摘要 鋼管混凝土拱橋是目前交通系統(tǒng)中常見的結(jié)構(gòu)形式，對施工技術(shù)有著較高要求。為進一步提高公路橋梁鋼管混凝土拱橋施工水平，文章針對鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)進行研究，結(jié)合實例項目對各個環(huán)節(jié)施工技術(shù)要點分析，并提出施工過程中需要注意的幾點內(nèi)容。通過該文分析，有助于提高鋼管混凝土拱橋施工質(zhì)量，優(yōu)化施工效果，建設(shè)高品質(zhì)工程。

關(guān)鍵詞 公路橋梁;鋼管混凝土拱橋;施工技術(shù)

中圖分類號 U445.4文獻標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2022）12-0077-03

收稿日期：2022-04-15

作者簡介：黃鴻飛（1985—），男，本科，工程師，研究方向：鋼結(jié)構(gòu)拱橋施工。

0 引言

常規(guī)的公路橋梁施工技術(shù)難以滿足一些大型項目施工要求，即便可以完工，后期使用階段也會出現(xiàn)不同程度的問題。為提高公路橋梁使用效果，滿足交通運輸需求，鋼管混凝土施工技術(shù)以強度大、抗變形能力強等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于路橋工程項目中?；诖?，該文針對公路橋梁建設(shè)中鋼管混凝土拱橋的施工技術(shù)進行探討。

1 鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)優(yōu)點

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)是我國公路橋梁項目中較為常見的結(jié)構(gòu)形式，鋼結(jié)構(gòu)公路橋梁有著良好性能，但需投入較高成本。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)橋梁缺乏足夠的耐久性，延展性不足。而鋼管混凝土拱橋充分發(fā)揮鋼管和混凝土的優(yōu)勢，有效解決了高成本和耐久性不足的問題[1]，其技術(shù)優(yōu)點總結(jié)如下：

1.1 耐久性強

在惡劣環(huán)境影響下，普通混凝土公路橋梁容易因混凝土耐久性不足而出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，鋼管混凝土拱橋能提升結(jié)構(gòu)整體耐久性，有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)抵抗外界惡劣環(huán)境能力，延長公路橋梁的使用壽命。

1.2 良好的抗壓性

隨著車輛通行量和運輸荷載的不斷增加，公路橋梁需要長時間承受較大荷載，只有提高公路橋梁的承載力和抗壓性，才能滿足當(dāng)前交通需求。鋼管混凝土拱橋的橋面、路面抗壓性能比傳統(tǒng)路橋工程有著更加優(yōu)越的性能，可以承受更大的荷載，有效減少長期荷載引發(fā)的裂縫等問題，有助于工程使用壽命的延長。

1.3 經(jīng)濟性較好

鋼管混凝土拱橋能提高公路橋梁整體質(zhì)量水平，可實現(xiàn)工程經(jīng)濟性的優(yōu)化。其優(yōu)點主要有：

（1）鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)的耐久性和穩(wěn)定性更強，滿足社會對公路橋梁使用的需求，公路橋梁承載能力在鋼管和混凝土共同作用下得到增強，外界荷載對公路橋梁的威脅降低。

（2）施工中可用鋼管充當(dāng)混凝土模板維護結(jié)構(gòu)的功能，這種施工方式可以節(jié)約模板施工環(huán)節(jié)費用，有助于節(jié)省工程成本，提高項目的經(jīng)濟效益。

2 工程概況

某公路橋梁的橋梁長度和寬度分別為585.55 m和285 m，橋梁主要結(jié)構(gòu)部分為五孔、無風(fēng)撐、鋼管混凝土系桿，該工程采用的是雙承面、下承式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，按照1∶5設(shè)置矢跨比。橋梁拱肋高度和寬度分別為71 m和1.7 m，拱肋厚度18 mm，采用的是Q346D扁鋼管，填充微膨脹混凝土。

3 鋼管混凝土拱橋施工準(zhǔn)備

3.1 鋼梁拼裝支架工藝

3.1.1 準(zhǔn)備工作

施工前要做好材料、設(shè)備、勞動力等資源準(zhǔn)備工作，在固定位置存放材料，并且由專人保管。管理人員對現(xiàn)場條件檢查確認，確保吊車安裝牢固。硬化處理施工現(xiàn)場，提高現(xiàn)場施工條件便利性。鋼管拱構(gòu)件由專業(yè)加工廠加工制造，每個拱肋分為7個節(jié)段加工。

