鋼管系桿拱橋混凝土施工監理要點

張經枚

（福建互華土木工程管理有限公司，福建 龍巖 364000）

0 引言

鋼管系桿拱橋是當前路橋工程中較為常用的一種橋梁類型，其成本造價相對較低，且造型較美觀，可以適用于不同的地理環境，尤其在鐵路橋梁、城市交通道路橋梁中應用有著較高的優勢。鋼管系桿拱橋工程是交通路橋工程中的一種常見工程類型，其結構有著較高復雜性，技術要求高，對施工監理有著不小的難度。為此，本文將結合具體工程，對鋼管系桿拱橋工程混凝土施工監理要點進行分析。

1 工程概況

1.1 工程概況

廈門新機場蓮河片區濱海公園大道工程項目位于蓮河片區臨海側，緊鄰現狀海岸布線，西起溪東路，東至疏港東路，道路等級定位為城市主干路，是蓮河片區主骨架路網的重要組成部分。本段設計橋梁工程有東園溪大橋和內湖大橋。內湖大橋位于沙美溪（內湖）排海口，全長1079m，引橋為分幅橋，南北幅橋標準寬均為14.5m，主橋為整幅橋，橋寬33.5m。主橋橋面橫坡1.5%雙向坡，兩側人行道及非機動車道設置2.0%單向坡。主橋上部結構采用下承式鋼管混凝土系桿拱，跨徑為60+80+60m。系桿拱橋采用先梁后拱施工，弦管內采用自拱腳頂升施工方法填充C50自密實補償收縮混凝土。項目效果圖如圖1所示。

圖1 項目效果圖

1.2 橋梁主要構件設計情況

（1）拱肋：拱肋采用橢圓形豎直平行拱，兩拱肋中心距20.5m，拱肋間設置3道風撐。拱軸線為二次拋物線，矢跨比為f/L=1/4.5，主跨80m計算矢高17.244m，主跨60m計算矢高12.8m。

80m拱肋高、寬尺寸為1.6m×1.4m鋼管混凝土，鋼管由25mm的鋼板卷制而成；系梁標準梁高2.1m；采用自拱腳往拱頂頂升泵送混凝土灌注。拱肋設置鋼管的進料口及排氣孔，待泵送混凝土完畢后，封死排氣孔及進料口。

60m拱肋高、寬尺寸為1.5m×1.3m鋼管混凝土，鋼管由25mm的鋼板卷制而成；系梁標準梁高1.9m；采用泵送混凝土灌注。拱肋設置鋼管的進料口及排氣孔，待泵送混凝土完畢后，封死排氣孔及進料口。

（2）橫撐：兩榀拱肋之間共設有3道撐桿橫向連接，拱頂采用一字橫撐，兩側采用K型撐，主橫撐直徑為1.0m，斜撐直徑為0.80m，橫撐及斜撐內沿周長方向布有縱向筋板及環形加勁箍。鋼管與鋼管之間均采取相貫焊接。鋼管內部不填充混凝土，其外表面均做防腐處理。

（3）鋼板：拱肋、風撐鋼板采取Q355qC，限位裝置采用Q355C，其它非主結構鋼材采用Q235B，鋼材應符合《橋梁用結構鋼》（GB/T 714-2015）、《優質碳素結構鋼》（GB/T 699-2015）和《低合金高強度結構鋼》（GB/T 1591-2018）及相關規范的規定。

（4）鋼材保護涂裝：橋梁外露鋼結構如支座預埋鋼板、防撞護欄鋼件等均應做除銹防腐處理，防腐工作應在施工準備階段完成。鋼材表面除銹質量等級Sa3.0級，表面粗糙度Rz70～100μm。防腐施工、質量控制、驗收應按照《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650-2020）、《公路橋梁鋼結構防腐涂裝技術條件》（JT/T 722-2008）執行。

