯誤之后，進行合理的拼接安裝。在施工現場接頭焊接期間，還需進行分段整理，按照順序要求開展協調工作，并進行復測調整，在保證精確度符合標準的情況下，實現接縫焊接目的。

2.2.3 拱肋鋼管混凝土的泵送

鋼管之中應當使用拱腳向拱頂進行泵送處理，保證施工連續性，就是在施工期間，使用幾臺混凝土輸送泵設備，從兩拱腳兩側同時進行灌注處理，并使用一級泵送的方式進行到頂處理。在泵送處理期間，需保證協調性與一致性，并加大通訊聯系力度，保證組織高度的統一性，嚴格進行對稱加載處理。

2.2.3.1 泵送混凝土技術性能指標

鋼管之內的泵送混凝土施工過程中，對技術的性能要求很高，需使用緩凝方式與早強方式進行處理，并保證泵送的嚴密性與收縮性符合要求，完善補償性能，并進行科學的處理。

①在選擇混凝土材料期間，需保證為C50等級的膨脹混凝土結構，提升整體強度，保證可以符合設計標準。②對于混凝土材料而言，需要使用泵送注壓的方式進行處理，不可以出現振搗的現象，實現密實性的處理目的。③在泵送處理期間，應結合頂升全過程實際情況開展工作，保證混凝土泵送性能符合要求。④在每次混凝土處理工作中，時間都很長，因此，要在混凝土初凝之前與完畢之后，進行緩凝性的分析與協調，保證初凝時間在16小時左右，并將終凝時間控制在30小時之內。⑤對于施工工作而言，由于壓力的泌水率很低，流動度很高，因此，可對其進行自動擴張填充處理，將擴散度控制在550mm以外。⑥為了減少兩次壓注時間，在實際處理的過程中，需保證整體混凝土結構的強度性能符合要求，并將最短的設計強度控制在80%左右。⑦對于混凝土的坍落度而言，在實際處理的過程中，需將初始結構設置成為190mm左右，在一個小時之后的損失要小于20mm，在兩個小時之后的損失要小于40mm，保證符合標準化處理要求。⑧混凝土材料的收縮補償性能較高，也就是補償收縮混凝土，在使用的過程中，需保證微膨脹率大于收縮率，將縱向的限制控制在合理范圍之內，在保證養護效果符合要求的情況下，建立現代化的處理機制與模式，更好地完成當前工作任務。

2.2.3.2 泵送混凝土施工

上、下弦管及腹板混凝土分別采用分倉壓注，其中上、下弦管單管分四倉，腹板單管分八倉。施工企業可以使用混凝土泵送設備進行兩個拱腳兩側結構灌注處理，在保證混凝土泵送速度一致性的情況下，遵循對稱性與均勻性的發展原則。對于泵送而言，需將順序設置成為上管結構、下管結構、綴板結構等施工環節，保證泵送效果。

為了更好地預防管路堵塞問題，在混凝土泵送環節中，除了要針對外加劑進行合理配置之外，還需適當的加入清水，保證管壁的濕潤度符合要求。然后使用水泥漿材料進行處理，通過泵送混凝土的方式完成工作任務。對于管內結構而言，具有復雜性的特點，在泵送的過程中，會對其造成一定影響，因此，要合理的進行協調與管控。待先壓注倉壓注完畢之后，快速拆裝泵管，進行下一分倉混凝土的壓注。

在對混凝土密實性進行控制的過程中，需針對混凝土壓注質量進行嚴格控制，并在拱肋頂面隔倉板附近開設？準20mm的孔，保證合理的進行排氣處理，同時，還要使用？準100mm溢漿管排出含有石子的新鮮混凝土時，插入N50振動棒進行振搗。

2.3 施工要點

2.3.1 在混凝土泵送環節中，如果當地的溫度很低，那么，在施工之前，就要使用濕潤輸送泵進行處理，保證砂漿強度。

2.3.2 在混凝土結構施工處理的過程中，需保證各類材料質量都能符合要求，并且每盤混凝土的攪拌時間需要控制在2分鐘左右。在拌和的過程中，司機應當進行監督管理，及時發現異常問題，采取合理的措施解決問題，以免出現施工安全隱患。實驗工作人員還需進行原材料質量的檢驗與分析，明確是否出現材料均勻性問題，預防粗細分離的現象。在此期間，需保證混凝土在出料的過程中，塌落度在19cm左右，及時發現泌水問題，并進行返工。

2.3.3 在開始泵送的時候，需保證機械設備處于低速運行的狀態，并針對工作壓力與實際狀態進行觀察，在保證泵送正常之后，才能針對速度進行調整。且在注入混凝土期間，還需合理進行原材料的分析與協調，嚴格開展整體管理工作。

2.3.4 對于單個弦管而言，在混凝土泵送的時候，需保證材料設備的使用效果，并合理應用拱肋應基本同步對稱頂升完畢；在單個弦管進行處理的過程中，還需保證混凝土的初凝已經完畢，并可以達到具體的施工管理標準。

