李挺

(中交第四公路工程局有限公司,北京 100022)

公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)分析

李挺

(中交第四公路工程局有限公司,北京 100022)

公路橋梁工程是我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，鋼管混凝土拱橋技術(shù)是公路橋梁工程的核心技術(shù)之一，主要應(yīng)用于大跨度橋梁工程，起著關(guān)鍵的支撐作用。隨著建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)要求與應(yīng)用價(jià)值在逐步提升。論文主要探討公路橋梁建設(shè)中的鋼管混凝土拱橋技術(shù)方法與要點(diǎn)，以期為橋梁建設(shè)發(fā)展提供參考。

公路橋梁;鋼管混凝土拱橋;施工技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.044

1 引言

鋼管混凝土拱橋技術(shù)是公路橋梁工程建設(shè)的核心技術(shù)，其主要應(yīng)用了鋼管套箍的原理，以微應(yīng)力混凝土技術(shù)為依托構(gòu)成三向應(yīng)力；在三向應(yīng)力的支持下，混凝土將具有更高水平的變形能力，與此同時(shí)，其強(qiáng)度得到增強(qiáng)，進(jìn)而提高鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的整體特性[1，2]。鋼管混凝土拱橋技術(shù)是結(jié)合拱橋需求而研發(fā)的施工方法，其不僅有助于促進(jìn)公路橋梁包括抗震性、抗裂性等內(nèi)在質(zhì)量的提升，同時(shí)其結(jié)構(gòu)形式具有一定的可塑造性，從側(cè)面提升了橋梁的美學(xué)水平。筆者通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合案例分析了鋼筋混凝土拱橋施工技術(shù)的相關(guān)要點(diǎn)。

2 工程案例概況

以某公路橋梁建設(shè)工程為例，工程概況大致如下：該橋總長(zhǎng)度與寬度分別為585.56m、28.5m，主要由5孔無(wú)風(fēng)撐、鋼管混凝土系桿拱組成主橋部分，其中鋼管混凝土系桿拱為雙承載面下承式。從拱的特性來(lái)看，其矢跨比為1:5，拱肋高度、寬度、厚度分別為72m、1.8m、16mm，呈圓端形扁鋼管結(jié)構(gòu)，所采用的鋼管材質(zhì)為Q345D，同時(shí)，以微膨脹混凝土進(jìn)行鋼管內(nèi)填充。

3 施工前準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備是工程建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其為施工活動(dòng)提供真實(shí)可靠、全面有效的實(shí)踐與理論依據(jù)。從施工前準(zhǔn)備的途徑看來(lái)，主要包括觀測(cè)準(zhǔn)備與設(shè)備選擇管控準(zhǔn)備。首先，施工前的觀測(cè)準(zhǔn)備指對(duì)橋梁包括拱軸線、控制點(diǎn)標(biāo)高等在內(nèi)的相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行觀察與嚴(yán)格測(cè)量；在測(cè)量過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)拱軸線出現(xiàn)誤差情況，應(yīng)立即針對(duì)其具體情況通過(guò)風(fēng)攬進(jìn)行誤差糾正；若存在控制點(diǎn)標(biāo)高超出計(jì)劃數(shù)值的情況，應(yīng)從壓注混凝土的施工過(guò)程出發(fā)進(jìn)行高程調(diào)整。另外，施工前的設(shè)備選擇、管控準(zhǔn)備主要包括混凝土輸送泵、混凝土運(yùn)輸車等施工設(shè)備在內(nèi)的采購(gòu)、檢查與管理。其中，由于公路橋梁工程在泵送頂升施工環(huán)節(jié)所需要的泵送壓力水平較大，因此，應(yīng)尤其關(guān)注混凝土輸送泵的選擇；對(duì)于每輛泵車同時(shí)需要相適應(yīng)的混凝土運(yùn)輸車，并做好備用方案的計(jì)劃。

4 施工工藝

4.1 二級(jí)壓注，一次成型

從鋼管的基本特性來(lái)看，其矢高相對(duì)較大，且加勁肋布置相對(duì)較遠(yuǎn)，多為扁形。以混凝土產(chǎn)生的實(shí)際壓力及扁鋼管的抗變形能力為基準(zhǔn)，通過(guò)有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行計(jì)算，在混凝土由拱腳向拱頂同時(shí)施壓的情況下，扁鋼管的直線部分將因受壓直接變彎，對(duì)此，可通過(guò)“二級(jí)壓注，一次成型”的方法解決。該方法的實(shí)施要點(diǎn)在于對(duì)焊接的泵管接頭進(jìn)行預(yù)留，在保持拱高兩邊對(duì)稱的情況下，于拱頂排氣管1.5m處增設(shè)相應(yīng)的泵管接頭，且型號(hào)需與焊接的泵管接頭一致[3，4]。除此之外，還應(yīng)于拱頂?shù)蹴斘恢酶浇∫贿m宜點(diǎn)，并于兩側(cè)分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的排氣增壓鋼管，具體參數(shù)為長(zhǎng)：20cm；寬：1.5m。

