論公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工技術(shù)

毛建平

摘 要：在當(dāng)前的公路橋梁建設(shè)施工中，作為一種應(yīng)用時(shí)間較短的施工技術(shù)，鋼管混凝土施工技術(shù)用于拱橋施工時(shí)，不僅施工簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且抗壓抗震性能強(qiáng)、形態(tài)優(yōu)美，因而很多橋梁工程將其作為首先施工方案。在大跨度橋梁工程施工中，該方案的應(yīng)用可行性顯得尤為突出?，F(xiàn)該文就結(jié)合工程實(shí)例重點(diǎn)來談?wù)勪摴芑炷猎诠皹蚴┕ぶ械木唧w應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：公路橋梁 鋼管混凝土 拱橋 施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：T64M 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）03（b）-0091-01

與普通的鋼筋混凝土相比，鋼管混凝土在工程建設(shè)中的應(yīng)用范圍相對(duì)較少，但是其在大跨度公路橋梁施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)的鋼筋混凝土。為此，目前南方很多公路橋梁建設(shè)工程中都會(huì)采用鋼管混凝土來進(jìn)行拱橋施工，以下就以某橋梁工程為例，分析鋼管混凝土的施工工藝和技術(shù)要點(diǎn)。

1 橋梁設(shè)計(jì)概況

拱橋結(jié)構(gòu)，總長(zhǎng)585.56m，寬28.5m。五孔無風(fēng)撐、雙承載面下承式的鋼管混凝土系桿拱構(gòu)成（64m十64m+72m+64m+64m）其主結(jié)構(gòu)。拱矢跨比為1/5，軸線則為二次拋物線，拱肋的結(jié)構(gòu)為圓端形扁鋼管。拱肋均是1.8m的寬度，64m跨為0.8m，高度72m跨為0.9m，鋼管內(nèi)填充C40微膨脹砼。拱肋厚為16mm，使用Q345D材質(zhì)的鋼管。

2 施工方案確定

在決定采用鋼管混凝土作為拱橋主要施工技術(shù)方法之后，技術(shù)人員根據(jù)工程實(shí)際情況和水文地質(zhì)勘測(cè)資料，制定了兩個(gè)施工方案。其中第一種方案是：采用連續(xù)拋落的混凝土澆筑施工方法，這種施工方案無須進(jìn)行振搗，省去一個(gè)施工環(huán)節(jié)，但是施工難度較大，且不易保證施工質(zhì)量。第二種方案是：采用壓注頂升法。這種施工方法是在拱軸線的部位鉆開相互對(duì)稱的壓注孔，并利用輸送泵的壓力將混凝土壓注到鋼管內(nèi)，實(shí)現(xiàn)從下到上的混凝土頂升灌注，使混凝土實(shí)現(xiàn)自密實(shí)。這種施工方案的施工效果較好，但是對(duì)輸送泵的性能要求較高。在對(duì)兩種施工方案的整體效益進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)后，技術(shù)人員最終確定采用第二種施工方案。

3 施工準(zhǔn)備工作

在確定了施工方案后，未具體實(shí)施之前，需要進(jìn)行一定的施工準(zhǔn)備工作。主要包括觀測(cè)作業(yè)和機(jī)具準(zhǔn)備工作兩方面。之所以要進(jìn)行觀測(cè)作業(yè)，是為了保證橋梁的拱軸線的標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求，以便于為后期的混凝土澆筑施工做好準(zhǔn)備。而在壓注頂升法的應(yīng)用中，混凝土輸送泵的性能好壞會(huì)對(duì)混凝土壓注施工造成直接影響。為此在施工前必須要確保各個(gè)機(jī)械設(shè)備，尤其是輸送泵的正常工作，為此在施工前要對(duì)各個(gè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4 施工工藝

4.1 二級(jí)壓注，一次成型

據(jù)混凝土所能產(chǎn)生的壓力及扁鋼管的抗變形能力計(jì)算（采用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件分析計(jì)算），如果將混凝土從拱腳一直壓到拱頂，那么扁鋼管的直線部分就會(huì)因?yàn)殇摴苄螤?、矢量較大，以及加勁肋布置較遠(yuǎn)等原因，在混凝土的壓力下彎曲。采取“二級(jí)壓注，一次成型”的方法可以避免這種情況的出現(xiàn)：可在原有拱腳底預(yù)留焊接的泵管接頭，然后在拱高1/2處（含1.5m的拱頂排氣管），增加對(duì)稱且型號(hào)相同的接頭，并增設(shè)直徑20cm，高1.5m的排氣增壓鋼，其位置設(shè)在緊靠拱頂?shù)鯒U位置兩側(cè)。

4.2 鋼管拱的觀測(cè)方法

要獲得較完整的測(cè)量數(shù)據(jù)，需要對(duì)混凝土壓注過程進(jìn)行全程觀測(cè)。當(dāng)混凝土壓至每一個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，都對(duì)拱軸線及標(biāo)高進(jìn)行觀測(cè)，并將測(cè)量結(jié)果繪制成隨時(shí)間或工況變化的曲線圖，根據(jù)該圖，就能對(duì)鋼管拱在泵送混凝土各階段變化情況有個(gè)較為直觀的了解。

