李 曉 偉

(中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

中承式勁性骨架鋼筋混凝土箱肋拱橋施工技術

李 曉 偉

(中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600)

通過對安康高速公路堰吉河大橋中承式勁性骨架鋼管混凝土箱肋拱橋施工過程的研究，總結出了該類橋梁的施工工藝與方法，并從拱座基礎施工、裸拱施工、灌注鋼管混凝土、橫梁安裝等方面作了論述，可為同類橋梁施工提供借鑒。

中承式，勁性骨架，鋼筋混凝土，箱肋拱橋，施工技術

1 工程概況

堰吉河大橋位于陜西省安康市S207省道K37+780處，是連接安康市區(qū)與嵐皋縣的重點工程，同時也是安康市瀛湖風景區(qū)的重點景觀規(guī)劃之一。堰吉河大橋橋址位于安康市贏湖水庫庫區(qū)，山坡陡峻，河谷深窄，因此主橋采用跨越能力較強的拱橋，1孔跨越深谷。堰吉河大橋全長178.40 m，主跨為1-150 m中承式勁性骨架鋼管混凝土箱肋拱橋，矢跨比1/4(矢高37.5 m)，拱軸線形為m=1.347懸鏈線。全橋下承式部分設一字橫撐三道，K撐兩道，上承式部分設四道肋間橫梁；吊桿采用帶有PE管防護的19φs15.2 mm的柔性拉桿，兩端采用OVM錨具pws-19固定于箱頂及橫梁底，與混凝土接觸部分用φ168×5的上、下導管，并作防水及封端設置。吊桿處橫梁為預應力混凝土工字梁；拱肋與橋面系相交叉處設置立柱處的橫梁均為鋼筋混凝土矩形梁；墩柱上的帽梁，采用鋼筋混凝土矩形梁。

2 工程難點

堰吉河大橋跨度大，結構較為復雜，技術要求高，技術難題多，如：拱座大體積混凝土溫控問題，拱座鋼板的精確定位，鋼管拱肋現(xiàn)場焊接質量保證，大噸位纜索吊的設計及整體吊裝方案的確定，鋼管拱骨架的架設安裝和線形控制，C50微膨脹混凝土的配合比設計及管內混凝土泵送頂升工藝，鋼管拱外包混凝土施工方案的確定，橫梁吊裝等施工難題。這些技術難題需要在施工過程中制定操作性強的施工方案，同時要嚴格按照方案進行施工，并注重過程中的質量控制。

3 施工工藝

3.1 拱座基礎施工

1)基坑支護。因地下水位高出基礎，地層土質軟弱，距離舊橋近，承臺基坑明挖施工，放坡開挖工程量大，排水量大，基坑坑壁不穩(wěn)定，采用支護方法開挖基坑。支護采用雙層嵌套式深層水泥攪拌樁支護或鋼板樁支護。

雙層嵌套式深層水泥攪拌樁支護是攪拌樁相互搭接使加固土體形成一個連續(xù)土墻，起到阻斷水源、減少滲流水量、防止流砂、穩(wěn)定坑壁的支護方法。支護方案確定為：水泥攪拌樁雙排梅花布置，孔距0.35 m，排距0.35 m，樁身伸入基底4.0 m。

2)基坑開挖。采用小型機具配合挖掘機進行開挖，基坑周邊及基底部分采用人工風鎬成形、人工清除。淺孔松動爆破，鑿巖機鉆孔，非電毫秒雷管起爆，爆破參數(shù)及裝藥量根據現(xiàn)場試驗確定。防止超挖和擾動基巖，已松動的部分全部清除，超挖部分以混凝土回填。

3)預埋拱腳定位(見圖1)。澆筑拱座混凝土時如何保證拱腳位置正確是拱座施工的重點，要確保偏差小于±7 mm。施工中采用外支架定位，拱座外用工字鋼及槽鋼焊接成普通門形支架，底部與承臺預埋螺栓連接，頂部設兩道工字鋼橫梁，橫梁設固定吊環(huán)，吊環(huán)與焊接在拱腳定位鋼板上的可調拉桿連接。首先用吊車將拱腳預埋段吊入拱座模板內，穿鋼橫梁與立柱焊接牢固，用測量儀器將吊環(huán)位置按設計安裝位置精確定位與橫梁焊接牢固，將拱腳可調拉桿與吊環(huán)連接，可調拉桿長度根據橫梁標高確定。初步定位后，測量軸線與標高，根據測量結果反復調整拉桿，直至滿足精度要求。然后用鋼筋與拱座內鋼筋及模板固定裝置焊接牢固，復測合格經監(jiān)控單位監(jiān)測同意后，進行混凝土澆筑作業(yè)。

