鋼拱架現(xiàn)澆大跨徑空腹式拱橋施工技術

(廣東水電二局股份有限公司，廣州，511340)

1 工程概況

觀音巖引水工程陶家渡管橋位于攀枝花市西區(qū)，橫跨金沙江和麗攀高速公路，橋梁全長276m，主橋為單跨等截面懸鏈線整體現(xiàn)澆箱型拱，主橋跨徑L=145m，矢高f=29m，矢跨比為1/5(如圖1所示)。橋梁設計全寬6.4m，橋面橫向布置為0.25m欄桿+1.85m檢修道+2.2m管線+1.85m檢修道+0.25m欄桿。橋梁縱坡為雙向坡，坡度0.3%。

圖1 拱橋立面

陶家渡管橋主拱圈橫向采用單箱雙室斷面，拱箱高度2.8m，拱箱斷面全寬6.0m采用整體澆筑鋼筋混凝土結構，拱跨中段拱箱頂、底板厚度為0.25m，拱軸系數(shù)m=1.347，中邊腹板厚0.5m，拱腳處為實心鋼筋混凝土結構，拱箱內設八片垂直橫隔板，橫隔板厚0.3m，拱上立柱、橫梁對應位置設置橫隔板。

2 施工工藝技術

綜合考慮橋梁結構及現(xiàn)場環(huán)境條件，確定陶家渡管橋主拱圈采用鋼拱架支?，F(xiàn)澆施工，橋面板采用預制吊裝?，F(xiàn)對吊裝系統(tǒng)、鋼拱架設計與安裝、主拱圈混凝土澆筑、橋面板吊裝等進行簡要闡述。

2.1 吊裝系統(tǒng)設計與安裝

根據(jù)陶家渡管橋的實際地形特點和復雜的周邊環(huán)境，確定鋼拱架安裝、混凝土澆筑及橋面板安裝起吊設備采用纜索吊。纜索吊設計跨徑265m，塔高34.386m，主纜采用4根φ47.5mm鋼絲繩，設計最大吊重32t。

兩岸索塔采用貝雷桁架組裝而成，由貝雷桁架塔柱、塔頂及塔頂分配梁三部分組成。索塔設一個塔柱，塔柱長6.3m，寬1.5m，塔高33m。兩岸索塔的塔頂節(jié)高度均為1m，橫梁長度為6.8m。每個索塔對應一個基礎，每個基礎順橋向長度為3m，橫橋向寬度為7.6m，深2m，每個基礎頂面索塔支承靴對應處預埋一塊50cm×50cm×2cm的鋼板，每塊鋼板下焊接3根U型錨固鋼筋。

索塔塔頂設上、下兩層分配梁，上層分配梁由4根I40工字鋼組成，下層分配梁由2根I28工字鋼組成。下分配梁簡支于貝雷梁柱頭反扣的桿件上，上分配梁連續(xù)彈性支承于下分配梁上，塔頂采用移動式索鞍。安裝時，要求下分配梁與立柱上的反扣桿件焊接，以使分配梁與索塔形成一個整體，而上層分配梁也分段與下分配梁焊接。

主索系統(tǒng)的主承重索采用4φ47.5mm鋼絲繩，主牽引索采用2φ21.5mm鋼絲繩，動力采用8t慢速卷揚機，起重索采用φ21.5mm鋼繩。工作索系統(tǒng)(即工作吊籃系統(tǒng))設1組，布置在順橋向的左側，由承重索、起重索及牽引索組成，承重索為1φ47.5mm鋼繩，起重索和牽引索各為1φ21.5mm鋼繩。兩岸索塔各設兩組前纜風索和兩組背纜風索，均采用φ21.5mm鋼絲繩；索塔還設置上、下游側纜風索各一組，采用φ21.5mm鋼絲繩。

吊裝系統(tǒng)以鋼筋作為試吊物體，以32t鋼筋作為最終試吊重量，行走完索跨全程。試吊過程中主索的吊重最大垂度、主塔位移情況、塔架基礎、地錨等均滿足設計要求，牽引索、起重索、滑車輪組、卷揚機組等運行情況良好，試吊試驗達到預期效果。

2.2 鋼拱架設計與施工

陶家渡管橋鋼拱架設計跨徑L=140.86m，設計矢高f=28.421m，鋼拱架總寬度612cm。鋼拱架縱向分為39節(jié)段，橫向按4列布置，鋼拱架單列寬78cm，凈間距100cm，鋼拱架主桁截面尺寸為4000mm×2680mm×780mm。拱架節(jié)段采用雙拼[20槽鋼、I10工字鋼與鋼板組合加工而成，列與列之間采用平聯(lián)和橫聯(lián)連接形成鋼桁架拱。拱腳處采用特制拱座配砂筒，滿足鋼拱架卸架要求。為了保證鋼拱架在澆筑拱圈時的整體穩(wěn)定性，在鋼拱架上、下游設置12個纜風地錨，用以固定纜風鋼絲繩，用φ21.5mm的鋼絲繩對稱設置12組橫向纜風，在收緊橫向纜風時，邊收緊邊測量拱軸線的偏位，每組纜風上下游同時收緊，確保鋼拱架橫向偏位在允許偏差范圍內。