該工程三主孔上部結構采用鋼拱肋結構，拱肋、吊桿錨箱及橫撐、斜撐部分采取長效型涂裝方案，防腐年限按20年考慮。

2 施工工藝流程

（1）平整場地，確保場地清潔平坦，并進行便道的修筑整理。

（2）進行主墩基樁位置的精確定位放樣，依據測量數據進行基礎施工平臺的搭建，安裝樁基施工設備，包括鉆機和支撐設備，并針對基樁進行質量檢驗和無破損檢測。

（3）進行主墩部分的墩身與承臺和蓋梁部分的施工。

（4）進行臨時支墩部分的施工搭設，主要為貝雷架搭設，需通過預壓來減輕非彈性變形幅度。

（5）進行拱腳及端橫梁部分的現澆施工。

（6）進行系桿和中橫梁的預制與安裝施工，并進行濕接頭的澆筑，在保證混凝土強度達到九成以上后進行中橫梁的張拉以及系桿、端橫梁預應力束的張拉。

（7）進行拱肋鋼管的吊裝和風撐安裝施工，并進行拱肋鋼管混凝土的灌注施工。

（8）進行吊桿外鋼管、管內吊索安裝，需要確保鋼管混凝土凝固強度超九成后予以吊桿的第一次預應力張拉。

（9）支架拆卸清除之后吊裝預制中橫梁，并對中橫梁預應力束進行張拉施工。

（10）對橋梁工程的現澆層、鋪裝層與護欄的安裝施工，主要為橋面系部分施工[1]。

3 鋼管系桿拱橋混凝土施工前的控制要點

3.1 嚴格審查技術方案

（1）項目參建單位所申報的施工組織設計與預應力鋼管系桿拱橋相關設計方案與系桿、端橫梁施工設計方案。

（2）工程項目所涉及中橫梁部分的預制施工與混凝土現澆施工方案。

（3）鋼管拱部分的制作與安裝以及防腐處理方面的施工設計方案。

（4）鋼管拱部分的混凝土澆筑施工工藝流程與具體方案。

（5）鋼管系桿拱橋橋面部分板的施工設計圖紙與施工方案。

（6）鋼管系桿拱橋混凝土材料配合比相關設計方案以及針對混凝土材料配比進行檢測試驗報告的檢查。

（7）針對鋼管系桿拱橋施工階段撓度計算和具體檢測控制方案。

（8）混凝土澆筑方案與預應力張拉施工方案。

（9）工程項目施工進度規劃方案。

所有質量監理關鍵點均需要通過工程項目總監理工程師全部仔細審核與批準后方可由施工單位開展施工，需監理總工程師與其他施工各單位管理層以及技術人員、施工人員共同參與審核[2]。

3.2 嚴格進行原材料質量查驗

施工前材料到達公司貨場后，需要經過自檢、專檢、復驗合格且需要得到監理同意方可入庫。入庫后的材料不得隨意運出和挪作它用。

（1）材料自檢。在材料到達指定位置后，材料供應商應將發運清單和本批次鋼材的試驗檢測報告和質量證明書一并提供給倉庫管理員進行自檢。自檢內容主要是核對發運清單、質量證明書、檢測報告是否齊全、材料外包裝是否有損、核對鋼板數量、規格、材質與采購清單中是否一致。

（2）材料專檢。由質檢人員使用專業檢驗設備及工具對材料進行檢驗，鋼板表面質量是否滿足國家標準和技術規范要求，鋼板規格、材質、爐批號、數量是否與質量證明書及發運清單一致。專檢一般規定：①當鋼板表面有銹蝕、麻點或者劃痕等缺陷時，其深度不得大于該鋼材厚度允許的負偏差值的1/2；②鋼材及加工缺陷的修補步驟如下：當表面局部的麻坑或者傷痕深度為0.3～1mm時，可磨修勻順；深度超過1mm時，應在補焊后磨修勻順；③鋼材局部邊緣的層狀裂紋深度不超過5mm時，氣刨修補后，砂輪修磨勻順。

（3）材料復檢。由質檢人員通知總包、監理、業主代表對材料化學成份、力學性能進行復驗，并出具試驗報告，對首次試驗不合格的材料進行加倍數量復驗，如加倍復驗后仍不合格則與供應商協調進行退換處理。整個取樣過程中需要通知監理及業主代表現場見證切割過程和爐號移植。外觀、產品標識和幾何尺寸符合后，按照規程規定的抽檢方案和內容予以執行。

（4）材料的檢驗頻次。①鋼板材料檢驗頻次：按照同一廠家、同一材質、同一板厚、同一出廠狀態每10個爐批號抽檢一組試件。②焊接材料檢驗頻次：焊接材料按其生產批號逐批抽樣復驗；首次使用的焊接材料應進行化學成分和熔敷金屬力學性能檢驗。連續使用的同一廠家、同一型號的焊接材料，實芯焊絲逐批進行化學成分檢驗，焊劑、藥芯焊絲、焊條逐批進行熔敷金屬力學性能檢驗。③材料的檢驗項目：鋼板材料化學成分和力學性能檢驗；焊接材料化學成分和熔敷金屬力學性能檢驗。

4 鋼管系桿拱橋混凝土施工質量監理要點

4.1 支架體系施工監理要點

鋼管系桿拱橋支架施工必須嚴格依據相關施工方案要求進行，所有支架及基礎部分施工都必須進行精確的受力計算和檢驗，確保系桿施工所承載的荷載以及撓度能夠達到相關道路等級標準要求，并合理設置跨徑[3]。

