淺談連續(xù)梁鋼管拱橋吊桿施工技術(shù)

賈蘊(yùn)磊

（中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司， 天津 300162）

0 引言

連續(xù)梁鋼拱組合橋梁主體結(jié)構(gòu)在我國軌道交通領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，屬于“鋼-混凝土”橋梁結(jié)構(gòu)類型范疇，能夠通過壓縮和限制混凝土材料形變，全面提高混凝土主體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，延長橋梁主體結(jié)構(gòu)使用壽命。連續(xù)梁鋼管拱橋吊桿施工技術(shù)已經(jīng)有了數(shù)十年的應(yīng)用歷史，其施工技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但在吊桿施工過程中，吊桿安裝以及索力施加等施工技術(shù)控制難度較高，為此，越來越多的業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)將這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際施工管理作為重要研究內(nèi)容，旨在確保吊桿索力等施工內(nèi)容符合設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

郭屋村跨東江特大橋采用（76+160+76）m一聯(lián)三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁與鋼管混凝土拱組合結(jié)構(gòu)，主跨布置1～160m鋼管混凝土系桿拱結(jié)構(gòu)，跨越惠州東江。建成后會(huì)成為贛州至深圳高速鐵路重要基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目，極大縮短了行車時(shí)間，緩解了其他鐵路運(yùn)輸線路運(yùn)行壓力。系桿拱橋采用先梁后拱施工。系桿采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土箱型變截面，橋面寬14.2m，跨中高4.0m。吊點(diǎn)處設(shè)橫梁。拱肋為3.0m等高啞鈴型截面的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，左右拱肋平行，肋間橫向中心距11.8m，拱腳內(nèi)凈距10.0m，拱肋計(jì)算跨度160m，弦管及腹板內(nèi)填充C55自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土[1]。

1.2 工程項(xiàng)目特點(diǎn)

首先，工程量較大。該橋橋體結(jié)構(gòu)跨度比較大，橋面寬度達(dá)到14.2m，施工內(nèi)容比較繁雜，涉及到多個(gè)施工項(xiàng)目，例如，單元節(jié)制造、整體組裝、鋼管拱支撐安裝、混凝土壓注、吊桿安裝、張拉吊桿、吊桿壓力調(diào)整、保護(hù)涂裝等施工項(xiàng)目，這樣便導(dǎo)致該工程項(xiàng)目總體施工量較大。而且，鋼拱肋的運(yùn)輸距離比較遠(yuǎn)，在運(yùn)輸過程中還需要做好鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)，質(zhì)量控制難度比較大。

其次，施工難度比較大。工程項(xiàng)目周圍施工環(huán)境條件比較差，而且還要充分考慮到橋下的凈空范圍。橋梁地基土壤為軟弱地基，在施工前還需要充分考慮到橋墩地基土壤結(jié)構(gòu)的承載力，如有必要還需要事前對(duì)橋墩地基土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。而且，在施工過程中還需要嚴(yán)格控制鋼管混凝土的澆筑施工質(zhì)量，確保鋼管混凝土的密實(shí)度符合設(shè)計(jì)要求[2]。

2 施工技術(shù)要點(diǎn)及施工質(zhì)量控制

2.1 施工前的準(zhǔn)備工作

在施工前需要將鋼結(jié)構(gòu)、吊索結(jié)構(gòu)運(yùn)抵施工現(xiàn)場，在運(yùn)輸過程中需要確保鋼結(jié)構(gòu)、吊索結(jié)構(gòu)擺放整齊，防止在運(yùn)輸過程中鋼結(jié)構(gòu)、吊索結(jié)構(gòu)出現(xiàn)位移情況，如有必要還可以將鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接固定。在鋼結(jié)構(gòu)、吊索結(jié)構(gòu)運(yùn)抵施工現(xiàn)場后，要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、吊索結(jié)構(gòu)進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保沒有出現(xiàn)形變等質(zhì)量問題。做好鋼構(gòu)件、吊索結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場存放管理，做好防雨防潮處理，防止鋼構(gòu)件遇水發(fā)生銹蝕問題，而且鋼構(gòu)件、吊索結(jié)構(gòu)碼放后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行固定處理，防止鋼構(gòu)件堆疊不牢固而出現(xiàn)坍塌情況。施工人員要對(duì)進(jìn)場的吊桿進(jìn)行質(zhì)量檢查，確保吊桿的保護(hù)裝置沒有出現(xiàn)損壞、脫落等情況，吊桿的實(shí)際長度與設(shè)計(jì)長度相吻合并且所有標(biāo)識(shí)信息完整。使用千斤頂對(duì)吊桿張拉進(jìn)行修訂和標(biāo)定。