3.1.2 基礎(chǔ)鋼管插打

現(xiàn)場準(zhǔn)備工作完成后，從靠近墩柱一側(cè)開始將4根基礎(chǔ)鋼管一次插打，每2根鋼管支架立柱分別和4根基礎(chǔ)鋼管對應(yīng)。在插打作業(yè)中，采用的是50 t履帶式吊配45型或60型電動振動錘進行插打作業(yè)，為了保證插打的參數(shù)符合規(guī)范要求，測量人員還要用全站儀全面監(jiān)測插打過程中基礎(chǔ)鋼管的位置，尤其是鋼管的樁位和傾斜度，要按照不超過10 cm的標(biāo)準(zhǔn)控制樁位，按照不超過1%的標(biāo)準(zhǔn)控制其傾斜度[2]。

3.1.3 搭設(shè)支架，設(shè)置軌道裝置

基礎(chǔ)鋼管和分配梁施工中，施工人員搭設(shè)支架并且鋪設(shè)軌道，用吊裝設(shè)備在分配梁重點位置吊放安裝鋼管立柱，立柱要對應(yīng)鋼梁內(nèi)的位置，然后由焊接人員焊接立柱和分配梁。在設(shè)置軌道時采用焊接箱型梁方式，用履帶吊裝搭設(shè)支架，焊接吊裝軌道和鋼管立柱，順直排布軌道，精確標(biāo)高確保安裝精度。支架施工采用單側(cè)單排Φ730×8 mm鋼管，每排共設(shè)置6根鋼管，其中第3、5跨間鋼管頂部采用縱向Φ273×6 mm鋼管+L125×10 mm剪刀撐進行連接加固，兩排鋼管間采用橫向Φ273×6 mm鋼管水平撐。

3.1.4 設(shè)置臨時支座

完成支架和軌道施工后將臨時支座安裝于軌道頂面，自行加工臨時支座。

3.1.5 檢查支架

在完成鋼梁支架安裝后需要對結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、受力關(guān)鍵點、焊縫質(zhì)量等進行細致地檢查，及時做好缺陷部位的處理，確保各個細節(jié)滿足施工要求。

3.2 拱肋拼裝支架施工流程

采用碗扣支架安裝拱肋支架，全范圍搭設(shè)并且用頂?shù)淄刑幚碇Ъ堋９袄吖?jié)段使用頂托和橫橋向工字鋼支撐，用方木調(diào)整固定，確保操作平臺穩(wěn)定可靠。準(zhǔn)確穩(wěn)定地確定拱腳處節(jié)段定位，確保穩(wěn)定支撐橫橋[3]。

3.3 施工要求

3.3.1 焊接鋼梁節(jié)段要求

焊接人員持證上崗，按照設(shè)計要求完成現(xiàn)場焊接作業(yè)。該工程采取全焊工藝焊接現(xiàn)場鋼結(jié)構(gòu)連接部位。制造單位按照預(yù)先工藝評定參數(shù)做好加工節(jié)段變形量和收縮量的預(yù)留?，F(xiàn)場焊接要對鋼材焊接部位做好有效保護措施，合理配置防風(fēng)、防潮、預(yù)熱設(shè)施。在完成焊接后對焊接質(zhì)量進行檢查，及時處理焊接缺陷，并且做好防腐防銹處理。

3.3.2 鋼結(jié)構(gòu)施工要求0C4DA3F7-35C5-4A27-9B35-5E14D0D02E64

項目開工前一個月管理人員按照設(shè)計圖紙要求精準(zhǔn)地安裝預(yù)埋零部件，并向項目部提交驗收申請，監(jiān)理師確認安裝位置精準(zhǔn)無誤后才可進行施工作業(yè)[4]。安裝前，測量人員對主墩、邊墩等控制點中心樁號、頂面標(biāo)高、相關(guān)尺寸進行復(fù)核，監(jiān)理工程師確認各項參數(shù)偏差都在規(guī)定范圍內(nèi)簽字批準(zhǔn)施工。主梁施工中須注意鋼結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)變形問題，采取有效預(yù)防措施。施工人員以《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中要求為基礎(chǔ)完成鋼結(jié)構(gòu)運輸作業(yè)，在運輸中注意避免擠壓或者磕碰鋼結(jié)構(gòu)，以免出現(xiàn)變形、損傷等問題。

4 鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)要點

4.1 鋼梁存放

加固地基并硬化處理存放場地，保證場地穩(wěn)定性。單層堆放箱梁、拱肋，盡量保證各個支點均勻受力。堆放過程中要做好構(gòu)件編號，分類堆放，做好堆放順序的合理安排，避免出現(xiàn)擠壓情況[3]。根據(jù)材料數(shù)量合理配置支墩，確保支墩頂面能夠完全貼合梁底，提高構(gòu)件存放穩(wěn)定性，避免損傷涂層。該工程設(shè)置的保護層厚度在150 mm以上，平面尺寸在500 mm×500 mm以上。