4.2 鋼管拱觀測(cè)

要提高施工技術(shù)的準(zhǔn)確度，應(yīng)確保施工前所有數(shù)據(jù)的真實(shí)性與精準(zhǔn)度。鋼管拱作為公路橋梁施工技術(shù)的主要內(nèi)容，對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量具有一定程度的決定作用（見圖1）?？梢姡摴芄暗挠^測(cè)工作為整個(gè)施工過(guò)程數(shù)據(jù)提供了最為真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)源頭與方式。從現(xiàn)階段的施工實(shí)踐看，對(duì)混凝土壓注的全過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)十分必要，只有完整的測(cè)量數(shù)據(jù)支持才能保證施工質(zhì)量。其中，對(duì)每一個(gè)混凝土壓制控制點(diǎn)以及拱軸線、標(biāo)高均應(yīng)嚴(yán)密測(cè)量，并將其測(cè)量所得數(shù)據(jù)制成工程工期變化圖，為施工決策提供直觀的可參考依據(jù)?？偠灾?，鋼管拱作為施工過(guò)程的重要分支，應(yīng)對(duì)其觀測(cè)工作予以足夠重視。

圖1 鋼管拱觀測(cè)

4.3 壓注頂升施工

進(jìn)行壓注頂升施工的過(guò)程中，為對(duì)其施工質(zhì)量形成保障，應(yīng)當(dāng)遵循相應(yīng)的程序進(jìn)行處理。首先，在實(shí)施灌注操作前，應(yīng)對(duì)泵管、輸送泵接頭進(jìn)行全方位檢查，并采用橡皮圈做好接頭間的防漏工作。為降低混凝土泵送時(shí)的摩阻力，還應(yīng)將止回閘閥K1、K2開啟，以混凝土的實(shí)際品種、標(biāo)號(hào)為基準(zhǔn)，采用水泥攪拌的砂漿對(duì)泵車、泵管進(jìn)行潤(rùn)滑，并通過(guò)鋼管拱外排出。其次，進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，應(yīng)保持其對(duì)稱性，并由專人對(duì)其泵送情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，盡可能將2臺(tái)泵的灌注速度控制在相對(duì)平衡的狀態(tài)內(nèi)，并對(duì)存在的失衡現(xiàn)象做出適當(dāng)調(diào)整?；谏鲜鲂枨?，可考慮通過(guò)“錘擊法”進(jìn)行觀察，主要通過(guò)鐵錘對(duì)鋼管拱進(jìn)行敲擊，通過(guò)對(duì)聲音交界處進(jìn)行判斷來(lái)評(píng)估混凝土的壓注位置。另外，在兩側(cè)壓注速度存在失衡的情況下，還應(yīng)通過(guò)泵車指揮人員的對(duì)其進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。在排氣孔冒出混凝土的情況下，便應(yīng)對(duì)灌注的速度進(jìn)行有效控制，并將泵送方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻惶姹盟?，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行混凝土（1～2m3）壓注，以對(duì)鋼管拱內(nèi)混凝土的密實(shí)度形成保障。最后，在止回閘閥關(guān)閉的情況下，還應(yīng)對(duì)泵管與泵車進(jìn)行清洗，并對(duì)鋼管混凝土做好相應(yīng)的保溫工作，避免混凝土倒流等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

5 技術(shù)要點(diǎn)

