袁劍鋒

摘要:下承式鋼管砼系桿拱橋,以造型美觀、施工快捷、經(jīng)濟性好和建筑高度低等特點,近年來在我國得到廣泛應用。本文結合工程實踐,對下承式鋼管砼系桿拱橋施工技術進行了闡述,為施工提供了一些實際經(jīng)驗。

關鍵詞:下承式系桿拱橋; 施工技術

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

Abstract: XiaChengShi steel tube concrete arc bridge, with beautiful modelling, construction fast, economical and building highly low characteristic, in recent years is widely used in our country. Combined with the engineering practice, XiaChengShi steel tube concrete arc bridge of construction technology were introduced, for construction to provide some practical experience.

Key words: XiaChengShi the bowstring arch bridge; Construction technology

1 工程概況

如皋市蒲黃線通揚運河大橋位于蒲黃線K10+729處，上跨通揚運河。主橋采用80m鋼管砼系桿拱結構，主橋縱向由拱肋、系桿并綴以吊桿，構成主要受力體系，為剛性系桿剛性拱結構。橫向通過風撐、橫梁和系桿將兩片拱肋連城整體，并通過擱置在橫梁上的橋面板及現(xiàn)澆層構成橋面行車系。

拱肋為本橋的主要受力構件，拱軸線為二次拋物線，計算跨徑L=80m，計算矢高16m，矢跨比1/5。拱肋斷面為啞鈴型鋼管混凝土，截面寬度0.75m,高度1.8m,寬度和高度沿拱軸線始終不變，拱肋上下弦管(Q345qC)直徑均為750mm,壁厚16mm。通過兩塊綴板連接，堅綴板厚度為16mm，拱肋全斷面填充C40微膨脹混凝土。

系桿作為縱向連接拱肋的主要受拉構件，為預應力混凝土箱型截面。系桿截面寬度1.2m，高度1.8m，系桿為矩形空箱斷面，在系桿端頭變?yōu)榧痈邔嵭慕孛?，系桿預應力鋼束張拉須結合施工分批進行。

吊桿將橋面系重量傳遞給拱肋，本橋采用拉索結構。拉索外圓鋼管Φ309×16mm，鋼管上端焊接于拱肋下弦管下緣，鋼管下端焊接于系桿頂面預埋鋼板上，可以承受一定的壓力。拉索內穿集束鋼絲，承受拉力。吊桿下端為固定端，錨固于系桿內，上端為張拉端。

風撐連接兩片拱肋，使其協(xié)同受力，并保持拱肋穩(wěn)定。每道風撐由兩根Φ500×10m鋼管及多根Φ273×10mm腹桿組成，風撐所有鋼管均不灌注混凝土。全橋共設5道風撐。

全橋橫梁分為中橫梁和端橫梁。中橫梁為工字型實心截面，端橫梁為空心截面（與系桿交接處變?yōu)閷嵭慕孛妫?。所有橫梁頂面在行車道部分設雙向2%橫坡，以利用其上橋面板及鋪裝直接形成雙向橫坡，橫梁底面水平。橫梁均為預應力構件，橫梁長度為17m，中橫梁于系桿平面相交，每根中橫梁由兩根吊桿支承。中橫梁采用預制安裝、端橫梁采用現(xiàn)澆施工，橫梁預應力張拉應分批進行。

橋面板為22㎝厚的實心板，縱向擱置在橫梁上，橋面板之間橫向鉸接，縱向主筋采用焊接，輔以22㎝厚現(xiàn)澆混凝土接頭及10㎝混凝土橋面現(xiàn)澆層，構成橋面整體連續(xù)體系。橋面鋪裝為10㎝瀝青混凝土。

2 施工難點

1)通揚運河為本市境內重要的水運通道，水上運輸繁忙，來往船只多，給水上作業(yè)帶來一定的困難。2)鋼管砼系桿拱橋工序多，交叉作業(yè)多。3)系桿采用預制吊裝技術，吊裝長度16m，吊裝重量達70t;拱肋采用分三段吊裝，最大吊裝長度29m，吊裝重量達21t。4)施工現(xiàn)場場地狹小，橋梁施工區(qū)外側有民用碼頭，吊裝條件差。

