張軍

（分宜縣交通運(yùn)輸局，江西 分宜 336600）

0 引言

目前，在我國(guó)的系桿拱橋施工中，鋼管混凝土是必要的施工材料，其應(yīng)用效果非常好，完全可以達(dá)到工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)于提高我國(guó)橋梁工程的施工技術(shù)水平具有積極的意義。

1 工程概況

某橋梁項(xiàng)目工程建設(shè)時(shí)，設(shè)計(jì)人員原選擇應(yīng)用承臺(tái)與鉆孔樁的基礎(chǔ)形式，上部結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土系桿拱橋的形式。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)方案的深入分析，設(shè)計(jì)人員選用懸鏈?zhǔn)焦拜S線形式，結(jié)構(gòu)組成比較簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)施工也比較方便。橋梁的主鋼梁結(jié)構(gòu)包含多個(gè)結(jié)構(gòu)，挑梁、系梁、橫梁等都滿足工程要求，才能提高結(jié)構(gòu)的總體性能。因?yàn)闃蛄汗こ痰目鐝奖容^大，所以現(xiàn)場(chǎng)施工單位經(jīng)過(guò)分析確定應(yīng)用支架法進(jìn)行施工。施工單位根據(jù)工程的情況，對(duì)鋼梁結(jié)構(gòu)選用分段作業(yè)的方式，結(jié)構(gòu)性能合格，達(dá)到工程的標(biāo)準(zhǔn)和要求，并選用支架的方式在河道上施工，支架施工后立即應(yīng)用泵送頂升的方式灌注作業(yè)，有序組織開(kāi)展主橋鋼拱肋結(jié)構(gòu)施工，確保工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

2 系桿拱橋主要施工流程和施工技術(shù)

2.1 施工流程

第一，做好現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作，有效處理支架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，確?；A(chǔ)的性能合格，避免給項(xiàng)目帶來(lái)不利影響。之后，進(jìn)行支架預(yù)壓處理。第二，預(yù)壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，工作人員把支架分配梁架設(shè)到規(guī)定部位，然后安裝橫梁，系梁與中橫梁焊接結(jié)束后，進(jìn)行小縱梁吊裝作業(yè)，并且開(kāi)展橋面的鋪裝施工。第三，按照施工工藝方案要求，落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工工藝，明確工作標(biāo)準(zhǔn)和要求。第四，灌注拱肋后，立即組織開(kāi)展拱肋支架的灌注施工。第五，吊桿安裝完成后，將橋面板拆除，再應(yīng)用吊桿完成張拉施工。第六，經(jīng)過(guò)第一次張拉，工作人員進(jìn)行澆縫的灌注施工，然后拆除河道的橫梁，鋪設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)表面。第二次吊桿張拉施工后，對(duì)橋面進(jìn)行全面驗(yàn)收[1]。

2.2 主橋鋼梁和鋼管拱肋分段

考慮到現(xiàn)場(chǎng)的具體施工情況和施工需要，施工單位確定采用分段施工的方式，結(jié)構(gòu)自重最大80.5t，現(xiàn)場(chǎng)吊裝、運(yùn)輸以及安裝都非常便利。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)連接的需要，采取拱腳的方式，總計(jì)4 處，整個(gè)橋梁的東西兩側(cè)每側(cè)有拱肋11 段、系梁5 段。將上述各個(gè)結(jié)構(gòu)按照設(shè)計(jì)方案在工廠內(nèi)預(yù)制加工，同時(shí)組織人員展開(kāi)試拼作業(yè)，符合要求才能繼續(xù)施工，使得現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可以有效展開(kāi)，提升施工效率。

2.3 主橋鋼梁支架施工

施工單位的技術(shù)人員應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)模型展開(kāi)分析，落實(shí)各個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸的管控，詳細(xì)計(jì)算支架結(jié)構(gòu)，使受力條件符合要求，預(yù)防發(fā)生結(jié)構(gòu)變形或者損壞的問(wèn)題。根據(jù)工程的設(shè)計(jì)方案，上部應(yīng)用貝雷鋼橫梁結(jié)構(gòu)，并設(shè)置微調(diào)裝置，便于調(diào)整結(jié)構(gòu)的安裝位置。在現(xiàn)場(chǎng)焊接施工中，工作人員應(yīng)用鋼板墩支撐輔助結(jié)構(gòu)，提高施工效率。

