鋼管系桿拱橋混凝土施工監(jiān)理要點(diǎn)

張經(jīng)枚

（福建互華土木工程管理有限公司，福建 龍巖 364000）

0 引言

鋼管系桿拱橋是當(dāng)前路橋工程中較為常用的一種橋梁類型，其成本造價(jià)相對(duì)較低，且造型較美觀，可以適用于不同的地理環(huán)境，尤其在鐵路橋梁、城市交通道路橋梁中應(yīng)用有著較高的優(yōu)勢(shì)。鋼管系桿拱橋工程是交通路橋工程中的一種常見工程類型，其結(jié)構(gòu)有著較高復(fù)雜性，技術(shù)要求高，對(duì)施工監(jiān)理有著不小的難度。為此，本文將結(jié)合具體工程，對(duì)鋼管系桿拱橋工程混凝土施工監(jiān)理要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1 工程概況

1.1 工程概況

廈門新機(jī)場(chǎng)蓮河片區(qū)濱海公園大道工程項(xiàng)目位于蓮河片區(qū)臨海側(cè)，緊鄰現(xiàn)狀海岸布線，西起溪東路，東至疏港東路，道路等級(jí)定位為城市主干路，是蓮河片區(qū)主骨架路網(wǎng)的重要組成部分。本段設(shè)計(jì)橋梁工程有東園溪大橋和內(nèi)湖大橋。內(nèi)湖大橋位于沙美溪（內(nèi)湖）排?？冢L(zhǎng)1079m，引橋?yàn)榉址鶚?，南北幅橋?biāo)準(zhǔn)寬均為14.5m，主橋?yàn)檎鶚?，橋?qū)?3.5m。主橋橋面橫坡1.5%雙向坡，兩側(cè)人行道及非機(jī)動(dòng)車道設(shè)置2.0%單向坡。主橋上部結(jié)構(gòu)采用下承式鋼管混凝土系桿拱，跨徑為60+80+60m。系桿拱橋采用先梁后拱施工，弦管內(nèi)采用自拱腳頂升施工方法填充C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土。項(xiàng)目效果圖如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目效果圖

1.2 橋梁主要構(gòu)件設(shè)計(jì)情況

（1）拱肋：拱肋采用橢圓形豎直平行拱，兩拱肋中心距20.5m，拱肋間設(shè)置3道風(fēng)撐。拱軸線為二次拋物線，矢跨比為f/L=1/4.5，主跨80m計(jì)算矢高17.244m，主跨60m計(jì)算矢高12.8m。

80m拱肋高、寬尺寸為1.6m×1.4m鋼管混凝土，鋼管由25mm的鋼板卷制而成；系梁標(biāo)準(zhǔn)梁高2.1m；采用自拱腳往拱頂頂升泵送混凝土灌注。拱肋設(shè)置鋼管的進(jìn)料口及排氣孔，待泵送混凝土完畢后，封死排氣孔及進(jìn)料口。

60m拱肋高、寬尺寸為1.5m×1.3m鋼管混凝土，鋼管由25mm的鋼板卷制而成；系梁標(biāo)準(zhǔn)梁高1.9m；采用泵送混凝土灌注。拱肋設(shè)置鋼管的進(jìn)料口及排氣孔，待泵送混凝土完畢后，封死排氣孔及進(jìn)料口。

（2）橫撐：兩榀拱肋之間共設(shè)有3道撐桿橫向連接，拱頂采用一字橫撐，兩側(cè)采用K型撐，主橫撐直徑為1.0m，斜撐直徑為0.80m，橫撐及斜撐內(nèi)沿周長(zhǎng)方向布有縱向筋板及環(huán)形加勁箍。鋼管與鋼管之間均采取相貫焊接。鋼管內(nèi)部不填充混凝土，其外表面均做防腐處理。

（3）鋼板：拱肋、風(fēng)撐鋼板采取Q355qC，限位裝置采用Q355C，其它非主結(jié)構(gòu)鋼材采用Q235B，鋼材應(yīng)符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 714-2015）、《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 699-2015）和《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 1591-2018）及相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。

（4）鋼材保護(hù)涂裝：橋梁外露鋼結(jié)構(gòu)如支座預(yù)埋鋼板、防撞護(hù)欄鋼件等均應(yīng)做除銹防腐處理，防腐工作應(yīng)在施工準(zhǔn)備階段完成。鋼材表面除銹質(zhì)量等級(jí)Sa3.0級(jí)，表面粗糙度Rz70～100μm。防腐施工、質(zhì)量控制、驗(yàn)收應(yīng)按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650-2020）、《公路橋梁鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝技術(shù)條件》（JT/T 722-2008）執(zhí)行。

該工程三主孔上部結(jié)構(gòu)采用鋼拱肋結(jié)構(gòu)，拱肋、吊桿錨箱及橫撐、斜撐部分采取長(zhǎng)效型涂裝方案，防腐年限按20年考慮。