4.2 鋼梁運輸

根據(jù)鋼箱梁和拱肋外形尺寸、施工現(xiàn)場條件合理選擇運輸方式，鋼梁節(jié)段、拱肋節(jié)段、斜撐等單元件采用公路運輸?shù)姆绞?，要做好整體運輸路線的調(diào)整及運輸報告編制。按照設(shè)計順序發(fā)運相關(guān)構(gòu)件，裸裝鋼梁節(jié)段、拱肋節(jié)段、斜撐等構(gòu)件，用箱梁裝運連接板等小件，以免在運輸途中出現(xiàn)構(gòu)件丟失的情況。該工程由于建設(shè)規(guī)模較大，使用鋼梁節(jié)段、拱肋節(jié)段、直撐、斜撐等構(gòu)件較大，采用的是大型運輸車，用木箱裝其他小件，并且在外箱上貼上標(biāo)簽。

為了保證運輸途中構(gòu)件穩(wěn)定性，在裝車過程中用木楞將各個桿件隔開，避免發(fā)生磕碰，要固定好卡槽或者鋼絲繩，用橡膠墊墊在鋼絲繩和桿件接觸部位，以免對桿件產(chǎn)生劃傷。

4.3 橋面板預(yù)制、安裝與濕接縫澆筑

該工程采用C50高性能混凝土進行橋面板預(yù)制，面板寬度和厚度分別為29.5 m和0.25 m?；炷翗蛎鏅M向結(jié)構(gòu)由4塊混凝土板組成，在按照設(shè)計方案鋪設(shè)預(yù)制板后用C50微膨脹纖維混凝土澆筑拼接縫。拱頂平緩段開一直徑150 mm的排氣孔，排氣孔成螺旋狀。為了避免放置預(yù)制板過程中混凝土收縮引發(fā)變形問題，管理人員要在適當(dāng)?shù)攸c存放預(yù)制板至少6個月。通過質(zhì)量檢測確認預(yù)制板質(zhì)量全部達標(biāo)后才可以依次運輸?shù)浆F(xiàn)場，用100 t履帶吊機吊裝。施工人員按照焊接順序澆筑預(yù)制混凝土板縫隙，稍微彎折外露的鋼筋。在縱向鋼梁腹板和橫隔梁頂面鋼板上安裝預(yù)制橋面板，用1 cm厚橡膠墊防護支撐面。按照施工縫處理規(guī)范鑿毛處理預(yù)制橋面板混凝土連接面。用摻入適量膨脹劑的混凝土填充焊接縫，通過微膨脹效果減少混凝土收縮裂縫現(xiàn)象[5]。

4.4 拱肋安裝及試拼、檢查

采用以折代曲方式加工拱肋，設(shè)置2.4 m基本直線段長度，按照126.2 m標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置中間節(jié)段主拱肋長度，按照132.6 m設(shè)置副拱肋長度。該工程每根主拱肋每米重量大約為1.35 t，每根副拱肋每米重量大約是0.88 t。

安裝拱肋前按照1∶1放樣尺寸進行拱肋試拼裝，在檢查試拼裝質(zhì)量時要對出現(xiàn)的問題及針對性的優(yōu)化措施做好記錄，為后期數(shù)據(jù)核驗提供數(shù)據(jù)支持[6]。將平臺搭設(shè)在接口處的臨時支墩上，按照0.5～1 m范圍控制平臺和拱肋下緣間距。在吊裝拱肋前需要安排好吊具、平臺、工裝等內(nèi)容，通過試驗確定具體安裝工藝，并且做好崗前培訓(xùn)，確保調(diào)運人員對調(diào)運方法和路線有明確的掌握，確保有條不紊地完成拱肋拼裝任務(wù)[7]。

4.5 泵送頂升鋼管混凝土

該工程主拱肋灌注303.5 m3混凝土，副拱肋灌注192.7 m3混凝土。通過配比試驗確定最終混凝土配置方案，采用C50微膨脹混凝土，并且對混凝土原材料水泥、膨脹劑、砂石、減水劑等原材料質(zhì)量進行嚴格控制。工作人員按照最佳配比做好材料稱量、投料和攪拌，分類存放各類原材料，并且定期檢查材料質(zhì)量。