為了保證施工質(zhì)量和施工工期不受影響，必須要在施工前制定詳細(xì)的施工流程圖，確定每個(gè)環(huán)節(jié)的具體施工內(nèi)容。在施工前需要由設(shè)計(jì)單位做好施工現(xiàn)場的實(shí)地勘查工作，確定具體的施工方案，切不可盲目照搬照抄其他項(xiàng)目的施工方案，否則極易引發(fā)施工安全事故。通過全站儀等測量設(shè)備，確定吊桿長度，并且在施工前還需要進(jìn)行一次復(fù)測，確保設(shè)計(jì)方案測量長度與施工現(xiàn)場實(shí)際長度吻合[3]。

施工企業(yè)組織相關(guān)人員進(jìn)場，一方面熟悉施工現(xiàn)場的基本環(huán)境，另一方面由設(shè)計(jì)人員和施工人員進(jìn)行溝通交流，完成技術(shù)交底，確定具體的施工計(jì)劃和施工方案，讓施工人員熟悉圖紙和施工方案，尤其是重點(diǎn)工程項(xiàng)目和隱蔽工程，掌握吊桿安裝的基本工藝流程。隨后組織施工材料進(jìn)場，確定每類施工材料的擺放位置和進(jìn)場數(shù)量，必須保證現(xiàn)場物料堆放安全合理。施工人員應(yīng)當(dāng)對(duì)吊桿進(jìn)行質(zhì)量檢查，尤其要對(duì)吊桿安裝機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行全面檢查，所有操作人員都要具備相應(yīng)的資質(zhì)，否則不允許參與吊桿安裝施工。

2.2 吊桿的安裝施工

在吊裝安裝之前，需要使用轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備將吊桿由物料擺放區(qū)域轉(zhuǎn)移至施工位置，通常會(huì)使用大型平板汽車，轉(zhuǎn)運(yùn)過程必須要保證吊桿不會(huì)發(fā)生碰撞。在轉(zhuǎn)運(yùn)至施工現(xiàn)場后需要解除掉外部外包裝，確認(rèn)吊桿外觀沒有質(zhì)量問題，同時(shí)以設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖紙為標(biāo)準(zhǔn)，確定吊桿標(biāo)識(shí)基本信息，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行下一步施工。清除吊桿內(nèi)殘留的雜物，以及錨墊板周圍殘留的毛刺，避免在后期注入混凝土材料時(shí)影響澆筑效果，甚至有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)[4]。

在施工平臺(tái)搭建時(shí)，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)吊桿安裝設(shè)備的性能處于最佳狀態(tài)。從拱肋預(yù)埋孔中下順到橋體下側(cè)，將鋼絲繩與吊桿一側(cè)綁扎固定，隨后緩慢提拉吊桿，直到吊桿頭一側(cè)到達(dá)拱肋預(yù)埋管下側(cè)，當(dāng)?shù)鯒U對(duì)準(zhǔn)預(yù)埋孔后，緩慢將吊桿上提，隨后對(duì)準(zhǔn)吊桿和橋體連續(xù)梁鋼結(jié)構(gòu)的預(yù)埋管口進(jìn)行對(duì)接，使錨頭漏出錨墊板，當(dāng)錨墊板一側(cè)漏出長度符合設(shè)計(jì)方案要求后，應(yīng)當(dāng)立即緊固螺母。在上端吊桿完成安裝后，需要進(jìn)行下端吊桿安裝，下端吊桿處錨頭使用汽車吊機(jī)進(jìn)行牽引，然后使用鋼筋或者吊帶與吊索進(jìn)行綁扎，最好與錨頭處位置控制在2m左右，當(dāng)連接完畢后完成螺母安裝。在吊桿錨頭安裝前，需要確定螺紋正常，可以確保能夠正常旋入。搭建的拱肋下施工平臺(tái)需要懸掛在橋體拱肋上，施工人員在安裝吊桿時(shí)需要進(jìn)入到拱肋下施工平臺(tái)，這樣能夠?qū)Φ鯒U安裝起到一定輔助作用。