2 施工工藝流程

（1）平整場(chǎng)地，確保場(chǎng)地清潔平坦，并進(jìn)行便道的修筑整理。

（2）進(jìn)行主墩基樁位置的精確定位放樣，依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)施工平臺(tái)的搭建，安裝樁基施工設(shè)備，包括鉆機(jī)和支撐設(shè)備，并針對(duì)基樁進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和無破損檢測(cè)。

（3）進(jìn)行主墩部分的墩身與承臺(tái)和蓋梁部分的施工。

（4）進(jìn)行臨時(shí)支墩部分的施工搭設(shè)，主要為貝雷架搭設(shè)，需通過預(yù)壓來減輕非彈性變形幅度。

（5）進(jìn)行拱腳及端橫梁部分的現(xiàn)澆施工。

（6）進(jìn)行系桿和中橫梁的預(yù)制與安裝施工，并進(jìn)行濕接頭的澆筑，在保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到九成以上后進(jìn)行中橫梁的張拉以及系桿、端橫梁預(yù)應(yīng)力束的張拉。

（7）進(jìn)行拱肋鋼管的吊裝和風(fēng)撐安裝施工，并進(jìn)行拱肋鋼管混凝土的灌注施工。

（8）進(jìn)行吊桿外鋼管、管內(nèi)吊索安裝，需要確保鋼管混凝土凝固強(qiáng)度超九成后予以吊桿的第一次預(yù)應(yīng)力張拉。

（9）支架拆卸清除之后吊裝預(yù)制中橫梁，并對(duì)中橫梁預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行張拉施工。

（10）對(duì)橋梁工程的現(xiàn)澆層、鋪裝層與護(hù)欄的安裝施工，主要為橋面系部分施工[1]。

3 鋼管系桿拱橋混凝土施工前的控制要點(diǎn)

3.1 嚴(yán)格審查技術(shù)方案

（1）項(xiàng)目參建單位所申報(bào)的施工組織設(shè)計(jì)與預(yù)應(yīng)力鋼管系桿拱橋相關(guān)設(shè)計(jì)方案與系桿、端橫梁施工設(shè)計(jì)方案。

（2）工程項(xiàng)目所涉及中橫梁部分的預(yù)制施工與混凝土現(xiàn)澆施工方案。

（3）鋼管拱部分的制作與安裝以及防腐處理方面的施工設(shè)計(jì)方案。

（4）鋼管拱部分的混凝土澆筑施工工藝流程與具體方案。

（5）鋼管系桿拱橋橋面部分板的施工設(shè)計(jì)圖紙與施工方案。

（6）鋼管系桿拱橋混凝土材料配合比相關(guān)設(shè)計(jì)方案以及針對(duì)混凝土材料配比進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)報(bào)告的檢查。

（7）針對(duì)鋼管系桿拱橋施工階段撓度計(jì)算和具體檢測(cè)控制方案。

（8）混凝土澆筑方案與預(yù)應(yīng)力張拉施工方案。

（9）工程項(xiàng)目施工進(jìn)度規(guī)劃方案。

所有質(zhì)量監(jiān)理關(guān)鍵點(diǎn)均需要通過工程項(xiàng)目總監(jiān)理工程師全部仔細(xì)審核與批準(zhǔn)后方可由施工單位開展施工，需監(jiān)理總工程師與其他施工各單位管理層以及技術(shù)人員、施工人員共同參與審核[2]。

3.2 嚴(yán)格進(jìn)行原材料質(zhì)量查驗(yàn)

施工前材料到達(dá)公司貨場(chǎng)后，需要經(jīng)過自檢、專檢、復(fù)驗(yàn)合格且需要得到監(jiān)理同意方可入庫。入庫后的材料不得隨意運(yùn)出和挪作它用。

（1）材料自檢。在材料到達(dá)指定位置后，材料供應(yīng)商應(yīng)將發(fā)運(yùn)清單和本批次鋼材的試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告和質(zhì)量證明書一并提供給倉庫管理員進(jìn)行自檢。自檢內(nèi)容主要是核對(duì)發(fā)運(yùn)清單、質(zhì)量證明書、檢測(cè)報(bào)告是否齊全、材料外包裝是否有損、核對(duì)鋼板數(shù)量、規(guī)格、材質(zhì)與采購清單中是否一致。