2.3.1 支架下部施工

以駁船作為主要的運(yùn)載工具，把鋼管柱運(yùn)輸?shù)绞┕げ课?。通過(guò)浮吊將其吊裝到規(guī)定的部位，完成架設(shè)施工。使用振動(dòng)打樁機(jī)打設(shè)施工。樁頂根據(jù)工程的要求架設(shè)工字鋼作為分配梁，結(jié)構(gòu)的性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，發(fā)揮支撐作用。

2.3.2 支架上部施工

支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為貝雷梁，結(jié)構(gòu)尺寸為3m×1.5m。設(shè)置雙層貝雷梁對(duì)通航孔72m 范圍內(nèi)施工，單個(gè)長(zhǎng)度為15m，經(jīng)過(guò)拼裝制成兩組。同時(shí)，在鋼管柱架設(shè)的環(huán)節(jié)，使用浮吊把支架設(shè)置在40 工字鋼分配梁上，將各個(gè)接口都布置在梁體上，貝雷梁安裝精度合格。一跨拼裝完成后，工作人員進(jìn)行下弦桿的加固處理，每跨使用5 根水平撐。此外，還要在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用微調(diào)鋼板墩進(jìn)行調(diào)整，確保安裝精度合格[2]。

2.3.3 支架預(yù)壓及同步觀測(cè)

支架體系在施工完成后，工作人員應(yīng)該進(jìn)行壓載試驗(yàn)。預(yù)壓試驗(yàn)包含下述幾個(gè)部分：第一，鋼管柱預(yù)壓。在對(duì)單根鋼管柱預(yù)壓時(shí)，應(yīng)用100t 千斤頂，檢測(cè)承載性能，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。第二，鋼管柱群與貝雷梁鋼架預(yù)壓。在現(xiàn)場(chǎng)按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行鋼縱梁的拼接作業(yè)，并進(jìn)行鋼管柱群與通航孔部位貝雷梁的預(yù)壓作業(yè)，通常預(yù)壓載荷為設(shè)計(jì)載荷的1.1 倍，從而可以準(zhǔn)確掌握受力條件和正常投入使用的效果。第三，開(kāi)展鋼橋面預(yù)壓施工。鋼梁結(jié)構(gòu)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拼裝組合后，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件、橋面板的安裝，并做好承載力檢測(cè)與試驗(yàn)工作，掌握其總體的穩(wěn)定性和安全性。在預(yù)壓過(guò)程中，執(zhí)行規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)數(shù)據(jù)展開(kāi)詳細(xì)的計(jì)算分析，合理布置測(cè)量點(diǎn)，開(kāi)展預(yù)壓環(huán)節(jié)檢測(cè)確定，分析標(biāo)高變形。

2.4 主橋鋼結(jié)構(gòu)安裝施工

2.4.1 安裝鋼梁

按照施工工藝方案要求施工，將各個(gè)部位安裝到規(guī)定的位置。應(yīng)用駁船展開(kāi)運(yùn)輸作業(yè)，通過(guò)110t 浮吊進(jìn)行施工，然后焊接連接。在安裝工作完成后，應(yīng)用龍門(mén)吊施工，達(dá)到架設(shè)施工的要求，然后進(jìn)行臨時(shí)橋面板的架設(shè)，并安裝鋼拱架支架結(jié)構(gòu)，期間需要保證安裝鋼梁性能和質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.4.2 鋼拱肋安裝支架施工

將鋼管拱肋支架設(shè)置在臨時(shí)面板結(jié)構(gòu)上，并將其底部焊接在系梁頂板上。在頂部布置防護(hù)欄、托盤(pán)、分配梁等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用鋼桁架組合形成整體。此外，工作人員按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行構(gòu)件加工，然后開(kāi)展拼裝，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后即可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施工。工作人員按照施工順序的要求在臨時(shí)橋面上吊設(shè)拼裝與焊接作業(yè)。焊接前，工作人員進(jìn)行拱肋管道、泄水孔、排氣孔檢查。在安裝作業(yè)中，工作人員將系梁、端橫梁、鋼拱腳連接形成整體，下部應(yīng)用精軋螺紋鋼連接，具體可見(jiàn)圖1。