4)灌注混凝土。人工接槎鋼筋、墩身主筋及鋼管拱肋預埋件在基礎、拱座內埋設準確且固定牢固，綁扎完畢經檢驗合格后立即灌注混凝土。拱座分三次進行澆筑，分別為底板、主體、拱肋相連部分?；炷劣砂韬驼炯邪柚?，混凝土攪拌運輸車運至現(xiàn)場，泵送入模；插入式振搗器振搗，水平分層灌注?；A混凝土施工完畢后，及時進行養(yǎng)護。

拱座基礎屬于大體積混凝土，施工時制定混凝土溫度控制工藝及措施，保證混凝土施工質量。

5)橋臺與擋墻。要根據橋臺與擋墻相對位置關系，確定施工順序，做好橋臺側墻與墻身的連接。

3.2 裸拱臨時固定、調整系統(tǒng)施工

1)風載強度：根據設計圖說明，主橋施工過程中采用百年一遇風速V=29 m/s。

2)扣索布置：每側設置3扣扣索，其中2扣吊裝過程中依次固定在拱肋鋼骨架上，用于改善鋼骨架受力、調整鋼骨架線性，另一扣作為吊裝過程中的過渡索使用。

3)裸拱浪風繩采用單根繩，一端錨固在浪風地壟上，然后繞過裸拱上捆綁繩固定的定滑輪，返回浪風地壟，與倒鏈一端聯(lián)結，倒鏈另一端與浪風地壟聯(lián)結。兩岸對稱布置3對浪風繩，其中2對吊裝過程中依次固定在拱肋鋼骨架上，用于保持鋼骨架側向穩(wěn)定，另一對作為吊裝過程中待拼裝拱節(jié)側向定位使用。

4)背索錨樁：根據基巖條件可采用錨樁。

5)浪風地壟：根據基巖條件可采用錨樁。

6)扣塔：扣塔利用纜索吊塔架。

7)卷揚機：兩側水平支撐縱梁上各設一臺5 t慢速卷揚機，用于收放扣索?？鬯魇站o后，即用倒鏈錨固在縱梁上。

8)調整系統(tǒng)：裸拱每節(jié)段拼裝就位后，要調整標高、中線。使用倒鏈葫蘆拉緊或放松扣索、浪風繩來調整。

3.3 裸拱施工

1)工廠分單元加工。為保證制造精度和焊接質量，裸拱在工廠分單元制造。鋼管拱工廠加工分為無縫鋼管的軋制、匹配下料加工、對接、煨彎等步驟。

裸拱單元劃分考慮現(xiàn)場拼裝方便，接頭全部設在弦桿上；臨時支撐系統(tǒng)和裸拱單元一同制造，全部采用栓接。

鋼管拱加工根據施工圖設計應用計算機建立模型進行工藝圖轉化，用計算機進行三維立體放樣和數(shù)控編程錄入技術，提高放樣下料精度。

將對接好的節(jié)段放在煨彎臺座上固定好，在鋼管上劃出火焰加熱位置，火焰加熱寬度約為12 cm，間距30 cm，腹部加熱寬度大于頂部。由中間向兩端加熱彎制，邊加熱邊施壓，用6支～8支加熱槍加熱，加熱溫度為700 ℃左右，壓變時不得過熱或過冷，防止鋼管嚴重拉薄或增厚，厚度變化控制在10%以內。在煨彎時逐步檢查是否達到設計線形，直至整個節(jié)段各部位符合拱肋的二次拋物線的線形。

成品經工廠預拼達到設計和規(guī)范要求的技術標準后，用汽車運至現(xiàn)場拼裝場地。

2)裸拱組拼。根據現(xiàn)場條件，將裸拱組拼場地選擇在安康岸塔架內側(起吊范圍內)。其中組拼場地位于纜索吊正下方，其后設裸拱單元存放場地。

組拼場地根據設計圖紙中給出的正拱坐標加上預拱度按1∶1的比例施工鋼牛拱胎。牛拱胎要有足夠的強度和剛度，并且拱度可調。

將兩根單管在胎架上定位，腹板與弦管間的角對接焊縫采用鋼襯墊，采用CO2氣體保護焊打底埋弧焊填充蓋面的方式進行焊接。打底、填充、蓋面時應多次翻身，以減少焊接變形，完成節(jié)段組裝。

