申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

　　摘 要：對鋼管混凝土系桿拱橋施工中經(jīng)常出現(xiàn)的技術(shù)問題進行了剖析，并結(jié)合工程實踐，汲取經(jīng)驗教訓(xùn)，詳細地闡述了科學(xué)、實際、有效的防治對策。

　　關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；系桿拱橋；施工技術(shù)

　　近年來，鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、省建材等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于公路工程。但該橋型技術(shù)復(fù)雜，施工難度大，已經(jīng)暴露和潛在的問題還很多，亟待廣大工程技術(shù)人員在實踐中不斷探討和完善，本文將結(jié)合工程實踐就有關(guān)問題做簡要闡述。

　　一、支承系統(tǒng)

　　1.功能。系桿拱橋支承系統(tǒng)宜選用WDJ齒碗扣型多功能支架，該系統(tǒng)具有支架豎向組合微調(diào)功能，主要以工具支架和特制微調(diào)座組成。

　　2.地基處理。WDJ齒碗扣型多功能支架必須搭設(shè)在經(jīng)處理的堅實地基上，地基須高出原地面0.5~0.8m，做好防水，避免雨季浸泡。在立桿底部鋪設(shè)墊層和安放底座，墊 層可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的鋼筋混凝土或厚度≮5cm的木板。

　　3.預(yù)壓。支架使用前須全程預(yù)壓，不能以一孔預(yù)壓取得的經(jīng)驗數(shù)據(jù)推概全橋。靜壓5d（120h）以上及達到沉降穩(wěn)定狀態(tài)2d（48h）以上，沉降穩(wěn)定標準：24h沉降不超過1mm.

　　二、主拱肋拱軸線控制系統(tǒng)

　　1.以激光照準和精密測標組成定位系統(tǒng)；監(jiān)測項目為拱肋的線形變化、拱腳位移和拱腳沉降。

　　2.建立測量控制網(wǎng)。在每節(jié)拱肋端頭設(shè)置固定的測量控制點，控制點設(shè)在拱肋中線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進行，每架設(shè)一節(jié)段拱肋，對全部控制點都要進行觀測。此外，對拱座的偏位進行觀測。鋼管拱對溫度，特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和日照對線形控制的影響，標高的測量包括合攏時間都安排在凌晨。

　　3.施工控制。

　?。?）在扣索塔架頂部設(shè)有扣、錨索調(diào)整裝置千斤頂，通過改變扣索的張力，并采用在拱段之間的內(nèi)法蘭盤接頭處抄墊鋼板的方法來實現(xiàn)拱段接頭標高的調(diào)整（跨徑較小的拱肋可利用WDJ支撐系統(tǒng)高度及其豎向微調(diào)功能實現(xiàn)）。

　　（2）設(shè)置臨時橫撐固定拱肋。每架設(shè)一節(jié)拱肋，就利用鋼管拱的橫聯(lián)鋼管臨時焊接固定上下游拱肋，特別是在合攏段基肋端一定要設(shè)置臨時支撐。

　　（3）在焊接拱肋接頭外包板時，對稱布置的焊縫，采用成雙焊工對稱施焊，這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消；非對稱焊縫，先焊縫少的一側(cè)，這樣可使先焊的焊縫變形部分抵消。

　?。?）為保證鋼管拱在吊裝過程中的橫向穩(wěn)定性，在每吊裝一節(jié)段拱肋時，采用通過對稱設(shè)置兩道浪風繩來調(diào)整和控制拱段就位中線位置，減少拱肋自由長度，增大橫向穩(wěn)定。控制浪風繩長度基本相同。

　　三、鋼管混凝土配制

　　1.選材（1）設(shè)計高性能微膨脹混凝土應(yīng)選擇525R早強型水泥為主體，其用量不宜過大，初凝時間以8~12h為宜。

　?。?）配制高性能微膨脹混凝土須使用干凈的河砂并嚴格控制云母含量、硫化物含量、含泥量和壓碎值，一般選用細度模數(shù)2.6-3.1的中砂為宜。不宜用砂巖類山砂、機制砂、海砂，此類砂對混凝土的膨脹率影響極大。