5 施工質(zhì)量控制

按照上述流程完成施工作業(yè)，工程質(zhì)量達標(biāo)且提前交工，施工期間未出現(xiàn)安全問題，經(jīng)過驗收各項內(nèi)容均達到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，取得較為良好的效果。

5.1 混凝土配比技術(shù)

根據(jù)施工方案要求按照17～20 cm范圍控制混凝土材料坍落度，在混凝土固結(jié)消耗時間計算中充分考慮壓注速度，有助于混凝土結(jié)構(gòu)承載能力的提升，減少混凝土灌注后開裂、鋼管壁裂縫問題[8]。工作人員可以調(diào)整混凝土結(jié)構(gòu)微應(yīng)力，同時對各個原材料配比進行合理調(diào)整，或者適當(dāng)使用添加劑，調(diào)整混凝土性能參數(shù)，從而調(diào)控混凝土材料微膨脹率，降低出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的概率。不同強度等級混凝土基本參數(shù)配比如表1所示。

5.2 對稱壓注施工技術(shù)

對稱壓注施工中，工作人員須全過程嚴格控制泵車灌注速度、行進速度，堅持連續(xù)灌注原則，將對稱壓注施工目標(biāo)高效落實，保證混凝土結(jié)構(gòu)能夠達到設(shè)計方案中質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，建設(shè)高品質(zhì)鋼管混凝土拱橋，提高施工效果。該次工程合理應(yīng)用對稱澆筑方法，效果良好[9]。

5.3 鋼管混凝土養(yǎng)護技術(shù)

相比于傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護，鋼管混凝土養(yǎng)護更加特殊，混凝土處于鋼管內(nèi)部，養(yǎng)護難度大。鋼管混凝土拱橋施工中，沒有合理采取養(yǎng)護技術(shù)很容易出現(xiàn)混凝土和鋼管壁裂縫問題，降低鋼管混凝土整體結(jié)構(gòu)性能，嚴重影響拱橋結(jié)構(gòu)承載力、抗震力，為此，工作人員在具體施工中為了保證混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差在規(guī)定范圍內(nèi)，用麻袋包圍鋼管，達到保溫效果。

5.4 施工過程拱肋控制成果

該工程最大位移發(fā)生在鋼管拱拱頂，大小為10.15 mm。與該點的理論值9.60 mm相比，僅超出了0.55 mm，小于規(guī)范中規(guī)定的1.00 mm。拱肋垂直位移見圖1。

6 結(jié)語

綜合上述，鋼管混凝土拱橋施工中應(yīng)做好各個施工工藝要點控制，加大管理力度，提高施工技術(shù)水平。同時，要明確施工要求，合理存放材料，做好拱肋試拼裝工作，嚴格控制安裝過程，做好鋼管混凝土澆筑作業(yè)，確保施工方案科學(xué)合理。管理人員要加大現(xiàn)場管理力度，合理配置原材料，加強混凝土養(yǎng)護，最終提高鋼管混凝土拱橋施工效果，建設(shè)高品質(zhì)的公路橋梁項目。

參考文獻

[1]譚卜豪. 大跨度拱橋拱肋順橋向風(fēng)荷載計算方法研究[J]. 廣東建材， 2021（3）： 46-49+52.

[2]馮永清. 帶有飛燕的中承式大跨徑鋼管混凝土拱橋靜載試驗與分析研究[J]. 山西交通科技， 2021（1）： 54-60.

[3]魏凱. 公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)的應(yīng)用研究[J]. 磚瓦， 2021（5）： 166+168.

[4]鄒圻， 范翊. 橫撐對鋼管混凝土拱橋穩(wěn)定性能的影響[J]. 四川建筑， 2021（3）： 160-162+166.

[5]田濤. 北京市公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁養(yǎng)護定額編制前期研究[J]. 公路， 2021（7）： 292-299.

[6]譚卜豪， 王雷， 王同. 桁架式拱橋拱肋橫橋向風(fēng)荷載計算方法研究[J]. 城市道橋與防洪， 2021（8）： 124-128+18.

[7]鄧玉華. 下承式鋼管混凝土系桿拱橋特殊檢測試驗方法研究[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計， 2021（22）： 68-70+110.

[8]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在“一帶一路”相關(guān)國家工程應(yīng)用案例3 越南海防市Hoang Van Thu大橋項目（市政工程領(lǐng)域）[J]. 工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化， 2021（12）： 54-55.

[9]陶小蘭. 高原山區(qū)公路橋梁橋型方案設(shè)計探討[J]. 公路交通技術(shù)， 2021（6）： 115-121.0C4DA3F7-35C5-4A27-9B35-5E14D0D02E64