圖1 鋼管拱肋安裝

2.5 鋼管拱肋混凝土灌注及吊桿安裝

2.5.1 鋼管拱肋混凝土灌注

鋼管拱肋按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)加工，主要指的是下弦管、上弦管等，施工材料為C50 無(wú)收縮微膨脹混凝土，施工總量是897m3。在現(xiàn)場(chǎng)鋼管拱肋施工結(jié)束后，由專業(yè)人員組織落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)，通過(guò)輸送泵完成灌注施工。在現(xiàn)場(chǎng)灌注的階段，應(yīng)做好各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，每項(xiàng)技術(shù)參數(shù)必須符合工程的要求，預(yù)防產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞或者性能不合格的問(wèn)題。但是在施工現(xiàn)場(chǎng)極易發(fā)生鼓管、爆管等問(wèn)題，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的要求組織落實(shí)灌注到頂?shù)氖┕し绞?，然后將隔倉(cāng)布置在臨時(shí)鋼管支撐結(jié)構(gòu)上，灌注時(shí)間在10h 以內(nèi)。在灌注施工中，按照下弦管、上弦管、綴板腹腔的順序進(jìn)行施工。灌注作業(yè)前，工作人員把地泵布置在拱腳的位置上，從下到上逐步進(jìn)行灌注施工，從南到北保持連續(xù)灌注作業(yè)。每一個(gè)結(jié)構(gòu)施工都要做好控制，并且使各位置灌注長(zhǎng)度差不超過(guò)2m，對(duì)于冒出的材料要及時(shí)清理，以達(dá)到結(jié)構(gòu)性能和標(biāo)準(zhǔn)要求[3]。

2.5.2 吊桿安裝

從橋梁項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，其整體表現(xiàn)為東西兩側(cè)對(duì)稱，每一側(cè)設(shè)置20 根φ82mm 的吊桿，相鄰吊桿距離7m。生產(chǎn)單位按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行加工制作，保證拉索材料性能合格，且吊桿張拉端現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，工作人員應(yīng)用吊車完成作業(yè)，直接放入吊桿錨固段與拱肋預(yù)埋管，然后傳入系梁預(yù)埋套管，應(yīng)用錨固段進(jìn)行固定處理。按照工藝方案要求在吊桿內(nèi)安裝傳感器，檢測(cè)應(yīng)力參數(shù)是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō)，吊桿張拉端布置在拱肋部位上，應(yīng)用銷接式吊耳進(jìn)行固定處理，再根據(jù)方案要求進(jìn)行收緊、分次張拉作業(yè)，吊桿總體性能達(dá)標(biāo)。

2.6 施工監(jiān)控

在橋梁施工中，為了更好地滿足工程的安全性要求，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控管理，隨時(shí)做好技術(shù)參數(shù)的控制。在監(jiān)控工作階段，工作人員加強(qiáng)測(cè)量和控制，及時(shí)糾正偏差和問(wèn)題，在確保工程安全性合格的基礎(chǔ)之上，提升橋梁的穩(wěn)定性與強(qiáng)度。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

對(duì)于鋼管混凝土拱橋結(jié)構(gòu)施工，加強(qiáng)混凝土配合比控制極為重要。合理優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，確保在灌注環(huán)節(jié)監(jiān)測(cè)應(yīng)力與質(zhì)量數(shù)據(jù)達(dá)到混凝土施工連續(xù)性的要求，滿足施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

3.1 混凝土配合比的優(yōu)化

在鋼管柱施工中，混凝土材料的性能是人們關(guān)注的重點(diǎn)，尤其是流動(dòng)性、密實(shí)性，這些指標(biāo)和參數(shù)對(duì)于工程的質(zhì)量影響最為直接。為了使這些指標(biāo)符合要求，加強(qiáng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)極為重要，必須綜合分析各種因素，并有效優(yōu)化和改進(jìn)。該工程案例選擇使用微應(yīng)力混凝土形式，在材料內(nèi)加入一定量的膨脹劑，主要的作用是提升混凝土的性能。加入微膨脹劑也要加強(qiáng)質(zhì)量控制，特別是保證膨脹率合理，做好精確性試驗(yàn)分析，保證混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量合格。