　?。?）粗骨料石質(zhì)對高性能微膨脹混凝土影響很大，主要體現(xiàn)在骨料一砂漿界面粘結(jié)強度、骨料彈性模量和骨料強度。在考慮混凝土可泵性的同時，要考慮混凝土的早強性和后期強度。碎石需二次破碎，使其基本無棱角，并減少針片狀顆粒的含量。選用時應(yīng)嚴格控制含泥量、強度、彈性模量和粒徑≤30mm.（4）粉煤灰與水泥“二次水化反應(yīng)”產(chǎn)生的凝膠封堵了混凝土的毛細管路，增強了密實性，提高了耐久性。“二次水化反應(yīng)”只有Ⅰ級粉煤灰和磨細粉煤灰可以徹底完成：“使混凝土升溫降低15%~35%；應(yīng)嚴格控制粉煤灰SO3含量，以0.5%~1.5%”為宜；粉煤灰應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定。

　?。?）選擇外加劑一定要經(jīng)過多次試驗。試驗表明，緩凝型減水劑會降低混凝土膨脹率，所以應(yīng)反復(fù)試驗，膨脹率合適才可使用；高效減水劑還應(yīng)具有緩效凝作用和緩凝劑摻配作用，且是非引氣型、低氣泡減水劑；其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行標準《混凝土外加劑》規(guī)定。

　?。?）膨脹劑在有鋼管約束條件下，在結(jié)構(gòu)中建立0.2~0.3MPa預(yù)應(yīng)力，可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，從而提高抗裂能力。選擇時一定要多試驗幾個品種，膨脹劑應(yīng)對混凝土后期強度及質(zhì)量無害，與所用水泥適應(yīng)性好。我國主要使用U型膨脹劑、復(fù)合膨脹劑及明礬石膨脹劑。

　　2.設(shè)計高性能膨脹混凝土的三個問題（1）混凝土施工可按一般高性能混凝土設(shè)計方法進行配制強 度計算，不必計算后將強度提高一個等級作為配制強度，關(guān)鍵在于施工配合比的施工現(xiàn)場驗證。設(shè)計時應(yīng)嚴格控制水灰比，將其確定為定值。

　?。?）混凝土是采用鋼管中頂升灌注，粗骨料在頂升過程中不能因自身重力而下落，否則會造成頂升壓力過大而失敗。在設(shè)計混凝土配合比過程中碎石應(yīng)稍微呈懸浮狀態(tài)，不能下沉。所以該種混凝土的砂率可提高一些。

　?。?）許多工程實踐認為鋼管混凝土設(shè)計為微應(yīng)力時，限制膨脹率28天內(nèi)應(yīng)控制在（2~6）×10-4的范圍內(nèi)是合理的。

　　四、主拱肋鋼管的拼裝

　　1.鋼管拱肋的制作

　?。?）鋼管拱主弦管直徑>600mm采用螺旋焊管。

　?。?）宜選用具有CAD加工設(shè)計技術(shù)和成功經(jīng)驗的廠家；單元 階段制造好后在工廠進行平面和立面組拼檢查；螺旋焊管彎曲成型在中頻彎管機上進行，采用埋弧自動焊；腹板安裝采用CO2氣體保護焊；單元階段焊接完成后，若與理論線形不符，可用“火工矯正法”矯正。

　?。?）鋼管拱單元階段制好后運至工地組焊成吊裝段，運至施工現(xiàn)場，最后用跨墩龍門吊機或其它起重設(shè)施將吊裝段吊上橋組裝。

　?。?）為便于調(diào)整拱肋預(yù)埋段制造、溫度引起的偏差，鋼管制造在工廠時，拱腳預(yù)埋段與拱中段之間預(yù)留80mm調(diào)整量；拱肋合攏鎖定溫度為10~15℃。

　　2.鋼管拱肋單元構(gòu)件的防護。預(yù)拼成型的安裝節(jié)段必須對接口進行地面預(yù)接和必要的技術(shù)處理，拱肋每一個吊裝階段之間采用內(nèi)法蘭連接，法蘭間可抄墊鋼板進行微調(diào)；單元制造階段之間采用臨時外法蘭連接。

　　3.鋼管拱肋的懸拼

　　（1）拱肋吊裝采用懸拼和扣掛施工。拱肋作完后，首先在制作場地進行預(yù)拼，合格后方可吊裝。

　　（2）拱肋吊裝前應(yīng)安裝好拱腳臨時鉸，懸拼過程中允許拱肋繞鉸轉(zhuǎn)動。每吊裝一個階段除安裝好橫撐及臨時橫撐外還要設(shè)置橫向浪風索。以利調(diào)整拱軸線和保證橫向穩(wěn)定。

