跨高速鋼結構系桿拱橋施工控制的研究

鮑建新 （安徽省路橋工程集團有限責任公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

隨著我國公路建設事業的快速發展，橋梁建設占據越來越重要的位置，相比傳統的鋼筋混凝土橋梁，鋼結構橋梁具有自重輕、性能穩定、易于工廠化制造、可進行裝配化施工等優點，從橋梁全生命周期看，鋼結構橋梁所具有的經濟性和耐久性優勢更為突出，并隨著橋梁跨徑的增大更為顯著。近幾年來，基于以上優點，鋼結構橋梁在國內得到了廣泛的應用。然而，省內關于上跨高速公路的鋼結構系桿拱橋施工工藝卻鮮有涉及，特別是在不影響通車或降低行車影響的特定工況下，這對現場施工控制提出了更高的要求。因此，本文以實際工程為依托，詳細介紹其施工全過程，并通過重點工序的優化、控制，進而保證施工質量。

1 工程概況

S316巢廬路鋼箱梁橋位于G3京臺高速廬江南出入口與廬城外環南路交口，設計采用1-69m自平衡體系下承式鋼箱系桿拱橋上跨G3合銅高速，橋梁全長為84.52m，全寬為46.56m。鋼拱肋采用2片啞鈴型鋼管拱肋，拱肋鋼管及綴板間澆筑C50微膨脹混凝土；吊桿全橋共設36根，分三列均布，索體采用GJ-19（中拱）、GJ-12（邊拱）兩種規格的整束擠壓鋼絞線，吊桿間距為5.0m。

圖1 鋼箱梁橋上部結構示意圖

2 施工工序

2.1 施工工藝流程

本工程采用的施工工藝流程圖，如圖2所示。

圖2 施工工藝流程圖

2.2 施工準備

2.2.1 施工方法的選取

由于跨高速施工的限制，根據施工工序順序的不同，主要包括“梁拱同步”和“先梁后拱”的施工方法。在本工程中考慮施工過程的安全性以及穩定性，采用了“先梁后拱法”的施工方法。

2.2.2 鋼結構節段的劃分

考慮到先后施工高速內外構件、運輸及安裝的需要，把單個主梁構件劃分為4段；同時考慮到拱肋合龍的需要，把單個拱肋構件劃分為6段。

2.3 工廠加工及運輸

考慮到運輸及安裝的方便性及經濟性，工廠施工前應根據設計圖紙構件尺寸、材料用量，合理劃分構件節段，細化構件施工圖、廠內加工圖、現場拼裝圖等。工廠加工構件時，應嚴格按照設計圖紙，確保構件精度。

構件運輸前，應按照構件類型及安裝部位，在醒目處進行編號，以便安裝時查找。構件的運輸及堆放中應放置墊木以防止構件產生局部變形。

2.4 支架的安裝及預壓

跨高速施工臨時支撐采用少支點支架法，高速外支架采用5×690mm鋼管柱；高速公路中央分隔帶處支架采用10×1000mm鋼管柱。鋼箱梁支架底部在反挖80cm后均采用40×80cm的C30條形基礎硬化；拱肋支架底部采用6塊角鋼與鋼箱梁焊接固定。高速外鋼箱梁鋼管柱間采用多根2HN500×200H型鋼作橫撐以及斜撐連接，鋼管柱上接2HN300×150H型鋼分配梁。拱肋鋼管柱上接弧形月牙板，其曲率與拱肋底部曲率一致(見圖3)。

圖3 支架搭設立體示意圖

支架安裝完畢，鋼結構安裝之前，對埋置于土基的高速外支架靜置48h后，再放置構件持荷預壓24h，從而消除支架的非彈性形變。

2.5 鋼結構安裝

鋼結構安裝順序如下：端橫梁安裝→高速外主縱梁安裝→高速外橫梁、小縱梁安裝→高速內半幅主縱梁安裝→高速內半幅橫梁、小縱梁安裝→主縱梁合龍→高速內半幅橫梁、小縱梁安裝→高速外鋼拱肋安裝→高速內鋼拱肋安裝→鋼拱肋合龍。

2.5.1 吊車選用

鋼結構安裝中根據構件大小選用50t吊車、130t吊車、300t吊車。其中130t吊車負責主縱梁、橫梁以及高速外拱肋構件等一般長、重構件的吊裝；50t吊車負責小縱梁、懸挑梁、嵌補板/管等小型零散構件的吊裝；300t吊車負責高速內鋼拱肋、風撐等跨中、高處構件的吊裝。