拱肋接頭焊接要用直流電焊機。

所有焊縫均作超聲波探傷，應符合JB 1152—84Ⅰ級焊縫標準，抽檢5%用射線探傷，應符合GB 3323—87中Ⅱ級焊縫標準要求。

3)拱節(jié)吊裝。

a.試吊：主索和牽引索架設完后，空載往返運轉三次。然后做吊重試驗，吊重要逐級增加，試驗過程中，仔細觀察、檢查各部位運轉是否順暢，有無碰撞、阻塞，并隨時處理。

b.試吊完全正常后，即進行拱節(jié)正式吊裝，直至合龍。吊裝時，對拱肋桿件內力、拱軸線高程、橋軸線偏位等進行全過程的施工跟蹤監(jiān)測和控制。嚴格控制水平橫向和縱向位置精度，確保拱肋軸線的正確性。軸線誤差超過允許值，及時進行位置調整，正確后再固定焊接。

c.拱節(jié)吊裝時，扣索倒換時纜索吊機先臨時調掛已安裝好的拱節(jié)端部，然后把后面的扣索倒換到前面來，收緊扣索后再放松纜索吊機。因為纜索吊主索柔度很大，完全把荷載加到纜索吊機上將引起很大的豎向變形，危及拱架安全，所以不能利用纜索吊機直接把前端扣索移至新吊點。

d.鋼管拱肋段間接頭的焊接在全橋拱肋(含橫梁風撐)安裝完畢，線形調整符合精度要求后進行。合龍焊接前對各受力部位進行安全檢查，對發(fā)現(xiàn)的問題立即采取措施處理，確保萬無一失。

4)拱節(jié)吊裝過程中的測量工作。a.主索垂度觀測。主索垂度可以在跑車上設吊繩用全站儀直接觀測。b.塔架位移觀測。在塔架頂設置一固定標尺，用全站儀測量。c.鋼管拱肋的空間架設定位。拱肋吊裝定位測量是施工的關鍵，用精度為1″的全站儀進行定位測量，采用無覘標定位測量方法，確保全橋各部位置符合設計要求。首先按設計院移交的精密導線點，在視線良好、便于觀測的地方按一級精度布設導線及水準控制網。在拱肋分段加工組裝時，在距離拱肋上、下弦管兩端1 m處做測量監(jiān)控點，監(jiān)控點準確地與左、右鋼管圓心連線的延長線與管外壁的交點重合，根據每節(jié)分段拱肋測量監(jiān)控點與墩柱中心的相對關系，推算出監(jiān)控點三維數(shù)據。在拱肋分段吊裝前，將測量反射片準確地貼于測量監(jiān)控點上，當拱肋分段吊裝到支架上后，用全站儀觀測拱肋上、下弦管的反射片，測出監(jiān)控點的三維數(shù)據，計算出拱肋軸線偏向和高程差值，將拱肋偏位情況及時通知吊裝人員，對其進行調整，當四個監(jiān)控點的三維數(shù)據符合技術要求后，拱肋分段定位結束。對拱肋進行加固，加固后測量人員再次觀測拱肋的軸線和高程，檢測拱肋線形是否有變化，如無變化進行下節(jié)段吊裝施工。鋼管拱全橋合龍后，對其軸線與標高進行復測，偏差均在規(guī)范要求的允許誤差內。施工中要將控制三維坐標的觀測點作為永久性結構處理。d.吊裝過程中的應力監(jiān)控。采用動態(tài)數(shù)據采集、分析儀器，當應力超過容許值時自動報警。

3.4 灌注鋼管混凝土

按設計要求拱肋鋼管內灌注C50微膨脹混凝土，混凝土配合比通過試驗確定，采用泵送頂升法施工。

先灌注下管，待混凝土強度達設計強度100%后，再灌注上管；上、下管均從拱腳向拱頂對稱進行灌注，混凝土初凝前一次完成。

混凝土灌注前在鋼管管壁上鉆φ5 mm小孔，作為排氣孔，間距1.5 m,呈梅花形布置。待混凝土水泥漿從小孔冒出后，用膠帶紙封閉。

管內混凝土的灌注質量，用敲擊鋼管的方法進行檢查，如發(fā)現(xiàn)異常，則用超聲波檢測，對不密實的部位，采用鉆孔壓漿法進行補強，然后將鉆孔用鋼板補焊封固。一根鋼管混凝土灌注完畢后須觀測拱軸線，并及時調整。

