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)的不斷進步，鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)要求與應(yīng)用價值在逐步提升。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，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，其強度得到增強，進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，其不僅有助于促進公路橋梁包括抗震性、抗裂性等內(nèi)在質(zhì)量的提升，同時其結(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。筆者通過查閱相關(guān)文獻，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。

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：該橋總長度與寬度分別為585.56m、28.5m，主要由5孔無風(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，以微膨脹混凝土進行鋼管內(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)，其為施工活動提供真實可靠、全面有效的實踐與理論依據(jù)。從施工前準(zhǔn)備的途徑看來，主要包括觀測準(zhǔn)備與設(shè)備選擇管控準(zhǔn)備。首先，施工前的觀測準(zhǔn)備指對橋梁包括拱軸線、控制點標(biāo)高等在內(nèi)的相應(yīng)指標(biāo)進行觀察與嚴格測量；在測量過程中，若發(fā)現(xiàn)拱軸線出現(xiàn)誤差情況，應(yīng)立即針對其具體情況通過風(fēng)攬進行誤差糾正；若存在控制點標(biāo)高超出計劃數(shù)值的情況，應(yīng)從壓注混凝土的施工過程出發(fā)進行高程調(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、混凝土運輸車等施工設(shè)備在內(nèi)的采購、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；對于每輛泵車同時需要相適應(yīng)的混凝土運輸車，并做好備用方案的計劃。

4 施工工藝

4.1 二級壓注，一次成型

從鋼管的基本特性來看，其矢高相對較大，且加勁肋布置相對較遠，多為扁形。以混凝土產(chǎn)生的實際壓力及扁鋼管的抗變形能力為基準(zhǔn)，通過有限元結(jié)構(gòu)分析軟件進行計算，在混凝土由拱腳向拱頂同時施壓的情況下，扁鋼管的直線部分將因受壓直接變彎，對此，可通過“二級壓注，一次成型”的方法解決。該方法的實施要點在于對焊接的泵管接頭進行預(yù)留，在保持拱高兩邊對稱的情況下，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，并于兩側(cè)分別設(shè)置對應(yīng)的排氣增壓鋼管，具體參數(shù)為長：20cm；寬：1.5m。

4.2 鋼管拱觀測

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，對整個工程的質(zhì)量具有一定程度的決定作用（見圖1）?？梢姡摴芄暗挠^測工作為整個施工過程數(shù)據(jù)提供了最為真實、可靠的數(shù)據(jù)源頭與方式。從現(xiàn)階段的施工實踐看，對混凝土壓注的全過程進行實時觀測十分必要，只有完整的測量數(shù)據(jù)支持才能保證施工質(zhì)量。其中，對每一個混凝土壓制控制點以及拱軸線、標(biāo)高均應(yīng)嚴密測量，并將其測量所得數(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摴芄白鳛槭┕み^程的重要分支，應(yīng)對其觀測工作予以足夠重視。

圖1 鋼管拱觀測

4.3 壓注頂升施工

進行壓注頂升施工的過程中，為對其施工質(zhì)量形成保障，應(yīng)當(dāng)遵循相應(yīng)的程序進行處理。首先，在實施灌注操作前，應(yīng)對泵管、輸送泵接頭進行全方位檢查，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的摩阻力，還應(yīng)將止回閘閥K1、K2開啟，以混凝土的實際品種、標(biāo)號為基準(zhǔn)，采用水泥攪拌的砂漿對泵車、泵管進行潤滑，并通過鋼管拱外排出。其次，進行混凝土灌注時，應(yīng)保持其對稱性，并由專人對其泵送情況進行動態(tài)觀測，盡可能將2臺泵的灌注速度控制在相對平衡的狀態(tài)內(nèi)，并對存在的失衡現(xiàn)象做出適當(dāng)調(diào)整?；谏鲜鲂枨?，可考慮通過“錘擊法”進行觀察，主要通過鐵錘對鋼管拱進行敲擊，通過對聲音交界處進行判斷來評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)通過泵車指揮人員的對其進行及時調(diào)整。在排氣孔冒出混凝土的情況下，便應(yīng)對灌注的速度進行有效控制，并將泵送方式轉(zhuǎn)變?yōu)榻惶姹盟停诖嘶A(chǔ)上繼續(xù)進行混凝土（1～2m3）壓注，以對鋼管拱內(nèi)混凝土的密實度形成保障。最后，在止回閘閥關(guān)閉的情況下，還應(yīng)對泵管與泵車進行清洗，并對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

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程對混凝土的需求與要求更高?？梢姡嵘こ淌┕べ|(zhì)量必須首先保證混凝土的質(zhì)量。一般來說，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程。對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，且初凝時間至少控制在6h水平。除此之外，在施工中進行微應(yīng)力設(shè)置，以增強構(gòu)建的承載力，在此基礎(chǔ)上，嚴格計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瑢炷恋呐浜媳冗M行優(yōu)化，對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)在今后的實際施工操作中予以充分重視。

5.2 混凝土兩側(cè)對稱壓注

壓注過程是混凝土施工過程中的重要環(huán)節(jié)，從壓注實踐上看，當(dāng)拱下半部分進行混凝土灌注時，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

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

【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)項目的施工質(zhì)量管理分析[J].江西建材，2015（13）：164.

【4】周國啟.關(guān)于當(dāng)代公路橋梁建設(shè)中存在的問題及解決對策分析[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)中存在的問題[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，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。