京杭大运河特大桥钢管混凝土拱吊装施工

王孟彬

摘要：钢管混凝土拱具有跨越能力大、承载力高、塑性和韧性好、经济效益显著和施工快捷等优点。通过宁启铁路复线跨京杭运河特大桥钢管混凝土拱吊装工程实例阐述了大跨度钢拱桥钢管混凝土拱吊装的施工工艺、施工重难点和施工质量控制要点。实践表明，运用此施工技术，工程质量、安全、进度及经济效益方面都取得了显著成效。

关键词：钢管吊装 钢管顶升混凝土 拱肋

1 工程概况

宁启铁路复线在扬州市维扬区槐泗镇跨越京杭大运河，宁启铁路京杭大运河南侧，既有线桥右侧约25m处，新建桥梁为单线。京杭大运河是II级航道，通航净空为110m*7.5m。设计最高通航水位为7.13米，最低通航水位为3.33m。主跨采用65+114+65m预应力混凝土连续梁拱跨越京杭大运河。

本桥19#～20#墩上部结构形式为114m钢管混凝土加劲拱，拱轴线采用二次抛物线线型，拱肋、吊杆、横撑设计情况具体如下：

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钢管拱纵断面图

拱肋截面采用哑铃型钢管混凝土截面，截面高度为2.8m，沿程等高布置，钢管直径为800mm，每根拱肋的两根钢管之间用16mm的腹板连接。每隔一段距离，在两腹板中焊接拉筋。

吊杆纵向两侧采用对称布置，其纵向间距为8m，全桥共设12对吊杆，每侧12根，吊杆上端穿过拱肋锚固在拱肋上弦管顶部，下端锚于吊点横梁底。

全桥共设5道横撑，横撑采用空间桁架撑，横撑钢管内部不填混凝土，其外表面需作防腐处理。

2 工艺原理

该梁采用先梁后拱的施工方法。钢杆拱吊装整体施工步骤如下：①梁浇筑前预埋钢管拱支架钢板，梁浇筑完成后进行钢管拱支架的搭设。②在梁上搭设支架，将第一段拱肋钢管对称装设在支架上。安装辅助临时定位撑时一定要注意安装质量的控制。安装完毕后对拱肋线性作调整。③第二段拱肋钢管也对称安装。参考设计标高对拱肋线性作调整。安装临时定位撑和永久横撑时多加注意。之后对两段钢管的接缝施焊。④第三段拱肋钢管对称安装。参考设计标高对拱肋线性作调整。临时定位撑和永久横撑的安装同上。最后对二、三段钢管的接缝施焊。⑤安装合拢段拱肋钢管。对接头点标高进行检查和调整，继而对接头施焊。安装拱顶横撑。进行焊缝检测，焊缝检测合格后，张拉及压浆顶板钢束T15，T16，完成后进行顶升混凝土施工。具体施工顺序为：泵送拱肋上弦管管内混凝土，待上弦管管内混凝土强度90%后，泵送拱肋下弦管管内混凝土，待下弦管管内混凝土强度90%后，泵送拱肋腹板内混凝土。应对称、均匀灌注拱肋腹板内混凝土，严防腹板外鼓。⑥待拱肋腹板内混凝土达到设计强度的90%后安装吊杆。安装D01、D12吊杆并加以初张力，单根吊杆初张拉力300KN。⑦依次安装其余吊杆，其顺序为：D03、D10（240KN），D05、D08（125KN），D02、D11（135KN），D04、D09（75KN），D06、D07（60KN）。按以上分组顺序给予吊杆初张力。张拉完成拆除桥面临时支架，然后安装桥面系，最后调整吊杆力到设计索力。

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钢杆拱施工步骤示意图

3 施工难点

3.1 拱肋焊接

拱部构件在桥上采用现场焊接，焊接质量要求高，焊接工作量大，高空作业安全要求高。而拱肋焊接质量关系到今后桥梁结构安全和使用，因此肋焊接质量及施工安全是该桥的难点之一。

3.2 拱脚预埋段

拱脚预埋段与0#块梁体实体部分整体现浇（拱脚浇注4.4m高），拱脚为预应力混凝土结构。拱脚预埋段的尺寸、方向要求非常精确，否则对钢拱的合拢会带来很大的困难，需反复丈量、检查核对，才能正式定位。因此拱脚段钢管的预埋和固定是该桥钢管拱施工的另一难点。

