公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)的應(yīng)用研究

*通訊作者：和新全，1986年1月，男，白族，云南大理人，現(xiàn)任新疆北新土木建設(shè)工程有限公司項(xiàng)目副經(jīng)理，中級(jí)工程師，本科。研究方向：道路橋梁方向。

摘? ? 要：在我國(guó)各項(xiàng)基礎(chǔ)工程建設(shè)過(guò)程中，公路橋梁工程是非常重要的，而在公路橋梁工程中，鋼管混凝土拱橋技術(shù)又是一項(xiàng)核心技術(shù)，在各種大跨度橋梁工程建設(shè)當(dāng)中得到了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)的快速發(fā)展也促進(jìn)了鋼管混凝土橋施工技術(shù)本身要求的提升，需要重視加強(qiáng)對(duì)周邊環(huán)境的勘察，了解鋼管混凝土拱橋技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，并且加強(qiáng)橋梁建設(shè)的質(zhì)量控制。本文具體分析研究公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)的應(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);技術(shù)要點(diǎn);耐久性

Abstract： In the process of various basic engineering construction in China， highway bridge engineering is very important， and in highway bridge engineering， concrete-filled steel tubular arch bridge technology is a core technology， which has been widely used in various long-span bridge engineering construction. The rapid development of this technology also promotes the improvement of the requirements for the construction technology of concrete-filled steel tubular bridge itself. We need to pay attention to strengthening the investigation of the surrounding environment， understand the key points of the application of concrete-filled steel tubular arch bridge technology， and strengthen the quality control of bridge construction. This paper analyzes and studies the application of concrete-filled steel tubular arch bridge construction technology in highway bridge construction for reference.

Keywords： Highway and bridge; Concrete filled steel tubular arch bridge construction technology; Technical key points; Durability

一、引言

當(dāng)前在公路橋梁建設(shè)事業(yè)逐步發(fā)展的背景下，我國(guó)公路橋梁建設(shè)的規(guī)模也在進(jìn)一步擴(kuò)大，在各種惡劣的環(huán)境當(dāng)中，一座座高難度、高跨度的公路橋梁工程被我國(guó)工程人員成功建設(shè)，尤其是一些西南地區(qū)的橋梁工程。常規(guī)的橋梁技術(shù)和普通的材料無(wú)法符合施工要求，就算完成項(xiàng)目后期也會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，而使用新型施工材料通過(guò)鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)往往可以解決這些問(wèn)題，保證公路橋梁的適用性。

二、公路橋梁鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

當(dāng)前我國(guó)在公路橋梁項(xiàng)目施工過(guò)程中，鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用較為廣泛，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的特點(diǎn)在于性能較好，但是會(huì)耗費(fèi)大量的鋼鐵資源，成本較高，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁因?yàn)槠胀ɑ炷列阅懿患眩瑹o(wú)法保證較強(qiáng)的耐久性，因此不滿足公路橋梁高性能使用的需求。為了將這些問(wèn)題解決，需要通過(guò)鋼管和混凝土約束共同受力以達(dá)到力學(xué)性能和耐久性能的極限。因此，鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)廣泛用于一些大型公路橋梁當(dāng)中具有較好的效果，其優(yōu)點(diǎn)如下。

（一）具有良好的耐久性

普通混凝土公路橋梁在后期惡劣環(huán)境作用下壽命會(huì)大幅下降，混凝土的耐久性能無(wú)法達(dá)到要求，而使用鋼管混凝土功效技術(shù)可以大幅度提升混凝土的耐久性，確?；炷聊軌虻挚雇獠坎涣加绊懸蛩?，能夠在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間使用，具有較強(qiáng)的耐久性。

