大角度三維空間異性鋼砼結合拱橋鋼混結合段施工技術研究及應用

朱飛 程臣

摘? 要：為解決大角度三維空間異性鋼砼結合拱橋鋼混結合段施工技術難題，結合梧州西江四橋拱肋施工，利用理論與現場實際相結合的方法，對鋼混結合段施工關鍵技術進行研究，確定其施工工藝、施工方法等關鍵施工參數，最后鋼混結合段施工滿足設計要求。

關鍵詞：鋼拱肋吊裝;預應力穿束;模板安裝;鋼混結合段混凝土澆筑

引言

鋼砼結合拱橋是一種新型橋梁結構。拱肋由鋼拱肋和鋼筋混凝土共同組成承載結構體系，優點是跨度大、量輕、高度低，適合在大跨度結構中采用。鋼砼結合拱橋鋼混結合段是同類型拱橋施工中的重難點。尤其鋼混結合段施工在有限的空間及大傾斜角度上施工操作難度大、同一工作面上各工序的轉換要求、技術難度高、借鑒經驗有限等問題。為解決鋼混結合段施工過程中遇到的難題，主要控制預應力穿束、預應力波紋管的保護、混凝土的運輸及振搗至關重要。

本文以梧州西江四橋主墩混凝土拱肋施工為背景，介紹了鋼砼結合段關鍵工序施工步驟及方法，并成功實踐，解決了大角度三維空間異性鋼砼結合拱橋鋼混結合段施工難度大的難題。

1 工程概況

梧州西江四橋主橋橋長558m，由300m中跨和兩側對稱的129m邊跨組成。拱肋拱軸線為懸鏈線，整個拱肋高度按照2次拋物線變化。中跨拱肋Z1節鋼混結合段共30個隔艙需要澆筑標號為C60的混凝土，邊跨拱肋B1節鋼混結合段共有24個隔艙需要澆筑標號為C60的混凝土。每個隔倉相互獨立設置。鋼拱肋與鋼筋混凝土采用剪力釘連接，確保鋼筋混凝土拱肋與鋼拱肋之間應力的有效傳遞。

由于鋼混拱橋預應力鋼束施工鋼筋混凝土拱肋時已經預埋，預應力鋼鋼束的穿束和定位、鋼混段混凝土的澆筑施工對質量控制尤為重要。

2 鋼混結合段施工關鍵技術：

2.1鋼拱肋吊裝

混凝土拱肋預應力為單端張拉，在拱座施工時已進行預埋。鋼拱肋吊裝采用纜索吊，吊裝前防止鋼束穿束過程中波紋管不被損壞，在鋼拱肋每個隔倉底部焊接1根φ16的鋼筋，外套φ4.8cm的鋼管用做滑輪，穿束時將波紋管端頭放置2cm鋼管上在緩慢進行鋼拱肋吊裝。待焊接鋼拱肋吊裝至主墩拱肋桁架位置處距離鋼帽位置1.5m處時，進行預應束的定位施工，同時檢查波紋管破損情況，有縫隙的要用膠布重新進行包裹，保證后續壓漿過程中漿液不外流，波紋管處理完成后，使用20cm*50cm鐵皮在鋼帽與鋼箱梁結合段波紋管的底部進行包裹。鋼拱肋焊接采用融透焊，防止鋼拱肋焊接時的焊渣，漿液燒傷波紋管底部。

2.2拱肋預應力束穿束與定位

鋼砼結合拱橋鋼混結合段預應力穿束時，從底板束依次向上進行穿束，將鋼絞線端頭用鐵絲扎緊，防止端頭松散，穿束過程中造成鋼絞線受力彎曲，折斷。施工人員將同一水平高度的鋼絞線同時對準鋼拱肋箱上指定的位置，緩慢將鋼拱慢慢靠近，依次腹板束，頂板束，當鋼拱的底部接觸鋼帽底部穩定時，鋼拱的頂部開始由垂直向鋼帽緩慢傾斜，過程中，施工人員進入鋼拱中間進行鋼絞線向上調節，保證鋼絞線順利穿束。待穿束完成后，量出定位鋼筋的位置，用φ16的鋼筋“一”字形進行底部焊接固定，波紋管底部立于“一”字形鋼筋上口處，在距離鋼帽40cm、80cm處各安裝一處，端頭待澆筑混凝土前安裝完螺旋筋、喇叭口，封模板時進行定位，由于鋼絞線較重，施工難度大，可借助小型千斤頂進行頂升定位。