3 施工流程

下承式鋼管砼系桿拱橋采用先梁后拱的少支架施工工藝，具體施工流程如下：

1)主墩基樁定位放樣，搭設基礎施工平臺，安裝鉆機，進行樁基礎施工，并對基樁進行無破損檢測；主墩承臺、墩身及蓋梁施工；2)在水中搭設臨時支墩，支墩上搭設貝雷架，并進行預壓，以消除非彈性變形的影響，預壓重量應為對應位置全部恒載重量的1.2倍+施工荷載，預壓最后連續(xù)三天沉降量必須滿足不超過1mm/天。在支架上分六段拼裝系桿（包括拱腳節(jié)點），系桿澆筑要考慮預拱度的設置；3)現(xiàn)澆端橫梁。按平衡、對稱的原則安裝中橫梁，先安裝1#、5#、9#、13#中橫梁，張拉中橫梁N3鋼束，張拉端橫梁N1、N2鋼束；張拉主墩蓋梁預應力束N2；4)張拉系桿第一批預應力鋼束；5)分三段吊裝、拼接拱肋鋼管（拱肋安裝支架與系桿現(xiàn)澆支架分離、獨立）；6)從中間向兩邊對稱安裝所有吊桿（焊接吊桿鋼管）及風撐；7)灌注拱肋鋼管混凝土，混凝土灌注順序為：先下弦管、后上弦管，再綴板腹箱。加載順序為：從拱腳到拱頂，采用泵送頂升壓注，按對稱、平衡的原則依次灌注。澆筑下一根管混凝土的時間間隔須保證一根管混凝土強度達到設計強度等級值的90%以上；8)按平衡、對稱的原則安裝其余所有中橫梁，并張拉N3鋼束；9)待系桿、拱肋混凝土強度達到設計強度等級值的90%時，第一次拉吊桿，吊桿張拉應按照跨中對稱進行；10)張拉系桿第二批預應力鋼束；11）安裝橋面板；12）張拉中橫梁N2鋼束；13）張拉系桿第三批預應力鋼束，拆除施工支架；14）張拉主墩蓋梁預應力鋼束后，澆筑主橋墩系梁；15）吊裝引橋部分預應力箱梁，澆筑箱梁橋面板、端橫梁、中橫梁、張拉頂板預應力鋼束，完成體系轉變；16）現(xiàn)澆橋面10㎝水泥砼層，安裝防撞護欄；17）張拉主橋端橫梁N3鋼束；18）鋪筑橋面瀝青混凝土及橋面附屬設施；19）第二次張拉吊桿，進行內力調整后，達到最終吊桿設計張拉控制力和伸長量；20）張拉中橫梁N1鋼束；21）全橋性能檢測后竣工通車。

4 施工工藝及方法

4.1 拱肋、風撐加工拼裝

拱肋風撐采用先在工廠分節(jié)加工成型，運至現(xiàn)場后按三段拼裝。選用有經(jīng)驗的鋼結構加工場按設計要求進行拱肋風撐的加工，加工時按便于運輸?shù)拈L度進行拼裝，一般不超過12m。廠內加工時，先制作好胎模，并控制好拱軸線、吊桿預埋孔位置及相應的角度。主拱肋鋼管采用Q345qC鋼板卷制而成。鋼板要求平直，不得有翹曲、表面銹蝕和沖擊痕跡。卷管受力方向應與鋼板壓延方向一致，管體成形必須校圓，失圓度不得大2mm。為保證鋼管內壁與核心混凝土緊密粘結，鋼管內壁不得有油漬等污物。在加工過程中應注意混凝土壓注孔、排氣孔、扣點、吊桿節(jié)點板的設置。在拱肋接頭兩側，打點、焊接定位鋼板，便于拼接安裝。

拱肋運至現(xiàn)場后，岸邊設立臨時胎架，胎架頂面成水平狀態(tài)。拱肋在臨時胎架上按設計要求分三段進行拼裝。拼裝時嚴格按工廠拼裝的點位進行拼接，確保拱軸線符合設計要求。

拱肋、風撐分段拼裝完成后，在現(xiàn)場進行防銹防腐處理，先采用噴砂除銹工藝進行鋼管表面除銹，除銹后立即進行噴鋁作業(yè)，防止銹蝕，鋁層干燥后再進行噴鋅作業(yè)，鋅層干燥后方可進行底層油漆處理，在拱肋、風撐接兩側留20cm寬暫不進行噴鋁、鋅、漆，等拱肋、風撐安裝、焊接完成后再進行防腐作業(yè)。在拱肋、風撐全部安裝完成后，支架拆除后，采用吊籃進行面漆噴涂作業(yè)。

4.2 系桿、中橫梁的預制

系桿、中橫梁采用現(xiàn)場預制，在臨近主跨的一幅橋下設立預制場，施工預制臺座，系桿預制臺座應考慮系桿的縱向預拱度。系桿、中橫梁預制時按設計要求設置吊環(huán)，采用龍門吊移至存梁場地。

拱腳、端橫梁采用支架上現(xiàn)澆施工，先搭設好拱腳支架，在支架上立模澆筑拱腳砼，拱腳施工前預埋好相應的預埋件，拱腳預埋件位置符合設計及規(guī)范要求。一端兩拱腳施工完成后再進行端橫梁的施工。