（二）抗壓性能較好

公路橋梁施工過(guò)程中，混凝土路面和墻面結(jié)構(gòu)需要承受大量的載荷，另外混凝土公路和鋼橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命要求較高。為了符合混凝土受力的需求，通過(guò)鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)可以使墻面和路面的抗壓性提升，防止路面橋面在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)產(chǎn)生破損、開(kāi)裂等問(wèn)題，使公路橋梁的使用壽命延長(zhǎng)。

（三）適用性較好

鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中可以大幅度提升公路橋梁質(zhì)量，與此同時(shí)也滿足經(jīng)濟(jì)性的需求。首先，通過(guò)該技術(shù)可以確保公路橋梁的穩(wěn)定性和使用壽命符合社會(huì)發(fā)展的具體需要;其次，混凝土和鋼管的共同作用也可以大幅度增加公路橋梁的承載能力，使公路橋梁在長(zhǎng)時(shí)間使用的過(guò)程中具有較好的穩(wěn)定性，降低高負(fù)債對(duì)橋面路面的損害，使整體的性能提升;最后，鋼管可以直接作為混凝土的模板和支護(hù)結(jié)構(gòu)，在實(shí)際施工過(guò)程中滿足實(shí)用性需求，又可以節(jié)省施工模板費(fèi)用，使社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益能夠有效統(tǒng)一。

三、案例分析

（一）工程概況

某橋梁的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為585.56米，設(shè)計(jì)寬度為25.5米，擬使用鋼管混凝土系桿拱為主橋構(gòu)件。其中鋼管混凝土系桿拱是雙層載面下承式，具體分析橋梁本身的特性，其實(shí)跨比為1∶5、內(nèi)拱的高度為72米、寬度為11.8米、厚度為10毫米，主要使用原端面變鋼管結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)微膨脹混凝土來(lái)填充鋼管。

（二）施工準(zhǔn)備

在施工過(guò)程中，需要進(jìn)行施工準(zhǔn)備。施工準(zhǔn)備是為后續(xù)活動(dòng)提供支持，理論和實(shí)踐結(jié)合的基礎(chǔ)施工準(zhǔn)備工作，主要包含了選取施工方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)和測(cè)量以及選取相關(guān)設(shè)備。

1. 施工方案的選取

方案1，是通過(guò)連續(xù)性拋落無(wú)振搗澆注混凝土技術(shù)來(lái)連續(xù)對(duì)混凝土進(jìn)行處理，需要將天窗打開(kāi)，通過(guò)插入式振搗器來(lái)振搗低于4米的拱頂混凝土。這種技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中可以快速對(duì)混凝土進(jìn)行振搗，但是在實(shí)際操作時(shí)具有一定的難點(diǎn)。

方案2，主要是在距離拱腳1.5米到2米位置的工作線區(qū)域兩側(cè)對(duì)稱開(kāi)若干個(gè)壓注口，通過(guò)混凝土輸送泵的壓力逐步將混凝土壓入到鋼管拱當(dāng)中。這種方式在應(yīng)用的過(guò)程中可以使混凝土達(dá)到致密性的效果，雖然這種技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中較為簡(jiǎn)便，但是對(duì)輸送泵的信任和壓力具有較高的要求。

具體綜合分析本工程選擇方案1。

2. 觀測(cè)測(cè)量

通過(guò)具體觀測(cè)后進(jìn)一步了解橋梁控制點(diǎn)標(biāo)高、拱軸線等有關(guān)指標(biāo)的特點(diǎn)，在檢測(cè)過(guò)程中，如果拱軸線產(chǎn)生誤差，需要參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)糾正風(fēng)攬，如果控制點(diǎn)標(biāo)高比計(jì)劃數(shù)值高，需要在后續(xù)施工環(huán)境當(dāng)中進(jìn)一步調(diào)整高程[1]。