3.2 混凝土的灌注

在應(yīng)用頂升灌注處理方法時(shí)，混凝土灌注必須通過(guò)規(guī)定壓力進(jìn)行，且灌注作業(yè)采取對(duì)稱方式施工，從而提高施工質(zhì)量水平。為了達(dá)到這一要求，應(yīng)重點(diǎn)做好如下幾個(gè)方面的工作：首先，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)孔必須精準(zhǔn)測(cè)量，對(duì)稱設(shè)置，精度合格。其次，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況實(shí)時(shí)測(cè)量，焊接施工的質(zhì)量符合要求，為后續(xù)灌注作業(yè)順利開(kāi)展提供基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)。在該工程項(xiàng)目的實(shí)施中，灌注作業(yè)尤為重要，重點(diǎn)關(guān)注拱下各個(gè)標(biāo)段不一的情況，如果存在問(wèn)題要立即采取措施。根據(jù)工藝方案的要求，從較高側(cè)開(kāi)始灌注，隨時(shí)關(guān)注變形情況，拱兩側(cè)的控制點(diǎn)標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后及時(shí)灌注。但是也要注意，兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行灌注施工，確保灌注量合格。然后關(guān)閉混凝土止回閥。在該環(huán)節(jié)保持嚴(yán)密、謹(jǐn)慎的態(tài)度，從而使得結(jié)構(gòu)施工更加穩(wěn)定、高效，結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量合格，避免對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的性能帶來(lái)很大的負(fù)面影響[4]。

3.3 確保混凝土灌注的連續(xù)性

為了確?；炷凉嘧⒌倪B續(xù)性，應(yīng)一次灌注成型。工作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境展開(kāi)全面的勘察和分析，由于扁拱形梁極易發(fā)生變形的問(wèn)題，所以該橋梁工程案例采取兩級(jí)的灌注施工方式，達(dá)到一次成型的施工效果。所以在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)合理分配兩級(jí)灌注時(shí)間，確保施工連續(xù)進(jìn)行，工程質(zhì)量和效果滿足要求。

4 鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性

4.1 拱的面內(nèi)失穩(wěn)

在外部荷載以及自重同時(shí)作用下，拱橋截面受到多個(gè)方面作用力的影響，如剪力、彎矩、軸向壓力等。軸向壓力是主要的作用力，在內(nèi)部形成合力拱軸線，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的作用力。在特殊的工作條件以及環(huán)境下，如在拱軸線與荷載應(yīng)力作用線完全重合的情況下，拱截面內(nèi)力也會(huì)以軸向壓力的形式存在。拱截面設(shè)計(jì)如果處于理想的條件，即使只存在軸向壓力存在，截面穩(wěn)定性和線形、矢跨比存在直接關(guān)系。所以技術(shù)人員綜合分析上述各項(xiàng)參數(shù)，消除不利因素的影響，以達(dá)到運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)要求，預(yù)防出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

4.2 拱的側(cè)傾失穩(wěn)

拱橋結(jié)構(gòu)由于內(nèi)部存在吊桿連接拱肋與系梁的結(jié)構(gòu)，吊桿結(jié)構(gòu)部件會(huì)限制屈曲的發(fā)生，從而有效預(yù)防結(jié)構(gòu)出現(xiàn)屈曲失穩(wěn)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比分析了解到，系桿拱橋的側(cè)向失穩(wěn)是關(guān)鍵性問(wèn)題，必須加強(qiáng)分析和控制。在系桿拱橋的設(shè)計(jì)過(guò)程中，拱肋結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用二次拋物線的設(shè)計(jì)形式，而橫撐一般都會(huì)選擇平式或者立式的結(jié)構(gòu)形式，并且橋面系對(duì)系桿拱橋穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，也是人們研究的重點(diǎn)。如果設(shè)計(jì)人員忽視這一問(wèn)題，或者設(shè)計(jì)不合理，極易造成結(jié)構(gòu)性能不達(dá)標(biāo)。就目前工程的具體情況分析，拱的外屈曲面臨界荷載較為嚴(yán)重，極大危害工程的質(zhì)量與安全。因此，設(shè)計(jì)人員根據(jù)要求選擇合適的線形，確定具體荷載分布狀態(tài)，并分析抗彎強(qiáng)度參數(shù)，掌握拱座的約束狀態(tài)，應(yīng)用科學(xué)合理的措施消除負(fù)面因素干擾，從而提升拱橋的性能，達(dá)到安全、穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

鋼管混凝土系桿拱橋施工是通過(guò)應(yīng)用泵送頂升灌注法、支架法展開(kāi)施工，分析現(xiàn)場(chǎng)的系桿拱橋施工技術(shù)，嚴(yán)格落實(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，保證大跨徑橋梁施工順利完成，縮短項(xiàng)目工期，降低施工成本，實(shí)現(xiàn)綜合效益的提升。