2.3.5 施工企業在實際工作中，需結合管路堵塞故障問題，對其進行泵送處理，將速度控制在合理范圍之內。且在泵管與混凝土之間，還需設置截止閥結構，及時發現堵塞問題并采取合理的措施解決問題，在30分鐘之內完成對其的處理。在重新安裝到位之前，企業應制定完善的空氣排除方案，使用泵送方式與截止閥的方式開展工作，在壓力處理與協調的情況下，通過截止閥的支持更好的完成當前任務。

2.3.6 在提升工作中，應安排專業素質較高的工作人員沿著上升方向開展檢查活動，明確上升的實際情況。在嚴格分析與協調的情況下，確保各項工作都能符合施工處理要求如果混凝土出現了排氣管冒出氣體的現象，就要使用濕潤的麻袋進行封口處理。

2.3.7 在針對混凝土進行泵送處理期間，如果溫度較高，就要使用泵管覆蓋的方式進行降溫，確保混凝土養生效果符合要求。

2.3.8 在泵送期間應針對鋼管表面灰漿進行及時清理，并保證表面清潔度符合要求。

2.3.9 在混凝土頂升環節中，測量工作人員應進行測控處理，及時發現變形現象，采取科學化與合理化的措施解決問題，并創建嚴格的管理機制與模式，在新時期背景之下促進混凝土施工質量的提升。

2.3.10 在混凝土強度符合設計要求的情況下，應進行密實度檢查，發現問題并使用措施解決問題。且在泵送期間，施工質量檢查人員還需進行強度的分析，應用超聲波探測技術明確是否存在問題，確保每項工作都能符合標準。

2.4 吊桿安裝、張拉

吊桿拉索施工環節中，企業需針對成品長度進行合理的計算，并科學開展吊車處理工作，合理使用安裝工藝技術方式完成任務。且在套管與其他結構施工期間，還需合理使用卷揚機牽引張拉設備與錨具固定設備等進行處理，保證張拉處理符合設計要求，并進行抗腐蝕。分次張拉力及張拉順序，由監控、設計單位根據實際施工方法計算確定。

橋面荷載先通過梁體傳給吊桿，再傳遞給拱肋，最后傳到橋墩上，系桿拱橋吊桿內力張拉順序為：

第一階段：拱肋混凝土達到設計強度后，安裝吊桿。第二階段：張拉吊桿。第三節段：橋面二期荷載施工完成后，最后一次調整系桿內力設計至要求值。

吊桿的張拉同樣采用張拉力和伸長量進行雙控，嚴格控制系桿的內力和伸長量，應力和伸長量的偏差不得超過規范設計要求。張拉過程中，吊桿在橋跨結構中應保證前后左右對稱。

2.5 系桿拱施工控制

施工全過程應做好橋梁施工期間的監控與監測。施工時應在系梁上設好觀測點，及時做好應力、變形的施工監測，并及時與設計、監控單位溝通，確保橋面線型；橋墩、支架也需做好觀測檢查工作；橋梁建成通車前進行全橋動載試驗。

2.5.1 拱肋的施工線形控制

拱肋的施工精度控制貫穿于該橋施工的全過程，分析其施工的整個過程，拱肋線形主要受加工精度、安裝方法、溫度、風荷載等因素的影響，因此，拱肋的施工控制過程是一個復雜和系統的過程，也是全橋施工的重點和難點。

2.5.2 拱肋的加工控制

2.5.2.1 加工單元的劃分

按照本拱橋的結構形式，加工單位劃分為拱腳、拱肋節段、拱肋合攏段、橫撐及下錨箱，其中拱腳為4個，拱肋節段分為16個，拱肋合攏段2個，橫撐5個（一字撐2個，K撐2個，米字撐3個），下錨箱22個。

2.5.2.2 加工工藝流程

號料→切割→邊緣加工→卷管→焊直縫（縱縫，超聲波檢測及X射線拍片）→矯圓→組裝（接長）→焊環縫（焊成大段，超聲波檢測、X射線拍片檢查）→試拼→上錨箱就位→設置臨時連接板→噴砂除銹、防腐涂裝

2.5.2.3 拱肋的加工方案

①筒節下料。

1）拱管所用材料為Q345qD，板厚為δ16，來料進行原材料復驗合格后方可進行下料。2）此次鋼拱管用料為雙定尺板料，嚴格按排料計劃使用。3）鋼料不平直、銹蝕、有油漆等污物影響切割質量時，應矯正、清理后再進行切割。4）采用數控火焰切割機編程切割下料。各筒節下料尺寸以數控火焰切割機內所編程序為準。根據卷制、拼裝工藝要求筒節為成對切割，下料程序相同。兩側長邊為相鄰筒節編號。字母含義：AS—上拱節；AT—下拱節；M—錨箱所在筒節需另加M；標識后下工作平臺。5）拱胸、拱背、拱腰四等分線劃線：在板料上畫出拱管拱胸、拱背、拱腰四等分線，作為筒節對接的基準線，劃線方向與下料方向一致，劃線后并打樣沖標識，樣沖連續眼不得少于3個。