3. 設(shè)備選取和管控

在選擇和管控設(shè)備過(guò)程中，主要對(duì)混凝土運(yùn)輸車、混凝土輸送泵等設(shè)備進(jìn)行購(gòu)買(mǎi)、管理和檢查。從公路橋梁工程施工的角度出發(fā)，在泵送頂升施工過(guò)程中，泵送的壓力相對(duì)較大，因此需要選擇合適的混凝土輸送泵。另外還需要依照施工要求選擇混凝土運(yùn)輸車，并且制定相應(yīng)的備用方案，以保證采購(gòu)和施工的有效進(jìn)行[2]。

（三）施工工藝

1. 選取二級(jí)壓注、一次成型的方式

通過(guò)有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)一步分析加勁肋布置、扁形鋼管的布設(shè)，依照二級(jí)壓注、一次成型的施工要求進(jìn)行施工，避免混凝土因?yàn)楣澳_持續(xù)被壓至拱頂?shù)倪^(guò)程而壓彎部分變鋼管。除預(yù)留下的原有拱腳底焊接的泵管接口外，還需要設(shè)置泵管接口在1/2拱腳位置的兩側(cè)。與此同時(shí)，需要重點(diǎn)控制排氣，確保這些高度1.5米、直徑為20厘米的鋼管能夠與拱頂?shù)鯒U有效結(jié)合。

2. 對(duì)施工中的鋼管拱進(jìn)行觀測(cè)

全程觀測(cè)壓注混凝土的過(guò)程，并且通過(guò)傳感器對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，每壓混凝土到一個(gè)控制點(diǎn)時(shí)需要觀測(cè)共軸線標(biāo)高等，收集相關(guān)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并且繪制變化曲線，以便保證泵送混凝土過(guò)程的有效進(jìn)行，了解鋼管拱產(chǎn)生的變化情況[3]。另外，需要加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)檢查工作，讓施工人員在工作的時(shí)候更加認(rèn)真，施工人員的工作態(tài)度對(duì)施工質(zhì)量的影響是很大的，認(rèn)真工作會(huì)提高施工的質(zhì)量，保證施工效果。橋拱觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)如圖1所示。

3. 壓注頂升的施工程序

在準(zhǔn)備灌注施工前，需要嚴(yán)格檢查泵送和輸送泵的各種接頭，了解各接頭間的密封情況，是否有橡膠圈等，將止回閥閥門(mén)打開(kāi)。為了降低泵送混凝土過(guò)程中的模組力，在施工時(shí)需要采取合理的方式潤(rùn)滑泵車和泵管的砂漿，需要使用與混凝土相同標(biāo)號(hào)的平臺(tái)和品種，確保鋼管孔外部能夠有效地將砂漿排出[4]。

在混凝土灌注施工時(shí)，需要通過(guò)對(duì)稱施工的方法保證兩臺(tái)泵具有相同的灌注速度，有效地控制泵送混凝土的相關(guān)參數(shù)。如果速度產(chǎn)生異常，需要注意立刻進(jìn)行調(diào)節(jié)。在本工程當(dāng)中主要使用鋼管拱在被鐵錘敲擊過(guò)程中是否處于“清脆聲”“沉悶聲”的交界，以此確定混凝土是否能夠準(zhǔn)確的被壓注到預(yù)定位置。為了確保鋼管拱通道混凝土能夠有效的壓注，還需要注意最后壓入1～2立方米的混凝土，最后將止回閘閥關(guān)上，然后清洗泵管和泵車，防止混凝土產(chǎn)生倒流等情況[5]。

四、施工技術(shù)要點(diǎn)

（一）優(yōu)化混凝土的配合比

在施工過(guò)程中需要對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行控制，保證混凝土坍落度在18厘米到20厘米之間，依照壓注速度對(duì)混凝土所需的初凝時(shí)間進(jìn)行測(cè)算，為了使構(gòu)件的承載力提升，使普通混凝土在灌注過(guò)程中造成的混凝土鋼管間隙問(wèn)題減少，可以設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)值。在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意加強(qiáng)微膨脹率的分析，主要因?yàn)殇摴芙Y(jié)構(gòu)本身的安全性會(huì)對(duì)鋼管混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生影響，很容易造成泵送困難，因此需要綜合分析鋼管和混凝土收縮空隙等問(wèn)題，采取混凝土配合比試驗(yàn)來(lái)控制膨脹率[6]。