3.3 拱肋线性控制

在拱肋上下管的中线上布设拱肋的标高测点，拱肋标高的控制要通过测设上下管中线的标高来实现。拱肋的横向位置同样采用设在拱肋上下管的中线控制点测设控制。另外，也要通过测量设计使吊杆就位。拱肋空间位置决定拱轴受力状态，故拱肋的线形控制也是该桥的重难点。

4 质量控制

4.1 顶升混凝土质量控制

①混凝土泵灌要求一根钢管内的混凝土应在混凝土初凝时间内一次泵灌完成，中间不得有间断。施工前对机械设备进行全面彻底的检查及组织人员进行技术交底，发现问题及时解决，避免因机械及人为因素而造成的灌注中断，并在灌注过程中认真检查钢管内的混凝土是否压实。在拱肋混凝土灌注完毕，并在混凝土达到70%强度时，拟用探测仪对拱肋进行探测，检查其密实性。若发现不密实处，立即钻小孔并压浆补实。②配制混凝土时应严格控制水灰比和水泥用量，合理掺入适量微膨胀剂防止混凝土收缩，并提高混凝土的抗裂能力。③在灌注开始前，先压入清水洗管，湿润内壁，使管内不得留有油污和锈蚀物。④混凝土配合比设计、计算和试验方法，按有关技术规定执行。在混凝土拌制和浇注过程中，按规定检查混凝土组成材料的质量和用量，在灌注地点和浇筑地点检查混凝土的坍落度。⑤混凝土泵机司机一律持证上岗，并且要通过岗前培训。泵送时，泵机须保持低速压送，司机要实时观测泵机的运行状态和工作压力，待压送顺利后方可提高至正常压送速度。泵送混凝土应连续进行，尽量避免停泵。

4.2 拱肋线形控制

拱肋出厂前经复核无误后运至现场进行安装施工，拱肋安装时以各段拱肋分节前端的测量点为基准，高程与中线偏移控制在10mm以内。高程控制采用吊钢尺的方法，中线控制直接用全站仪控制。拱肋定位时间在拱肋两侧受日照温差影响最小时进行，一般选在早晨日出之前及下午日落之后。每一节段测量时间及次数：拱肋定位前；拱肋定位后，下一节段安装前；下一节段安装后。

施工测量贯穿施工全过程。采取内力线型双控制指导施工。测量基点的布置：由设计提供的大地坐标布置测量三角网，精度达到工测二级。

测点布置：加工时将下管节的纵向中线用钢钉打上铳眼作为测量控制点，每根吊杆预埋管道顶部刻上十字线作为控制吊杆位置的依据。在拱脚与拱肋节段的定位、拱肋的合拢、拱肋的加载过程中监控拱肋的中线及标高。

4.3 钢管拱焊接质量控制

①现场焊接依据设计图纸及规范要求，弦管、横撑的纵缝、对接环缝要求采用气体保护焊，全溶透；缀板与弦管、缀板的对接焊缝、横撑与弦管、横撑弦管间的焊缝采用气体保护焊，均为溶透焊缝。对接焊缝定位焊有一定厚度，开裂的定位焊缝查明原因，并清除后重新定位。

②焊接变形控制：严格控制各节段钢管拱管节对位及坡口位置的焊接质量，确保钢管拱管节接头的组装精度。

③焊接质量标准要求及检查：所有焊缝质量均符合设计要求和相关规定的焊缝要求，并在焊接24h后先进行外观检查，所有接头焊缝全部焊接结束，涂装前，检查焊缝的实际尺寸、表面有无气孔、耀边、夹渣、裂纹、焊瘤、烧穿及未融合和未焊满的馅槽等项目。

5 结语

在跨京杭运河特大桥钢管混凝土拱的施工过程中，通过对拱肋线形控制、钢管焊接、顶升混凝土灌注等重难点进行重点管控及制定详细施工方案，该桥钢管混凝土拱施工取得了良好效果，既提高了施工效率，同时也降低了施工成本。

参考文献：

[1]陈伟，李明.桥梁施工临时结构设计[M].北京：中国铁道出版社，2002.

[2]周水兴，何兆益，邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]李顺清，杨齐海.钢管拱吊装施工控制研究[J].武汉理工大学学报，2002（04）.