4.3 支架施工

通揚運河屬三級航道，來往船只較多，橋梁施工時不得長時間封航。因此，支架搭設擬分成通航孔和非通航孔設置。通航孔凈寬19m。

支架采用鋼管樁基礎、貝雷梁結構。鋼管支架立面圖、平面圖如下,

臨時支墩立面圖

系桿支架平面圖

4.3.1系桿支架基礎：

采用鋼管樁作臨時支墩的基礎樁，鋼管樁頂設縱橫向工字鋼組成臨時支墩。系桿支架分三跨，中孔跨徑22m，為通航孔。系桿支架采用貝雷梁上承式施工。

非通航孔：鋼管樁根據(jù)系桿所在位置的兩側，在保證構件的幾何尺寸和構件外不小于500mm的作業(yè)面的前提下進行布樁。在系梁與橫梁交接處布置兩排4根鋼管樁，樁底標高為▽-5.0,樁縱向間距2.0米，橫向間距2.6米。鋼管樁樁徑400mm，鋼管厚度不小于10mm。鋼管樁沉樁采用施工船配合60振動錘施工。在鋼管樁頂，安裝強度和剛度滿足結構計算的28＃工字鋼。 1#中橫梁位于陸上，臨時支墩可采用將平地整平、夯實，現(xiàn)澆3*3m，厚20cm鋼筋砼基礎，基礎上安裝鋼管樁作用臨時支墩。

通航孔：根據(jù)現(xiàn)場和預留后澆段的情況，結合系桿的分段，在河的中部通航處設通航寬度為凈寬19.6m，通航標高設于9.3m的高程上。在6#、7#橫梁與系桿交處每側各打7根直徑400mm鋼管樁，樁底標高為▽-9.0m。鋼管樁頂，安裝強度和剛度滿足結構計算的56＃工字鋼。

4.3.2系桿貝雷支架搭設

非通航孔：每側系桿下設縱向貝雷片組成2個貝雷梁，并以支撐片相連接穩(wěn)固，貝雷梁間距1.35m。貝雷梁采用在岸上組裝，用船吊吊裝就位。拱腳連接段位置支架一端安裝在承臺上，另一端在1#中橫梁位置與系桿支架相連。

通航孔：每側系桿下用六排貝雷梁（四排貝雷用于支承系桿，兩排貝雷用于支承中橫梁），長24米，貝雷片間距45cm。貝雷梁底部設加強弦桿。貝雷片的頂部按系桿設計底高程鋪設I20工鋼，其間距800mm左右（視貝雷片的具體情況）。為防止系桿安裝時，砼構件直接與工鋼接觸造成砼表面的損壞，可在工鋼上鋪設5cm方木支撐構件。貝雷梁在岸上組裝，用浮吊船起吊安裝就位。為保證貝雷片的穩(wěn)定，六排貝雷片間均用特制的支撐片相連接，并以支撐片螺絲擰緊。

4.3.4支架預壓

通過支架預壓和所設觀測位置高程的變化，計算出支架彈性變形和非彈性變形的值，以便在鋪設系桿安裝支點時予以調整。

系桿支架的預壓為等載預壓，預壓重量為對應位置全部恒載重量的1.2倍+施工荷載，僅考慮系桿自重、施工荷載、人群荷載和系桿二次張拉前通航孔位置三根中橫梁及支架自重荷載。預壓最后連續(xù)三天沉降量必須不超過1mm/天。

4.3.5拱肋支架搭設

系桿安裝完成后，并經(jīng)第一張拉后，在拱肋支架基礎上搭設拱肋支架。拱肋支架只在拱肋拼裝接頭位置設置。全橋設四座拱肋支架，支架采用4根直徑400mm鋼管焊接成獨立支架，再采用浮吊船吊至支架基礎上進行安裝?？刂坪锚毩⒅Ъ艿钠矫娉叽纭⒇Q向高程，支架鋼管橫跨系桿，并與系桿采取緊固措施，確保支架穩(wěn)定性。拱肋支架從系桿向上約13m，可根據(jù)拱肋基礎頂面的高程及拱肋支架縱向樁號位置，計算出支架高度，并控制好支架支撐梁位置，支撐梁頂面高程比設計高程略低8cm左右，支架安裝完成后再測設支撐梁的頂面高程，通過拱肋支座調整支撐高程與設計相符。拱肋支架如下圖。支架與基礎焊接完成后，四角采用纜風繩錨在系桿上，防止支架傾覆。

4.4 系桿、中橫梁安裝

系桿支架搭設完成并經(jīng)預壓后方可進行系桿、中橫梁的安裝。系桿安裝前在支架上將系桿的軸線用測量儀放出，并將吊桿位置、中橫梁位置點出。根據(jù)支架預壓的彈性變形值，通過墊方木調整系桿的安裝高度，控制好系桿高程、預拱度。