（二）保證壓注過(guò)程中混凝土兩側(cè)對(duì)稱且同步

需要全程關(guān)注壓注混凝土的過(guò)程，在此過(guò)程中需要同步對(duì)稱進(jìn)行實(shí)施，然后在調(diào)節(jié)控制點(diǎn)的過(guò)程中使用的是非對(duì)稱技術(shù)，在壓注混凝土較高一側(cè)時(shí)需要快速觀測(cè)拱橋的變形情況，只要與其設(shè)計(jì)規(guī)范符合就可以進(jìn)行同步澆筑[7]。

（三）二級(jí)壓注、一次成型的設(shè)計(jì)要求

在本工程施工期間使用二級(jí)壓注、一次成型的方案，考慮到第1級(jí)混凝土和第2級(jí)混凝土間具有連續(xù)性。因此，在第1級(jí)混凝土初凝工作沒(méi)有完成前，需要快速澆筑第2級(jí)混凝土，迅速對(duì)二級(jí)混凝土壓注件過(guò)程中的間隔時(shí)間進(jìn)行控制[8]。

（四）加強(qiáng)鋼管混凝土的保溫

微膨脹混凝土由于混凝土和鋼管間產(chǎn)生的空氣而導(dǎo)致本身的性能優(yōu)勢(shì)喪失，從而導(dǎo)致拱的承載力受影響。產(chǎn)生這一問(wèn)題的主要原因在于保溫措施不到位，為了避免這一問(wèn)題的出現(xiàn)，需要通過(guò)麻袋包繞鋼管拱的方法使室內(nèi)外溫差降低。

（五）重視人員的管理

在鋼管混凝土拱橋技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，施工單位和施工人員需要逐步加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不斷強(qiáng)化自身的專業(yè)知識(shí)和能力，這樣才能在施工過(guò)程中理論結(jié)合實(shí)際，找到更加科學(xué)有效的施工方式，完善路面路基施工的管理制度，不斷地完善并改進(jìn)路面路基的施工工藝，提高施工單位和施工人員施工過(guò)程中的靈活性，從而提高公路橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在當(dāng)前我國(guó)公路橋梁逐步增多的條件下，需要在很多復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行大型公路橋梁的施工。為了保證施工的質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命，需要通過(guò)先進(jìn)的鋼管混凝土拱橋技術(shù)來(lái)保證公路橋梁具有較強(qiáng)的實(shí)用性，需要深入了解鋼管工混凝土拱橋施工技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在施工過(guò)程中依照施工要求合理展開(kāi)施工工序，重視施工細(xì)節(jié)的控制，這樣才能使應(yīng)用價(jià)值提升，保證我國(guó)公路橋梁建設(shè)事業(yè)的快速穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜丹丹，劉吉梅.鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用分析[J].門(mén)窗， 2014（09）：131-131.

[2]毛建平.論公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工技術(shù)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)， 2015（08）：91-91.

[3]軍祥蓋.公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工技術(shù)研究[J].智能城市應(yīng)用， 2020，（15）：123-124.

[4]張杰.公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工研究[J].建材與裝飾， 2018（4）.112-113.

[5]何永梅.關(guān)于公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土施工技術(shù)探討[J].全文版：工程技術(shù)， 2016，000（005）：P.149-149.

[6]陳寶春，楊亞林.鋼管混凝土拱橋應(yīng)用概況分析[C]//中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì)全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議. 2015.

[7]袁玲瓊.公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)分析[J].建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊， 2014，000（B01）：319-319.

[8]黃煒.淺析公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)， 2016，000（007）：1079-1079.