4.3 壓注頂升的施工步驟

對(duì)泵管及輸送泵的所有接頭進(jìn)行認(rèn)真檢查是灌注之前比不可少的，為防止漏氣、漏漿，可在接頭之間應(yīng)墊橡皮圈。開啟止回閘閥K1、K2，可用水泥攪拌的砂漿對(duì)泵車與泵管進(jìn)行潤(rùn)滑以減小混凝土泵送時(shí)的摩阻力，但用于潤(rùn)滑的砂漿必須與混凝土具有的相同品種及標(biāo)號(hào)，且砂漿必須在鋼管拱外排出。以對(duì)稱的方式灌注混凝土，同時(shí)需安排專人觀察混凝土的泵送情況，必須保證兩臺(tái)泵灌注處于相同的速度，如沒有保持同步，要及時(shí)加以調(diào)整。常用簡(jiǎn)單實(shí)用的“錘擊法”來觀察，可通過鐵錘敲擊鋼管拱，借助聲音清脆與否來判斷混凝土壓注到具體位置了。這樣做可以很好地保證混凝土澆筑的同步。一旦出現(xiàn)速度不同步之類的異常情況，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系泵車指揮人員前來處理。小部分偏載造成的鋼管拱彈性變形并非不能完全恢復(fù)的，因此上述方案能有效保證拱軸線滿足設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)灌注到超過K3、K4壓注孔的位置時(shí)，泵送要立即停止，并隨即關(guān)閉K1、K2閘板閥，再迅速將泵管接至K3、K4壓注孔，并將其打開，即進(jìn)入二級(jí)壓注過程。當(dāng)混凝土從排氣孔冒出時(shí)，需要對(duì)灌注速度加以控制，此時(shí)，為保證達(dá)到密實(shí)的壓注效果，需改變對(duì)稱泵送的方式，使兩泵采用交替泵送的方式，繼續(xù)壓注1～2m3的混凝土。最后，為了避免出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，要立刻關(guān)閉止回閘閥。結(jié)束時(shí)，對(duì)泵管和泵車進(jìn)行清洗也是不必可少的。

5 施工技術(shù)要點(diǎn)

5.1 混凝土配合比的優(yōu)化

在鋼管混凝土的施工中，混凝土的和易性、流動(dòng)性和自密性對(duì)其施工質(zhì)量會(huì)有直接的影響。另外，混凝土的可泵性良好與否也會(huì)對(duì)施工的連續(xù)性產(chǎn)生很大影響。而混凝土這些性能又都與其配合比設(shè)計(jì)有很大關(guān)聯(lián)。為此必須要對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在本工程中，所采用的混凝土是微應(yīng)力混凝土，并且為了提高混凝土的性能，還加入了一定的膨脹劑。為此微膨脹率的確定十分關(guān)鍵，需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行多次的實(shí)驗(yàn)，以保證混凝土的可泵性。

5.2 混凝土的壓注

在壓頂升法的施工中，混凝土的灌注主要是通過壓力的作用將其泵送到鋼管內(nèi)，所以在澆筑時(shí)應(yīng)該保證兩邊的對(duì)稱性澆筑，否則就會(huì)影響到壓強(qiáng)和混凝土壓注效果。這首先要求開孔時(shí)應(yīng)做好測(cè)量工作，確保所開的灌注孔為對(duì)稱狀態(tài)。其次是在施工中要做好實(shí)時(shí)觀測(cè)工作。因?yàn)樵趬鹤⒌倪^程中可能會(huì)因?yàn)楹附拥葐栴}而導(dǎo)致壓強(qiáng)不一，從而導(dǎo)致壓注不對(duì)稱的現(xiàn)象發(fā)生。在本工程中的壓注施工觀測(cè)中，發(fā)現(xiàn)拱的下半部分出現(xiàn)各段標(biāo)高不一的現(xiàn)象，從而造成鋼管拱線形出現(xiàn)變化。針對(duì)這一情況，施工技術(shù)人員及時(shí)采取了調(diào)整措施，具體如下：先從偏高的一側(cè)進(jìn)行混凝土壓注，并對(duì)拱的變形情況進(jìn)行嚴(yán)密觀察，等拱兩側(cè)的控制點(diǎn)標(biāo)高大體恢復(fù)到設(shè)計(jì)高度時(shí)，開始在兩側(cè)進(jìn)行同步澆注，為保證最后同時(shí)到達(dá)拱頂，必須控制好兩側(cè)混凝土的壓注量?；炷翂褐凉绊敃r(shí)，不可停止，讓混凝土從排氣增壓孔中排出1～2m3，待到排氣孔不冒氣泡時(shí)方可停止壓注，最后關(guān)閉混凝土止回閥。

5.3 確保混凝土壓注的連續(xù)性

在鋼管混凝土的施工中，壓注作業(yè)需要一次成型，但是出于橋梁為扁拱型容易變形的考慮，本工程決定分兩級(jí)進(jìn)行壓注，但是仍然要保證一次成型。這就需要控制兩級(jí)壓注之間的間隔時(shí)間和混凝土的澆筑連續(xù)性。本工程中，兩級(jí)壓注之間的時(shí)間間隔為混凝土的初凝時(shí)間，間隔較短，所以取得了很好的一次成型效果。

6 結(jié)語

總之，本橋梁工程通過合理的設(shè)計(jì)和全面的施工管理，利用鋼管混凝土施工技術(shù)取得了很好的工程施工效果，拱橋的質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果符合國家相關(guān)橋梁工程施工質(zhì)量要求規(guī)定，并且在后期的運(yùn)行中也未出現(xiàn)較大的質(zhì)量問題。為此本文所采取的施工技術(shù)方案值得同類工程參考借鑒。

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