系桿、中橫梁安裝采用浮吊船進行安裝。浮吊船作業(yè)前清除作業(yè)區(qū)域的障礙物，并對航道進行臨時封航，作業(yè)區(qū)域100m范圍內不得有其它船只?？浚瑢Π哆厹\灘位置進行清淤，確保浮吊船不小于1m的吃水深度。

由于本橋是單幅橋，全橋寬17m，加上橋位北側有一臨時便橋，系桿吊裝時無法從兩側吊安，只能從南側一側吊安，且河岸邊有民用船吊碼頭，無法移動，為防止吊裝幅度不夠，防止北側遠端的系桿不能吊裝就位，擬采用先吊裝北側系桿，再吊裝南側支架及系桿。

4.4.1系桿安裝

1）用預制場龍門吊將系桿運至河岸邊，并支撐穩(wěn)固，系桿順橋向擱置。2）用一艘150噸浮吊船緩慢移至岸邊，橫在河中，起吊桿對準系桿，將系桿緩慢吊起，并調整好系桿安裝的方向。兩端設風繩，防止系桿提升過程中轉動。3）系桿起吊至一定高度（超過安裝支架1m）后，通過浮吊船上變向系統(tǒng)，將浮吊船慢慢變向、轉彎，使得起吊桿對準系桿的就位位置，再通過浮吊船上牽引系統(tǒng)將浮吊船前移或后退，使得系桿停至安裝位置上空。（見圖1）。4）緩慢落下系桿，在系桿距安裝位置10cm左右時，停止下落，在系桿左右兩側及前后方向設手拉葫蘆，將系桿準確調至安裝位置，并固定好，落下系桿就位。5）檢查系桿縱向、橫向位置，并及時調整，檢查系桿底部的支撐系統(tǒng)是否著實，使得系桿底的每個安裝支撐點均勻受力。6）檢查系桿的支架變形是否符合要求，如超過變形限值，應及時停止安裝，并查找原因，采取有效措施后方可繼續(xù)安裝。7）系桿安裝順序為左4→左1→左2→左3；右4→右1→右3→右2。

4.4.2中橫梁吊運安裝

（1）中橫梁安裝分兩二次進行，兩側系桿安裝完成后立即安裝1#、4#、7#、10#、13#中橫梁，等系桿接頭現(xiàn)澆完成并經(jīng)過第一次預應力張拉后，再進行2#、3#、5#、6#、8#、9#、11#、12#中橫梁的安裝，由于安裝高度的限制，第二次中橫梁的安裝應在拱肋支架安裝前完成。2）中橫梁安裝前，系桿上將中橫梁位置用墨線彈出，測設好中橫梁支撐高程，并復核合格。3）先采用預制場龍門吊將中橫梁移至岸邊平坦地段，并支撐穩(wěn)固，受現(xiàn)場場地限制，中橫梁只能順橋向擱置。4）用一艘100噸浮吊船緩慢移至岸邊，橫在河中，將吊桿雞公頭伸出，使吊桿長度達到45m，起吊桿對準中橫梁，將中橫梁緩慢吊起。兩端設風繩，防止中橫梁提升過程中轉動。5）中橫梁起吊至一定高度（超過安裝系桿1m）后，通過浮吊船上變向系統(tǒng)，將浮吊船慢慢變向、轉彎，使得中橫梁對準安裝方向，再通過浮吊船上牽引系統(tǒng)將浮吊船前移或后退，使得中橫梁停至安裝位置上空。（見圖2）。6）緩慢落下橫梁，在橫梁距支撐位置10cm左右時，停止下落，在橫梁左右兩側及前后方向設手拉葫蘆，將橫梁準確調至安裝位置，并固定好，落下橫梁就位。7）檢查中橫梁縱向、橫向位置，并及時調整，檢查橫梁底部的支撐系統(tǒng)是否著實，使得橫梁底的每個安裝支撐點都能均勻受力。8）檢查橫梁的安裝支架變形是否符合要求，如超過變形限值，應及時停止安裝，并查找原因，采取有效措施后方可繼續(xù)安裝。

4.5拱肋、風撐安裝

拱肋、風撐安裝前由現(xiàn)場負責人、質檢員對拱肋、風撐等構件焊縫質量、斷面尺寸等進行檢測并經(jīng)過監(jiān)理工程師驗收合格，對焊縫質量按設計及技術規(guī)范要求進行探傷和射線檢測。對拱肋、風撐進行噴砂除銹處理，并按設計要求進行噴鋅、噴鋁、底漆噴涂。鋼管接部位兩側各留出50cm暫不進行防腐處理。對拱腳砼進行仔細鑿毛，露出石子面，清除預埋鋼筋、鋼板上的砂漿、污垢。