　?。?）兩階段接頭端面先用螺栓對接，安裝合攏段前應(yīng)預(yù)先通過扣索調(diào)整拱肋橫向位置，然后再安裝拱頂合攏段。

　?。?）兩條拱肋全部合攏后，再全面校核一次拱軸線坐標，并調(diào)整至誤差容許范圍內(nèi)。再對焊主拱鋼管、燒掉螺栓，用加勁鋼板補焊拱肋鋼管接頭，以保證受力連續(xù)。

　?。?）用鋼管焊接封死拱腳臨時鉸，澆注拱座預(yù)留槽口C50混凝土，形成無鉸鋼管桁架拱，待拱腳混凝土達到強度后拆除扣索；

　　（6）泵送壓注填充管內(nèi)C50微膨脹混凝土。

　　4．跨徑較小的橋梁可用WDJ支撐系統(tǒng)配合吊車、攬繩完成拱肋組拼。

　　五、支座墊石鋼板懸空

　　預(yù)埋支座墊石鋼板下混凝土懸空，既影響下部結(jié)構(gòu)受力，又危害上部結(jié)構(gòu)荷載均勻傳遞和受力平衡，也就是說，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是很危險的，其主要原因是混凝土在澆筑流動過程中，預(yù)埋鋼板下的氣體無法排除，形成了空洞，為避免該現(xiàn)象的發(fā)生，可在鋼板中心用電鉆打一個直徑5mm的“排氣孔”，澆筑預(yù)埋鋼板處混凝土時，濃水泥漿由“排氣孔”冒出即可。

　　六、拱腳混凝土空洞

　　1.拱腳混凝土振搗

　　拱肋與系桿節(jié)點——拱腳之鋼筋構(gòu)造縱橫交錯、交叉重疊，混凝土澆筑困難，振搗棒無法正常工作，混凝土密實成了問題。一般采用剛度較大的鋼模，澆筑混凝土時，先用一巨型扁鏟（其寬度≥振搗棒直徑）在振搗棒插入處，臨時將鋼筋間距撥寬，至振搗棒順利插入、正常振搗為止，可確?；炷琳駬v密實；待振搗棒拔出后，開啟固定于模板兩側(cè)的附著式振動器，一方面有助于被撥動的鋼筋恢復(fù)原來位置，另一方面可避免混凝土漏振，有助于混凝土密實、均勻。

　　2.拱腳混凝土預(yù)防裂縫

　　為預(yù)防拱腳混凝土裂縫，可選用鋼纖維混凝土，鋼纖維用量一般為60kg/m3.

　　七、空腹式端橫梁澆筑工藝

　　端橫梁為封閉式變斷面空心梁，其施工有兩種方法：一種方法是采用木?；蚱渌淮涡孕灸?，不考慮翻番周轉(zhuǎn)，此類模板只側(cè)重考慮其強度，滿足混凝土幾何尺寸需要即可；另一種方法是采用鋼?；蚱渌芍苻D(zhuǎn)性芯模，澆筑混凝土時在梁頂預(yù)留“天窗”，待拆除芯模后再二次澆筑混凝土，將天窗堵死，但應(yīng)注意兩期混凝土的結(jié)合牢固問題。

　　八、鋼管混凝土“緊箍效應(yīng)”落空

　　由于施工工藝和混凝土收縮，混凝土總是無法完全充滿鋼管，使得“緊箍效應(yīng)”無法實現(xiàn)，混凝土達不到三軸壓縮的理想效果。防治該問題的一般方法有兩種：

　　1.預(yù)防。微膨脹混凝土隨著齡期增長，混凝土的收縮仍然不可避免，為防止這類問題發(fā)生，在混凝土配合比設(shè)計時，在添加UEF微膨脹劑的同時增添“聚丙烯腈纖維”。

　　2.處置。待混凝土大于28d齡期后，用小錘對拱肋進行全面敲擊檢查，發(fā)現(xiàn)空隙，則確定準確位置，鉆孔并壓注環(huán)氧樹脂水泥漿進行補救。

　　總之，鋼管混凝土系桿拱橋施工中需要研究的問題還很多，這就需要我們廣大工程技術(shù)人員積極探索，不斷完善，使這一先進技術(shù)在公路交通設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。

課程推薦

• 優(yōu)惠不斷，施工技能課程五折
• 【超值預(yù)售】施工前期準備技能匯總
• 施工現(xiàn)場總平面布置要點詳解