預應力的穿束：穿束順序由底板束→腹板束→頂板束，同一水平高度預應力同時進行穿束。預應力束的穿束采用吊塔配合，人工輔助的方式進行。

2.3拱肋預應力束定位及錨墊板、螺旋筋安裝

鋼絞線定位完成后，開始安裝鋼拱肋螺旋筋及喇叭口，按設計要求在喇叭口四周設置“井”字形加強鋼筋，驗收合格后開始加工模板進行預應力束端頭封模。

2.4拱肋預應力端頭模板封堵

由于每個隔倉的尺寸不同，模板的大小要依據現場波紋管定位的位置進行合理加工模板，便于后期混凝土的澆筑，每個艙室的端頭模板封至波紋管上部距隔艙頂部在不影響混凝土澆筑及后期千斤頂工作的范圍內設置端口向外的溜槽。底板處模板溜槽直接加工固定于隔艙頂部上，高度滿足隔艙混凝土澆筑滿即可，腹板中溜槽的方向按朝鋼拱肋中心方向進行固定安裝，溜槽底部用模板支撐。頂板處溜槽的端頭可用繩子懸掛在鋼拱肋螺帽預留洞進行固定。模板內均焊接鋼筋，用鐵絲對拉進行端頭模板加固，防止澆筑過程中，端頭模變形。

2.5鋼-混結合段混凝土的澆筑

在預應力端頭封模完成后，開始進行混凝土澆筑，澆筑順序從底板束依次腹板束，最后頂板束澆筑，混凝土采用集中拌合，自動計量，罐車運輸，泵送混凝土施工。

利用模板預留的槽口進行進料，底板束、腹板束澆筑可利用泵車的軟管進行澆筑，待底板混凝土澆筑完成后，在底板頂部加設5根水平方向方木，用鐵絲固定鋼拱肋腹板端兩側，方木上滿鋪設木模板作為水平施工作業平臺，然后進行上部混凝土澆筑，混凝土入模溫度最高不宜超過35°，待混凝土厚度達到30～45cm開始振搗。振搗采用φ20插入式振動器，振搗時嚴禁碰撞鋼筋和模板。振動器的振動深度一般不超過棒長度2/3～3/4倍，振動時要快插慢拔，不斷上下移動振動棒，以便搗實均勻、密實。振動棒插入下層混凝土中5～10cm，移動間距不超過振搗器作用半徑的1.5倍，與側模保持5～10cm距離，且插入下層混凝土的深度宜為50～100mm。對每一個振動部位振搗延續時間為20～30s，混凝土都必須振搗密實，即混凝土不再冒出氣泡，表面出現平坦泛漿。2.6 高溫鋼砼結合段施工

由于夏季天氣炎熱，鋼拱肋內外溫度高，在鋼拱肋外側表面四周覆蓋土工布進行灑水降溫，防止溫度過高混凝土開裂，待混凝土凝固后，拆除端頭模進行覆蓋養護。混凝土養護期間，混凝土內部最高溫度不能超過65℃，混凝土內部溫度與表面溫度之差、表面溫度與環境溫度之差不大于15℃。

結論

本工程鋼混結合段設計復雜，在有限的空間及大傾斜角度上施工操作難度大、同一工作面上各工序的轉換要求、技術難度高，在國內也是少有。為解決鋼混結合段施工難題，保證鋼混結合段的施工質量。本工程施工方法先進、操作方便，自動化程度高，尤其是在拱肋預應力束穿束與定位步驟，以及混凝土澆筑步驟，可以減少人員投入，克服了人工穿束的不安全性、預應力波紋管完整性難以保證、鋼混結合段混凝土澆筑難度大等諸多難題，其施工安全快捷、質量良好且穩定，本實施例的施工方法具有提高了工效、縮短了工期、節約了工程的成本的優勢。具有良好的推廣價值。

參考文獻

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