2.3 吊桿張拉施工技術(shù)

吊索張拉施工是該項(xiàng)目施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，能否保證張拉質(zhì)量會(huì)直接影響到橋體主體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命。當(dāng)列車行駛到橋面后，列車施加的載荷以及橋體自身的重量，能夠傳遞給吊桿，隨后沿著拱肋和橋墩進(jìn)行分散，這樣能夠確保橋體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。如果吊桿桿受力出現(xiàn)不均衡的現(xiàn)象，會(huì)影響載荷應(yīng)力的分散，部分區(qū)域吊桿索力會(huì)偏小，這就勢必會(huì)導(dǎo)致其他位置吊桿索力過大。一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，橋體主體結(jié)構(gòu)很容易由于局部應(yīng)力過大而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，不僅會(huì)對(duì)拱肋強(qiáng)度造成不利影響，甚至?xí)绊戜摴芄皹蝮w的使用安全性。

在進(jìn)行吊索張拉前，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好張拉過程中用到的設(shè)備和器具，比如，千斤頂、油泵，根據(jù)施工項(xiàng)目實(shí)際情況，確定設(shè)備和器具的型號(hào)和數(shù)量，另外，還要確定拱肋區(qū)域混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不低于90%，否則不允許進(jìn)行吊索張拉施工。同時(shí)，確保箱梁的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)方案相關(guān)要求。根據(jù)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，要求在吊桿張拉時(shí)采取對(duì)稱張拉技術(shù)，采用4束或者8束同時(shí)張拉，并且嚴(yán)格計(jì)算吊桿張拉力，做好張拉過程的數(shù)據(jù)信息記錄工作。如果在張拉過程中出現(xiàn)了明顯偏差，比如伸長量過長，則應(yīng)當(dāng)立即停止張拉。

在吊桿張拉過程中，必須要嚴(yán)格控制應(yīng)力，盡可能做到緩慢張拉、分次張拉，逐步達(dá)到預(yù)設(shè)索力數(shù)值，堅(jiān)決不允許“一步到位”。嚴(yán)格遵守施工要求，并且能夠仔細(xì)認(rèn)真完成每項(xiàng)工作，確保拱肋各個(gè)方向預(yù)應(yīng)力施加的穩(wěn)定性。吊桿張拉需要事前將張拉桿與螺母進(jìn)行鏈接，然后隨時(shí)觀察油泵和壓力表，確保吊桿索應(yīng)力準(zhǔn)確性，避免帶來不必要的應(yīng)力損失。當(dāng)張拉的數(shù)值與設(shè)計(jì)方案相吻合后，完成螺母的安裝。對(duì)于吊桿索力檢測施工來說，是確保施工質(zhì)量符合規(guī)定要求的重要一環(huán)。索力是否能夠達(dá)到預(yù)期數(shù)值，會(huì)直接影響到橋體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用壽命，因此，必須要在吊桿索力張拉中做好橋梁吊桿索力檢測[5]。