（2）材料專檢。由質(zhì)檢人員使用專業(yè)檢驗(yàn)設(shè)備及工具對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn)，鋼板表面質(zhì)量是否滿足國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范要求，鋼板規(guī)格、材質(zhì)、爐批號(hào)、數(shù)量是否與質(zhì)量證明書及發(fā)運(yùn)清單一致。專檢一般規(guī)定：①當(dāng)鋼板表面有銹蝕、麻點(diǎn)或者劃痕等缺陷時(shí)，其深度不得大于該鋼材厚度允許的負(fù)偏差值的1/2；②鋼材及加工缺陷的修補(bǔ)步驟如下：當(dāng)表面局部的麻坑或者傷痕深度為0.3～1mm時(shí)，可磨修勻順；深度超過1mm時(shí)，應(yīng)在補(bǔ)焊后磨修勻順；③鋼材局部邊緣的層狀裂紋深度不超過5mm時(shí)，氣刨修補(bǔ)后，砂輪修磨勻順。

（3）材料復(fù)檢。由質(zhì)檢人員通知總包、監(jiān)理、業(yè)主代表對(duì)材料化學(xué)成份、力學(xué)性能進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，并出具試驗(yàn)報(bào)告，對(duì)首次試驗(yàn)不合格的材料進(jìn)行加倍數(shù)量復(fù)驗(yàn)，如加倍復(fù)驗(yàn)后仍不合格則與供應(yīng)商協(xié)調(diào)進(jìn)行退換處理。整個(gè)取樣過程中需要通知監(jiān)理及業(yè)主代表現(xiàn)場(chǎng)見證切割過程和爐號(hào)移植。外觀、產(chǎn)品標(biāo)識(shí)和幾何尺寸符合后，按照規(guī)程規(guī)定的抽檢方案和內(nèi)容予以執(zhí)行。

（4）材料的檢驗(yàn)頻次。①鋼板材料檢驗(yàn)頻次：按照同一廠家、同一材質(zhì)、同一板厚、同一出廠狀態(tài)每10個(gè)爐批號(hào)抽檢一組試件。②焊接材料檢驗(yàn)頻次：焊接材料按其生產(chǎn)批號(hào)逐批抽樣復(fù)驗(yàn)；首次使用的焊接材料應(yīng)進(jìn)行化學(xué)成分和熔敷金屬力學(xué)性能檢驗(yàn)。連續(xù)使用的同一廠家、同一型號(hào)的焊接材料，實(shí)芯焊絲逐批進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，焊劑、藥芯焊絲、焊條逐批進(jìn)行熔敷金屬力學(xué)性能檢驗(yàn)。③材料的檢驗(yàn)項(xiàng)目：鋼板材料化學(xué)成分和力學(xué)性能檢驗(yàn)；焊接材料化學(xué)成分和熔敷金屬力學(xué)性能檢驗(yàn)。

4 鋼管系桿拱橋混凝土施工質(zhì)量監(jiān)理要點(diǎn)

4.1 支架體系施工監(jiān)理要點(diǎn)

鋼管系桿拱橋支架施工必須嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)施工方案要求進(jìn)行，所有支架及基礎(chǔ)部分施工都必須進(jìn)行精確的受力計(jì)算和檢驗(yàn)，確保系桿施工所承載的荷載以及撓度能夠達(dá)到相關(guān)道路等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，并合理設(shè)置跨徑[3]。

該工程主橋上部結(jié)構(gòu)采用下承式鋼管混凝土系桿拱，跨徑為60m+80m+60m。系桿拱采用先梁后拱施工，弦管內(nèi)采用自拱腳頂升施工方法填充C50自密實(shí)補(bǔ)償收縮混凝土，拱肋支架有鋼管焊接成格構(gòu)式柱式支架和縱向桁架組成整個(gè)拱肋支架體系。對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載的基本組合或偶然組合計(jì)算荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，橫梁采用雙拼2I30a工字鋼，單根 工 字 鋼A=61.22cm2，g=48.1kg/m，I=8950cm4，i=12.1cm，W=597cm3。荷載標(biāo)準(zhǔn)值P=18.1/2=9.05t=90.5kN，q=2×48.1/100=1.0kN/m，滿足要求。

4.2 拱腳與端橫梁施工監(jiān)理要點(diǎn)

拱腳與端橫梁施工是難點(diǎn)之一，尤其拱腳位置的鋼筋較為密集，由于帶有勁性骨架和預(yù)埋筋、端橫梁鋼筋以及系梁預(yù)應(yīng)力筋，因此，對(duì)鋼筋安裝和混凝土澆筑施工有著較高的難度系數(shù)。所以，實(shí)際施工監(jiān)理時(shí)，一方面需要注意對(duì)拱腳與端橫梁預(yù)埋筋以及孔道的精確定位，另一方面則需要注意對(duì)混凝土振搗施工的嚴(yán)格監(jiān)查，避免發(fā)生空洞問題[4]。

4.3 拱肋與風(fēng)撐部分施工監(jiān)理要點(diǎn)

