系桿拱橋成熟施工技術的借鑒與應用

沈長華 費慶升 蔣明珠

（1.高郵市水利建筑安裝工程總公司，江蘇揚州 225600；2.高郵市水利工程質量監(jiān)督站，江蘇 揚州 225600）

1 工程概況

高郵市珠光大橋是運東里下河地區(qū)內(nèi)河上跨度最大、寬度最寬的城市主干道橋梁，主橋采用剛性系桿拱肋的鋼管混凝土系桿拱結構，系桿跨徑為83.6 m，寬度37.0 m，計算跨徑為80.0 m，矢高為14.598 m，矢跨比約為1/5.48，采用二次拋物線線型，拱軸線方程為 Y=4×14.598×（80－X）X/802，系桿采用高2.2 m、寬1.5 m矩形空箱斷面，在拱腳處加寬至1.9 m，拱肋采用2根Φ1100 mm鋼管組成啞鈴型截面，鋼管采用Q345C，壁厚14mm。

該橋施工難度大，工藝復雜，工期短，且沒有現(xiàn)成的成功經(jīng)驗參考，故在工程實施過程中實地考察了多項建成和在建的類似系桿拱橋梁工程，通過學習借鑒成熟技術方案和施工經(jīng)驗，科學組織，精心施工，并根據(jù)北澄子河通航情況和周邊地形地貌情況，進行施工方案比對優(yōu)化，最終選擇并編制了主跨結構部分采用少量現(xiàn)澆與預制安裝相結合的少支架施工方案。靈活的技術借鑒應用，嚴格的過程監(jiān)測控制，使得珠光大橋順利建成通車。

2 拱肋施工

2.1 拱肋安裝

2.1.1 拱肋制作

由于受現(xiàn)場施工場地限制，故選擇委托鋼構廠家在工廠加工拱肋，成型并經(jīng)探傷檢驗合格運至施工現(xiàn)場后，再進行1∶1精確放樣，將拱肋整孔預拼裝，然后對拱肋幾何尺寸再次進行檢驗，確認符合設計和技術規(guī)范要求后方可進行安裝。

2.1.2 搭設支架

鋼管拱安裝支架選用貝雷片縱橫交錯搭設，支架頂部距拱肋底部1.5 m，上鋪 20 cm×20 cm 方木，在方木上搭設臨時支架，每個支點位置安裝兩臺機械螺桿千斤頂，用于各拱段校正。拱肋吊裝前全面檢查搭設好的支架，對支撐點進行坐標和水準復測，細致檢查拱肋中線及坐標標記點，并彈線作標記。

2.1.3 拱肋吊裝

拱肋吊裝采用一條150 t、舉高能力45m的浮吊船，配合一條100 t、舉高能力45 m的浮吊船進行，起吊均采用二點吊，吊點按設計要求設置。先吊裝上游一側拱肋兩端的節(jié)段，就位、校正后臨時固定，再吊裝中間合攏段。然后吊裝下游另一側拱肋兩端的節(jié)段，就位、校正后臨時固定，再吊裝中間合攏段與其他節(jié)段臨時固定。最后盡快安裝風撐，使其形成穩(wěn)定結構。

2.2 拱肋線性

2.2.1 拱肋的加工控制

（1）公差控制。拱肋加工過程中產(chǎn)生的誤差以及測量誤差將導致最終的加工誤差。為確保交驗公差，在每個工序完工時，均需進行拱肋的控制數(shù)據(jù)分析總結。

（2）焊接控制。根據(jù)拱肋的結構特點，一般采用手工電弧焊接，因焊縫等級高，焊接工作量大，故需制定嚴格的焊接工藝，并由專職焊工進行焊接。焊接完成后，按要求進行探傷檢驗。

2.2.2 拱肋的預拼裝控制

設置預拼裝平臺。根據(jù)拱肋的預拼裝長度設置混凝土預拼裝平臺，在平臺澆筑時安裝預埋件，用于安裝支撐胎架，每個運輸單元用2個胎架，并在平臺上設置控制坐標點。在平臺的胎架上，對拱肋進行預拼裝，接口調整好后安裝法卡具固定，并在拱肋管內(nèi)組焊臨時連接座定位插銷，同時，對預拼好后的拱肋進行各項指標的檢驗。

確定拱肋吊桿孔位。依據(jù)預拼裝拱肋的實測值，并考慮焊接收縮、溫度變形等因素，在拱肋上開設吊桿孔。

2.2.3 拱肋的安裝控制

拱腳是拱肋的控制基礎，拱腳的施工應注意其幾何尺寸、位置及拱肋管的軸線尺寸、縱向仰角、橫向垂直度，以確保拱肋安裝的精度。另外，由于拱腳是與系桿梁、端橫梁部分的混凝土一起施工，因此，在混凝土澆筑前，應將拱腳進行固定，以防在混凝土施工過程中產(chǎn)生移位。在澆筑混凝土時，由于該處鋼筋密集，因此必須制定詳細的澆筑工藝，并全程跟蹤監(jiān)控，確保該處的混凝土質量。