②卷制。

1）該筒節材料為Q345qE，板厚為δ16在卷制之前對鋼板坯料進行檢查，確認四等分線是否清晰，確認合格后方可卷制。2）在施工過程中，可以使用三輥卷板機對板料進行卷制處理，將外徑控制在將？覫1200左右。3）在卷板機中對鋼板施工原材料進行處理，實現板端預彎的處理目的，保證水平移動上進行彎曲協調，在相互處理的情況下，能夠及時發現其中存在的問題，采取科學化與合理化的措施解決問題，并建立合理的施工模式。4）在卷制施工環節中，需針對上輥結構進行合理調整，在向上與向下移動的情況下，促進鋼板的合理彎曲，將其卷制成為筒體結構。且上輥處理期間，應使用卷板機設備，卷制一次到兩次左右，并進行科學化與合理化的研究與處理，確保符合當前的處理要求。小直至符合樣板為止。樣板的弧長應為周長的1/3。5）在卷制成型之后，應針對棱角度進行處理，使其符合收口卷制處理要求。6）在收口位置，應當針對電焊的定位焊接技術進行分析，保證焊縫質量符合要求，在科學處理的情況下，針對焊縫結構進行合理的協調，確保干凈與清潔性符合要求。在此期間，需及時發現其中存在的問題，采取合理措施解決問題，在明確問題原因的情況下，提升焊接牢固性與可靠性。7）檢查人員在檢查之后，保證合格才能進入到下一步程序中。在檢驗的過程中，應針對每項檢測結果進行記錄，如果出現不合格的現象，不可以進入到下一工序中，應結合項目標準與檢查內容完成工作任務。通常情況下，在卷制完成之后，縱縫的間隙應該在0mm到3mm之間，保證對口錯邊小于2mm左右，外徑的偏差在2mm左右。

2.6 拱管組對

2.6.1 準備

應針對平臺進行合理的搭設處理，然后開展調平工作，確保可以按照1：1的比例進行處理，保證符合實際處理要求，促進平臺質量的全面提升。搭設平臺，對平臺進行調平，并保證平臺穩固。然后在平臺上按1：1比例放拼裝地樣，大樣圖畫出后要沿拱胸、拱背設置定位裝置，上拱節定位為拱背線，下拱節定位為拱胸線，每個單筒節必須保證2個限位擋塊，點焊時必須保證與平臺垂直。大樣圖要經主管工程師、檢驗人員復查確認。

2.6.2 對接

①對接筒節前應將焊縫及周邊不少于20mm范圍內打磨清理，直至露出金屬光澤。并檢驗筒節橢圓度，測量周長是否符合要求，檢驗合格后進行組對。②將欲對接的筒節按編號放到大樣上調整對接口間隙，組對筒節以拱背線為基準，并看另外兩條線是否合適，以保證縱縫錯開。按地樣校正，對不符合部分進行修整，并做好標識、編號。③檢驗合格后點固，點焊焊縫長20mm，間隔200mm，直至完成一個節段的對接。

2.6.3 腹板裝配、焊接

①腹板材料為Q345qE，板厚為δ16mm。②腹板下料檢驗合格后，對焊接位置坡口打磨清理，直至露出金屬光澤方可進行組裝。③每節段腹板的放置位置嚴格按圖紙要求控制。④在調整好的平臺上按圖紙位置將需要組對的拱段按1：1放大樣，并在上拱管拱背和下拱管拱胸位置設置定位擋塊等裝置。大樣圖要經主管工程師、檢驗人員復查確認。⑤將上下拱管放入相應位置，并進行調整，使之與大樣相符。中間焊接輔助撐板，保證每單節筒節上焊接2個撐板，撐板為T型設置，拱管兩端頭為保證外形尺寸采用？覫89×5的無縫鋼管限位。拱管寬度要求3000+3mm。⑥將制造好的腹板鋪到兩拱管中間，并保證其位置達到拱肋圖要求。然后進行點焊，點焊要求為隔500mm焊20mm，定位焊縫不得有裂紋、夾渣、焊瘤等缺陷。

3 安全要求

①施工作業區設置警示標志，嚴禁非工作人員進入施工現場。②施工過程中定期對機械、設備進行檢查、維修。③施工現場設專職安全員進行現場指揮、調度，堅持班前安全教育制度。④施工人員須佩戴安全帽，作業場地內禁止穿拖鞋。

4 環保要求

①施工現場的廢棄物集中堆放，定期按照環保部門要求指定地點棄置。②對施工便道定期灑水，防止揚塵對空氣造成污染。③夜間盡量避免大型機械施工，防止噪音污染影響當地居民。

5 結束語

預應力混凝土簡支梁拱組合橋具有自重輕，質量好，線條優美，高穩定性、少維修的顯著特點，而拱肋作為預應力混凝土簡支梁拱組合橋的重要組成部分，其施工特點對以后鋼管混凝土梁拱組合橋的發展具有十分深遠的意義。

參考文獻：

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