鋼拱架安裝前需要進行試拼裝，在寬闊的平整場地上按照鋼拱架組裝順序進行試拼裝，試拼裝的拱軸線型與設計相符后，才能將成品鋼拱架運輸至施工現(xiàn)場進行安裝。

鋼拱架安裝過程中及時設置纜風索，確保已安裝鋼拱架的穩(wěn)定。在工地現(xiàn)場設置拼裝場地，鋼拱架采取橫橋向拼裝，由于場地限制，吊裝長度可適當縮短，多次吊裝拼裝。拼裝長度總體按全橋鋼拱架5節(jié)段安裝長度分配，分別為拱腳段30.5m(共2段)，中段32m(共2段)，拱頂合攏段28m(共1段)；首先拼裝拱腳節(jié)段，再拼裝中段，最后拼裝拱頂合攏段(如圖2所示)。

圖2 鋼拱架安裝示意

鋼拱架預壓是很關鍵的一個環(huán)節(jié)，采用水箱加水的方式進行預壓，加載順序按照兩側對稱的順序進行，以保證支架的受力均衡。按設計荷載的30%、80%、100%、120%分級對稱加載，預壓過程中全程監(jiān)測鋼拱架豎向和水平變形情況，扣除非彈性變形，最終確定預拱度。

落架作業(yè)是鋼拱架施工的最后一個環(huán)節(jié)，在主拱圈裸拱成形后，待混凝土達到設計強度后落架。落架時逐次對稱地卸砂落架，兩岸砂筒的卸落量應基本相同，砂筒卸架至鋼拱架與拱圈完全分離并脫開一定高度后，即先行將拱盔模板、縱橫方木拆除，僅保留桁片間的螺栓連接片，最后采用吊裝系統(tǒng)將鋼拱架分段從拱頂分塊拆除。

2.3 主拱圈施工

主拱圈混凝土澆筑按豎向分層、縱向分段的方式進行，并遵循縱向、橫向對稱、均衡的原則進行施工。主拱圈混凝土分段澆筑，縱向上分為長度相當?shù)木糯蠖危鞫沃g預留間隔槽，間隔槽寬1m?；炷翝仓群蟠涡驗楣澳_段、拱頂段、1/4段、1/8段和3/8段(如圖3所示)。其中拱腳段澆筑方向為從下往上，拱頂段澆筑方向為從拱圈兩端往中間方向對稱進行，中間段澆筑方向是從拱腳往拱頂方向澆筑。待主拱圈混凝土強度達到85%設計強度后，接合面清除浮漿、鑿毛、清洗干凈，按施工縫處理后，間隔槽混凝土由拱腳向拱頂對稱澆筑，并選擇在氣溫較低時澆筑。

圖3 主拱圈混凝土澆筑分段圖

2.4 橋面板施工

管橋橋面采用預應力空心梁，每跨空心梁布置4片，全橋14m空心梁共計15跨60片。空心梁預制工藝流程為：清理臺座→綁扎鋼筋→安裝內?！惭b外模→檢查驗收→澆灌混凝土→內、外模拆除→張拉→封錨、灌漿、堵頭→成品檢驗→移梁?？招牧簝饶２捎脷饽覂饶?，外模采用定型鋼模。混凝土澆筑采用水平分層，斜向分段的連續(xù)澆筑方式，從梁的一端向另一端推進，澆筑完成后進行清孔，采用高壓風吹去孔道內的養(yǎng)生水和雜物?？招牧夯炷翉姸冗_到設計強度的85%后方可進行預應力鋼束張拉，張拉以應力控制為主，伸長量為校核。張拉完成后采用抗壓強度不小于50MPa的水泥漿對預應力孔道進行灌漿封堵。

預制好的空心梁通過預制場龍門吊車和運梁專用車運送至索塔前面的主吊點正下方位置，采用纜索吊裝就位。先吊裝橋軸線旁兩側的空心梁，最后再吊裝邊梁，主跨部分空心梁吊裝嚴格按照前后左右對稱施工。

3 實施效果

纜索吊系統(tǒng)設計安全可靠，布置合理，拆裝方便，滿足了現(xiàn)場鋼拱架安拆、混凝土澆筑及預制梁吊裝等使用要求。

鋼拱架受力情況良好，采用纜索吊安裝方便，安裝后采用水箱加水的方式預壓操作簡單，選定的預拱度合適。在主拱圈混凝土澆筑完成后，鋼拱架的變形滿足設計和規(guī)范要求，保證了主拱圈澆筑安全和質量。

鋼筋混凝土拱橋施工的關鍵在于主拱圈的施工，攀枝花市觀音巖引水工程陶家渡管橋主拱圈采用鋼拱架支?，F(xiàn)澆方式施工，混凝土澆筑采用分段澆筑方式，分段長度和間隔槽位置設置合理?；炷翉姸鹊燃?、耐久性、抗裂性等各項指標滿足設計要求，并且混凝土外觀質量良好。第三方檢測單位對陶家渡管橋整體進行了檢測，檢測各項指標滿足設計要求。

4 結論

攀枝花市觀音巖引水工程陶家渡管橋橫跨金沙江和麗攀高速公路，上游已建成具有年調節(jié)能力的水電站，洪枯季節(jié)下游河床水位相差不大，無法從地面搭設施工支架，因此，采用鋼拱架現(xiàn)澆施工成為一種較好的方法。本文主要介紹了陶家渡管橋鋼拱架支?，F(xiàn)澆施工技術，在纜索吊設計、鋼拱架安拆、拱圈混凝土澆筑及預應力空心梁制作安裝等方面取得的成功經驗，可為其它類似大跨徑現(xiàn)澆拱橋提供一些參考。