2.2.4 拱肋的軸線控制

（1）根據(jù)橋位地形情況設置貫通的軸線控制點，布置一導線控制網(wǎng)，在拱肋安裝的全過程中進行軸線的測量、監(jiān)控。

（2）拼裝前，應根據(jù)拱肋擬定的拼裝方法，設置拱肋控制點的預拱度。支架施工時，應根據(jù)加載后支架的變形情況，設置預拱度。

（3）測量時，應重視溫差引起的桿件長度變化和側向變形，盡量選擇日出前、日落后溫差最小時，或對拱肋灑水降溫后，再進行測量。

（4）拱肋安裝時，設置豎向及橫向微調裝置（啞鈴拱肋兩側上下設手拉鏈條葫蘆和兩臺機械螺桿千斤頂組合進行微調）進行精確對位，對位后及時通過定位銷和法蘭連接裝置進行連接，然后施焊。

（5）焊接時，選擇合理焊接工藝，嚴格控制焊接產(chǎn)生的側向變形。

（6）在拱肋拼裝過程中，考慮風荷載的影響，對已安裝的拱肋及時拉設風繩，防止拱肋失穩(wěn)，也防止風載對其軸線精度產(chǎn)生影響。

2.2.5 拱肋的合攏控制

（1）合攏段的施工是拱肋拼裝的最后一個環(huán)節(jié)，也是拱肋線形控制的重點，因此，要根據(jù)擬定的施工方法制定相應的合攏方案，適當預留切割量，以防在拼裝過程中，由于焊接收縮而引起長度出現(xiàn)變化。

（2）應按照設計要求合攏，以防產(chǎn)生溫度應力。

（3）針對擬定的施工方法，采用臨時鎖定措施，支架施工采用在管內(nèi)設錐形套管進行臨時鎖定。

2.3 混凝土施工

在封閉的鋼管中澆灌混凝土，同時又要保證混凝土在鋼管中能密實成型，應著重解決以下施工難點：其一，拱形鋼管中的混凝土在施工時無法進行振搗，故此混凝土必須實現(xiàn)免振搗自密實性能；普通混凝土在硬化時會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，為保證混凝土在鋼管中能密實成型，故此混凝土要實現(xiàn)無收縮或微膨脹性能，而設計強度等級又高達C50，普通混凝土難以實現(xiàn)以上性能。其二，由于鋼管全部閉封，如采用常規(guī)施工方法在拱頂開口泵送混凝土入鋼管，可能造成空氣滯留鋼管內(nèi)造成施工缺陷（出現(xiàn)水氣泡或斷層），故常規(guī)施工方法無法保證工程質量。

2.3.1 鋼管混凝土施工準備

為了保證混凝土泵送施工的順利進行，施工現(xiàn)場必須做好充分準備，準備的內(nèi)容大致有以下幾個方面：

（1）泵送鋼管的安裝。在施工方案確定的位置（一般距拱腳底部50～100 cm處，兩端對稱設置）焊接泵送管道，為了減小泵送壓力，泵送管與拱形鋼管側壁必須成45°角進行焊接，焊接前應事先在鋼管側壁選定的位置進行開口，在開口處畫好形狀與尺寸，并保證與泵送管焊接時尺寸相符，密封良好。

（2）泵送管道上閥門的位置。一般確定使用閥板式閥門，閥板洞口的尺寸應不小于泵送鋼管的內(nèi)徑，以避免增加泵送壓力，加工閥板時兩面應平整并涂上黃油，以保證閥門處的密封效果。

（3）排氣口的設置。排氣口位于拱頂上方，直徑250 mm，在排氣口處焊接一直徑250mm的鋼管（狀如煙囪），在排除浮漿層后可保證排氣口處混凝土的密實度。

（4）混凝土泵的準備。準備3臺混凝土泵（最高泵送壓強均達到30.0 MPa），兩端拱腳處各安放1臺，另1臺為備用泵，以應對意外情況的發(fā)生。

（5）攪拌站生產(chǎn)準備。攪拌站除了提前備齊所有的生產(chǎn)原材料外，對攪拌設備也應提前做檢查，考慮到連續(xù)泵送，試驗、質檢人員對生產(chǎn)過程和施工現(xiàn)場應進行全程監(jiān)控，并隨時反饋現(xiàn)場情況。

2.3.2 鋼管混凝土澆筑

鋼管混凝土澆筑時兩側要均勻對稱澆筑，用對講機或手機聯(lián)系，保證兩側基本同時打入相同方量的混凝土。在混凝土澆筑過程中，用水不停沖洗拱肋，確保從排漿孔、排氣孔溢出的混凝土不污染拱肋，以保證拱肋后期防腐的質量。在混凝土超過某一排漿孔后，及時封堵排漿孔。

3 結束語

經(jīng)各項質量檢測，未發(fā)現(xiàn)質量缺陷，此次鋼管系桿拱橋梁的施工取得了成功。在鋼管拱肋的施工過程中，方案比對選擇、施工技術借鑒與正確應用極為重要。此外，施工前的精心準備，施工現(xiàn)場的精心組織，關鍵步驟過程的控制和設計標準的掌握監(jiān)測也是決定施工成敗的關鍵要素。本鋼管混凝土拱肋的施工為此類系稈拱橋梁施工積累了一定經(jīng)驗，同時也充分體現(xiàn)了技術借鑒與正確應用的重要性。