對(duì)于拱肋與風(fēng)撐部分的監(jiān)理主要集中在相關(guān)配件的制作和安裝施工方面：

（1）需要注重對(duì)鋼管拱施工文件內(nèi)容的嚴(yán)密審查，制作過程中需對(duì)拱肋分段線性、端面尺寸和節(jié)點(diǎn)精度進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督；

（2）選取具有相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)加工制作資質(zhì)的企業(yè)作為合作方，并嚴(yán)格進(jìn)行鋼管拱制作過程的檢查，參建方須制定材料加工、焊接質(zhì)量管理制度及質(zhì)檢體系，并安排專門的督導(dǎo)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工檢查；

（3）嚴(yán)格進(jìn)行鋼板等原材料的質(zhì)量檢驗(yàn)及成品探傷檢測(cè)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采用合適的運(yùn)輸方式，本工程項(xiàng)目中，拱肋組裝于胎架上進(jìn)行，采用長(zhǎng)線放樣，滿足至少3個(gè)相鄰吊裝節(jié)段按1:1放樣的要求，胎架表面設(shè)拱肋輪廓線、軸線、角尺線、水平線、吊桿定位線、橫撐定位線以及節(jié)段端口檢查線等標(biāo)志，并按設(shè)計(jì)要求設(shè)置吊點(diǎn)、扣點(diǎn)。拱肋節(jié)段安裝時(shí)，用全站儀對(duì)橋面控制點(diǎn)及拱頂測(cè)控點(diǎn)進(jìn)行全過程跟蹤測(cè)量，發(fā)現(xiàn)存在偏位及時(shí)調(diào)整糾正，考慮到安裝支架為鋼管格構(gòu)組成，存在一定的彈性及非彈性豎向變形，安裝高程較控制高程高出1cm左右為宜。在構(gòu)件安裝到位后，吊鉤松吊力至15%左右，但不脫鉤，待構(gòu)件與臨時(shí)支架充分聯(lián)結(jié)后（焊接牢固）方能脫鉤[5]。

4.4 中橫梁與系桿施工監(jiān)理要點(diǎn)

依據(jù)該工程項(xiàng)目相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合預(yù)制與現(xiàn)澆施工方法來設(shè)計(jì)系桿與中橫梁部分的施工流程。系桿部分主要運(yùn)用了現(xiàn)澆方式，針對(duì)拱腳位置進(jìn)行現(xiàn)澆施工，其余部分則采取預(yù)制的方法，在施工現(xiàn)場(chǎng)就近選擇場(chǎng)地進(jìn)行預(yù)制，包括中橫梁部分施工。

預(yù)制施工重點(diǎn)放在吊桿預(yù)埋件位置，監(jiān)理人員需要仔細(xì)進(jìn)行吊桿預(yù)埋件的測(cè)量，以保證后續(xù)安裝施工的精確對(duì)接。

首先，須進(jìn)行支架搭設(shè)，完成后方可開始系桿與中橫梁的安裝施工，其中需注意系桿安裝施工之前對(duì)高程與預(yù)拱度要進(jìn)行嚴(yán)密檢查和嚴(yán)格控制；其次，是依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)選擇與之相匹配的浮吊與汽吊安裝方案進(jìn)行吊裝施工；再次，需重點(diǎn)關(guān)注中橫梁與系桿混凝土的澆筑施工監(jiān)理，由于該工程項(xiàng)目的系桿長(zhǎng)度較長(zhǎng)，而中橫梁的方量相對(duì)較大，所以必須保證混凝土澆筑的連續(xù)性，在混凝土初凝之前完成此部分施工[6]。

最后，針對(duì)系桿與應(yīng)力施工需進(jìn)行分次張拉，中橫梁部分預(yù)應(yīng)力施工需按照一般要求調(diào)整順序，先對(duì)橫梁部分進(jìn)行張拉，其余部分則需在拱肋與系桿達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)受力系數(shù)后，進(jìn)行張拉。

4.5 鋼管混凝土配置的監(jiān)理要點(diǎn)

對(duì)于鋼管混凝土配制方面的監(jiān)理，一方面需注重混凝土選材的監(jiān)理，該工程項(xiàng)目選取高性能微膨脹混凝土，主要以早強(qiáng)型水泥作為主體部分，其初凝時(shí)間約為8～12h。另一方面需注意集料的選取和配比試驗(yàn)，確保粗細(xì)集料在質(zhì)量和粒徑方面能夠滿足工程項(xiàng)目所要求的標(biāo)準(zhǔn)[7]。

5 結(jié)束語

綜上所述，鋼管系桿拱橋所涉及的施工技術(shù)較為復(fù)雜，整體施工難度較大，需對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的各項(xiàng)參數(shù)與受力系數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控，且其質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)較為繁雜，質(zhì)量監(jiān)理難度較高。因此，需根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的施工流程，且在施工過程中要對(duì)各項(xiàng)質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)理，才能確保橋梁的整體施工質(zhì)量。