2.5.2 鋼結構安裝

鋼結構安裝采用立拼的方式，起吊時先將構件吊離地面50cm左右，進行試吊，一切正常后徐徐升鉤。首先緩緩將構件吊至臨時支架頂部高程50cm左右，吊車待機維持構件平衡；再通過手拉葫蘆調整構件水平偏差，吊車緩慢平穩下鉤至設計位置；最后，通過安裝砂筒來調整高程。

2.6 拱肋混凝土灌注

拱肋混凝土灌注采用C50無收縮混凝土。在橋梁兩側拱腳處各設置1臺輸送泵，輸送泵內混凝土采用汽車混凝土罐車供應。混凝土頂升前在每節拱肋的上、下弦管頂面、腹板L/4、L/2處開排氣孔，將拱肋內空氣及時排出。在混凝土壓注前，在進料短管上設置防回流閥，并對短管與弦管接口的焊縫作加勁處理。拱肋混凝土灌注分3次完成：對稱灌注下弦管→對稱灌注上弦管→對稱灌注綴板腹腔。

2.7 吊桿的張拉

吊桿張拉采用穿心式千斤頂，系梁頂為銷接固定端，拱肋頂為張拉端。吊桿張拉采用由中拱到邊拱，三拱同步張拉，每個拱肋由中到邊對稱均勻的方式進行張拉。張拉采用3臺穿心式液壓千斤頂分三個階段（10%、90%、100%）進行張拉。張拉過程中分級記錄油表讀數、索力及伸長量，同時觀察油壓表讀數以及傳感器讀數，使兩者基本保持一致。張拉完成后及時擰緊吊桿螺母進行固定，然后拆除張拉桿、千斤頂及撐腳。

2.8 支架拆除

支架拆除應遵循“由上而下，先搭后拆”的原則，支架拆除應在吊桿力達到設計的90%后進行。先拆除兩側拱肋支架，再拆除跨中拱肋支架，待整體穩定后，并按照拆除拱肋支架的順序，依次拆除鋼箱梁支架。

3 施工控制要點

3.1 鋼結構安裝精度

鋼結構（尤其是鋼拱肋構件）在出廠前應進行試拼，結合設計圖紙校核尺寸，避免構件出現軸線偏位（吊桿安裝管道與吊耳）、局部變形（拱圈連接處尺寸變形）與構件錯位等問題。現場安裝前，認真復測橋臺高程、支座坐標以及支架標高，并明確各節段安裝時的校核基準點。其中端橫梁構件位于橋臺支座上方，因此作為鋼結構整體高程、橫縱坡、預拱度初始控制點，在其與連接構件安裝時應在其連接方向預留50～100mm的余量以便現場局部調節。各構件安裝前后進行高程坐標（同一構件至少選取3個點）的測量校核（拱肋構件應預留測量點位），并在支架拆除后定期進行監控觀測。

3.2 拱肋混凝土密實性

認真核對鋼拱肋圖紙，混凝土灌注前，應先泵送高等級砂漿濕潤泵管及壓漿管，當排漿孔有漿液排出時，應放慢泵送速度，每泵一下需停一下，人工配合用竹竿等在排漿孔抽插，使多余的氣體和漿液排出，直到干凈混凝土（排氣管內流出的混凝土濃度與泵送混凝土濃度相同）溢出為止，然后穩壓3min，并關閉防回流截止閥。泵送過程中，可用敲擊法判斷管內混凝土填充情況，如有空隙，應及時用管外加振方法解決；對不密實的部位，采用鉆孔壓漿法壓注與混凝土等強度的無收縮水泥漿進行補強，然后將鉆孔補焊封閉。

4 結論

通過廬江S316巢廬路上跨G3高速鋼結構系桿拱橋工程，本文總結了此類工程中應該主要的施工要點，并得到如下結論：

①在施工準備階段，應結合施工現場，對設計圖紙進行優化，嚴格按照構件尺寸加工，并合理對構件進行節段劃分，避免加工、運輸過程中對構件精度的影響；

②在施工過程中，重點是對鋼結構安裝精度進行控制，通過建立獨立坐標控制網加強測量精準度，對縱向各主要構件安裝前后反復進行坐標、高程的測量校核，可有效消除或控制構件合龍時的誤差；

③鋼結構橋梁要達到優質優良工程這一要求，要從施工準備階段開始重視，必須強化現場施工管理，不斷優化施工方法，加強施工過程質量控制，才能從根本上解決問題，從而使結構功能與社會效益得到保證。