該工程主橋上部結構采用下承式鋼管混凝土系桿拱，跨徑為60m+80m+60m。系桿拱采用先梁后拱施工，弦管內采用自拱腳頂升施工方法填充C50自密實補償收縮混凝土，拱肋支架有鋼管焊接成格構式柱式支架和縱向桁架組成整個拱肋支架體系。對于承載能力極限狀態，應按荷載的基本組合或偶然組合計算荷載組合的效應設計值，橫梁采用雙拼2I30a工字鋼，單根 工 字 鋼A=61.22cm2，g=48.1kg/m，I=8950cm4，i=12.1cm，W=597cm3。荷載標準值P=18.1/2=9.05t=90.5kN，q=2×48.1/100=1.0kN/m，滿足要求。

4.2 拱腳與端橫梁施工監理要點

拱腳與端橫梁施工是難點之一，尤其拱腳位置的鋼筋較為密集，由于帶有勁性骨架和預埋筋、端橫梁鋼筋以及系梁預應力筋，因此，對鋼筋安裝和混凝土澆筑施工有著較高的難度系數。所以，實際施工監理時，一方面需要注意對拱腳與端橫梁預埋筋以及孔道的精確定位，另一方面則需要注意對混凝土振搗施工的嚴格監查，避免發生空洞問題[4]。

4.3 拱肋與風撐部分施工監理要點

對于拱肋與風撐部分的監理主要集中在相關配件的制作和安裝施工方面：

（1）需要注重對鋼管拱施工文件內容的嚴密審查，制作過程中需對拱肋分段線性、端面尺寸和節點精度進行重點監督；

（2）選取具有相關鋼結構加工制作資質的企業作為合作方，并嚴格進行鋼管拱制作過程的檢查，參建方須制定材料加工、焊接質量管理制度及質檢體系，并安排專門的督導進行現場施工檢查；

（3）嚴格進行鋼板等原材料的質量檢驗及成品探傷檢測，依據施工現場的實際情況，采用合適的運輸方式，本工程項目中，拱肋組裝于胎架上進行，采用長線放樣，滿足至少3個相鄰吊裝節段按1:1放樣的要求，胎架表面設拱肋輪廓線、軸線、角尺線、水平線、吊桿定位線、橫撐定位線以及節段端口檢查線等標志，并按設計要求設置吊點、扣點。拱肋節段安裝時，用全站儀對橋面控制點及拱頂測控點進行全過程跟蹤測量，發現存在偏位及時調整糾正，考慮到安裝支架為鋼管格構組成，存在一定的彈性及非彈性豎向變形，安裝高程較控制高程高出1cm左右為宜。在構件安裝到位后，吊鉤松吊力至15%左右，但不脫鉤，待構件與臨時支架充分聯結后（焊接牢固）方能脫鉤[5]。

4.4 中橫梁與系桿施工監理要點

依據該工程項目相關設計標準，并結合預制與現澆施工方法來設計系桿與中橫梁部分的施工流程。系桿部分主要運用了現澆方式，針對拱腳位置進行現澆施工，其余部分則采取預制的方法，在施工現場就近選擇場地進行預制，包括中橫梁部分施工。

預制施工重點放在吊桿預埋件位置，監理人員需要仔細進行吊桿預埋件的測量，以保證后續安裝施工的精確對接。

首先，須進行支架搭設，完成后方可開始系桿與中橫梁的安裝施工，其中需注意系桿安裝施工之前對高程與預拱度要進行嚴密檢查和嚴格控制；其次，是依據施工現場選擇與之相匹配的浮吊與汽吊安裝方案進行吊裝施工；再次，需重點關注中橫梁與系桿混凝土的澆筑施工監理，由于該工程項目的系桿長度較長，而中橫梁的方量相對較大，所以必須保證混凝土澆筑的連續性，在混凝土初凝之前完成此部分施工[6]。

最后，針對系桿與應力施工需進行分次張拉，中橫梁部分預應力施工需按照一般要求調整順序，先對橫梁部分進行張拉，其余部分則需在拱肋與系桿達到一定標準受力系數后，進行張拉。

4.5 鋼管混凝土配置的監理要點

對于鋼管混凝土配制方面的監理，一方面需注重混凝土選材的監理，該工程項目選取高性能微膨脹混凝土，主要以早強型水泥作為主體部分，其初凝時間約為8～12h。另一方面需注意集料的選取和配比試驗，確保粗細集料在質量和粒徑方面能夠滿足工程項目所要求的標準[7]。

5 結束語

綜上所述，鋼管系桿拱橋所涉及的施工技術較為復雜，整體施工難度較大，需對各個環節的各項參數與受力系數進行嚴格把控，且其質量控制關鍵點較為繁雜，質量監理難度較高。因此，需根據工程項目實際結構特點合理設計各環節的施工流程，且在施工過程中要對各項質量關鍵點進行嚴格監理，才能確保橋梁的整體施工質量。