3.5 分環(huán)澆筑外包混凝土

拱肋鋼管內混凝土強度達到100%后，形成鋼管混凝土勁性骨架。在骨架上懸掛模板，按設計要求采用“三環(huán)七段”法施工外包混凝土。每次施工一環(huán)，下一環(huán)在前一環(huán)混凝土強度達到100%后施工。

底模采用廠制定型鋼模板，側模采用大塊竹膠板、方木、型鋼背帶拼接，上、下橫向主梁采用型鋼，底模與縱、橫向分配梁形成整體，上下主梁以圓鋼吊桿連接，側模間設對拉螺栓固定。混凝土由攪拌站集中拌制，混凝土運輸罐車運輸，泵送入模，插入式振搗器振搗。吊桿的上導管要在外包混凝土施工時預埋，拱頂要預留錨具及千斤頂作業(yè)凹槽。

3.6 吊桿、系桿施工

全橋吊桿拉索由工廠制作卷盤成捆，運至施工現(xiàn)場，安裝之前進行放索工作。吊桿安裝采用5 t卷揚機作為牽引動力，卷揚機位置根據現(xiàn)場實際情況設定。牽引鋼絲繩通過導向引至拱肋吊桿錨箱處，并在拱肋預埋孔上端附近焊接簡易人字扒桿。在扒桿上安裝一個2 t導向滑輪作為起重吊點。牽引卷揚機啟動釋放牽引鋼絲繩，鋼絲繩穿過工作螺母、拱肋端錨墊板、上導管，鋼絲繩通過特制的牽引頭與吊桿錨頭連接，開動牽引卷揚機收緊鋼絲繩，把吊桿牽引進上導管，然后從拱肋端錨墊板穿出，擰上工作螺母，放松牽引鋼絲繩，解除鋼絲繩與吊桿錨頭連接，吊桿上端安裝完成。下端在橫梁吊裝過程中，把下端吊桿對準橫梁導管，放進導管，穿出下端錨墊板，根據測量結果扭固工作螺母。吊桿安裝完成后，YCW150千斤頂調整吊桿長度，控制好梁頂標高，使之符合縱坡、橫坡要求(見圖2)。

3.7 橫梁安裝

橫梁要用船運至橋下吊裝，預制場地選擇要考慮船運碼頭，橫梁兩端測量反射片。

3.8 梁板安裝

橋梁梁板為預制空心板梁，長度為5 m，每跨12片梁，先鋪通中間通道，采用小型吊車依次向兩側鋪通全幅梁板。

4 結語

勁性骨架箱肋拱橋作為鋼管混凝土拱橋的一種，近年來得到了廣泛應用，且取得一定的成果，然而，該種橋型的應用是在很多理論基礎不盡完善、可供參考的相應國家規(guī)范還未出臺的基礎上完成的，還有很多領域值得進一步完善或重新探索。本項目施工針對安康堰吉河大橋的重點工序，深入分析國內已建同類型橋梁的施工經驗的優(yōu)缺點，取其精華，并對未展開的內容進行研究，保證了施工質量和安全。

[1] 張征文,王 巍,江根明.大跨徑鋼管混凝土勁性骨架拱橋的施工及控制[J].建筑施工,2007(4):284-285.

[2] 李 波.大跨徑鋼筋混凝土拱橋勁性骨架施工線形測量控制技術[J].國防交通工程與技術,2015(3)：17-18.

On construction technique for half-through stiff skeleton reinforced arch bridge with steel box ribs

Li Xiaowei

(No.5EngineeringCompany,ChinaRailway3rdBureauGroup,Jinzhong030600,China)

According to the research on the construction process of the half-through stiff skeleton reinforced arch bridge with steel box ribs in Yanji River Bridge along Ankang Expressway, the paper sums up the construction craft and methods for the kind of bridge, and indicates from the skewback foundation construction, bare arch, and grouting steel pipe concrete, and installation of horizontal beam, so as to provide some reference for the construction of similar bridges.

half-through, stiff skeleton, reinforced concrete, arch of box ribs, construction technique

1009-6825(2015)32-0163-03

2015-09-06

李曉偉(1983- )，男，工程師

U445

A