5.1 優(yōu)化混凝土配合比

混凝土是公路橋梁工程施工的主體內(nèi)容，從具體方面看，鋼管混凝土拱橋的施工過(guò)程對(duì)混凝土的需求與要求更高。可見，要提升工程施工質(zhì)量必須首先保證混凝土的質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，混凝土的質(zhì)量主要取決于各配料質(zhì)量、配比以及配制攪拌過(guò)程。對(duì)于公路橋梁的鋼管混凝土拱橋技術(shù)而言，混凝土應(yīng)具備高強(qiáng)度、高流態(tài)、自密性以及較佳的可泵性能，且鋼管混凝土應(yīng)具備較高的微應(yīng)力混凝土特征。為了提升混凝土質(zhì)量，應(yīng)在配合比制作中摻入膨脹劑，以符合其后期的收縮需求；另外，應(yīng)將坍落度設(shè)置在作業(yè)面的18～20cm間，且初凝時(shí)間至少控制在6h水平。除此之外，在施工中進(jìn)行微應(yīng)力設(shè)置，以增強(qiáng)構(gòu)建的承載力，在此基礎(chǔ)上，嚴(yán)格計(jì)算配合比中的微膨脹率，以盡可能減小由于施工誤差所產(chǎn)生的間隙?？偠灾?，對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于提高公路橋梁建設(shè)的整體施工質(zhì)量具有重要意義，應(yīng)在今后的實(shí)際施工操作中予以充分重視。

5.2 混凝土兩側(cè)對(duì)稱壓注

壓注過(guò)程是混凝土施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，從壓注實(shí)踐上看，當(dāng)拱下半部分進(jìn)行混凝土灌注時(shí)，從第一標(biāo)高開始到第三段標(biāo)高將出現(xiàn)顯著的下降情況；而在第五段標(biāo)高至拱頂標(biāo)高的部分則產(chǎn)生明顯的上升現(xiàn)象。從其相反的方面看，當(dāng)拱頂部分的混凝土泵送過(guò)程結(jié)束后，其拱頂?shù)臉?biāo)高將發(fā)生下降的現(xiàn)象，但第一段標(biāo)高到第三段標(biāo)高的部分則將自動(dòng)回升，由此可見，混凝土的自身質(zhì)量與鋼管的拱線線型息息相關(guān)。為了提高混凝土的壓注質(zhì)量，以保證整個(gè)公路橋梁工程的施工有效性，其工程施工方應(yīng)充分考慮兩方面因素，對(duì)稱同步開展混凝土壓注環(huán)節(jié)，避免兩端出現(xiàn)誤差而影響施工準(zhǔn)確度的情況。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公路橋梁建設(shè)作為建筑行業(yè)的重要分支，對(duì)于施工技術(shù)具有較高的要求，除外觀與實(shí)用的兼容性要求之外，還應(yīng)對(duì)其經(jīng)濟(jì)效益予以充分考慮。鋼管混凝土拱橋的施工技術(shù)作為一種常用的施工方法，在施工過(guò)程中發(fā)揮著具體的應(yīng)用價(jià)值，但在實(shí)踐應(yīng)用的過(guò)程中仍應(yīng)對(duì)相關(guān)要點(diǎn)引起足夠重視，以實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用價(jià)值的根本提升。

【1】王德志.水下封底混凝土技術(shù)在橋梁沉井施工中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2015（4）：50.

【2】幸榮邦.橋梁施工中大跨徑連續(xù)橋梁施工技術(shù)及其運(yùn)用[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2014（12）：89.

【3】趙娜.公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目的施工質(zhì)量管理分析[J].江西建材，2015（13）：164.

【4】周國(guó)啟.關(guān)于當(dāng)代公路橋梁建設(shè)中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策分析[J].城市建筑，2014（23）：306.

【5】張居都.試論公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋施工的相關(guān)技術(shù)[J].建材與裝飾，2015（50）：234-235.

【6】楊惜春.淺談公路橋梁建設(shè)的現(xiàn)狀以及建設(shè)中存在的問(wèn)題[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（20）：301.

Construction Technology of Steel Tube Concrete Arch Bridge in Highway Bridge Construction

LI Ting
（TheFourthHighwayEngineeringBureauCo.Ltd.，Beijing 100022，China）

Road and bridge engineering is an important link in the infrastructure construction in our country, technology of concrete filledsteel tubular arch bridge is one of the core technologyof road and bridge engineering,mainlyused in large span bridge engineering plays a keysupporting role. With the social progress of construction technology, construction technology and application of steel tube concrete archbridge is also gradually increase the value. This papermainly focuses on the technicalmethods and key points of the concrete filled steel tubearchbridgeinthehighwaybridgeconstruction,inordertoprovidereferenceforthedevelopmentofthebridgeconstruction.

highwaybridge;steeltubeconcretearchbridge;constructiontechnology

U445;U448

A

1007-9467（2016）09-0153-03

2016-04-12

李挺（1985～），男（蒙古族），北京人，工程師，從事公路橋梁建設(shè)研究，（電子信箱）18928578978@163.com。