在張拉過程中應(yīng)當(dāng)隨時(shí)對(duì)吊桿索力進(jìn)行調(diào)整，這是確保吊桿施工質(zhì)量以及提升吊桿索力的重要措施。施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，依次完成吊桿的張拉施工，不可打亂原有施工順序。在所有吊桿張拉施工完畢后，為了確保每根吊桿都有足夠高的應(yīng)力數(shù)值，需要派出專人對(duì)實(shí)際索力數(shù)值進(jìn)行檢測并且與設(shè)計(jì)方案的吊桿索力數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，如果出現(xiàn)吊桿索力偏低或者過高等情況，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整吊桿索力，確保能夠與設(shè)計(jì)方案相吻合。另外，為了避免吊桿和錨頭受到損害，施工人員需要提前做好預(yù)埋索導(dǎo)管內(nèi)的雜物清理，隨后在上下錨頭位置完成密封裝置的安裝，確保不會(huì)出現(xiàn)滲水情況，而且還要對(duì)外層的保護(hù)套進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)了損害情況應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修補(bǔ)，通常情況下會(huì)選擇使用PE熱焊槍。為了避免長時(shí)間受到雨水侵襲或者外力撞擊而破壞吊桿，應(yīng)當(dāng)在每根吊桿外部安裝一層保護(hù)套。

2.4 吊桿索力監(jiān)測

為了提高吊桿索力穩(wěn)定性，保證吊桿始終處于安全穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，要求施工人員做好吊桿索力監(jiān)測管理，探查拉索的運(yùn)行情況。通過吊桿索力監(jiān)測，不僅可以準(zhǔn)確獲取吊桿索力的全部數(shù)值，判斷施工質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)方案的基本要求，為成橋試驗(yàn)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息參考；還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的施工質(zhì)量問題，比如，哪些位置的索力不達(dá)標(biāo)、拉索錨固系統(tǒng)存在安全隱患，這樣可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，消除存在的索力誤差或者錯(cuò)誤，將橋體主體結(jié)構(gòu)內(nèi)力和線性調(diào)整至合理范圍，提高橋體主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。要想準(zhǔn)確監(jiān)測吊桿索力數(shù)值，優(yōu)質(zhì)的傳感器必不可少。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際需求，準(zhǔn)確選擇合適型號(hào)的索力監(jiān)測傳感器，比如，磁通量索力監(jiān)測傳感器。橋體所有吊桿都安裝索力監(jiān)測裝置，并且對(duì)所有數(shù)據(jù)傳輸裝置和傳輸線進(jìn)行防水、防曬保護(hù)處理。

通過對(duì)索力監(jiān)測數(shù)值的分析，可以準(zhǔn)確獲知橋梁主體結(jié)構(gòu)是否安全穩(wěn)定，尤其可以探知吊桿張拉力的數(shù)值是否與施工方案相吻合，判斷整個(gè)橋梁工程項(xiàng)目施工質(zhì)量是否達(dá)到了預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。索力監(jiān)測是檢查每根吊桿索力、張拉值是否達(dá)到足夠高的重要措施，通過準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測和及時(shí)的索力調(diào)整，確保每根吊桿力都可以在合理范圍內(nèi)。另外，為了保證施工質(zhì)量處于最優(yōu)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)施工人員和技術(shù)人員的全面培訓(xùn)，熟悉和掌握每項(xiàng)施工工藝的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣有助于提高吊桿施工質(zhì)量。

3 結(jié)束語

連續(xù)梁鋼管拱橋吊桿施工是一項(xiàng)比較復(fù)雜工程項(xiàng)目，主要是涉及到的施工內(nèi)容比較繁瑣，而且施工質(zhì)量優(yōu)劣會(huì)直接對(duì)橋體主體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性和使用壽命產(chǎn)生關(guān)鍵性影響。吊桿施工作為該工程項(xiàng)目核心施工內(nèi)容之一，必須要嚴(yán)格按照施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行操作，在施工前做好現(xiàn)場勘查工作，嚴(yán)格檢查所有施工材料是否符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，確保施工人員能夠嚴(yán)格按照施工技術(shù)和施工工藝進(jìn)行操作，保證吊桿張拉施工質(zhì)量，尤其要正確選擇張拉順序，記錄好張拉施工重點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，保證橋梁索力足夠高。