公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥施工技术分析

李挺

(中交第四公路工程局有限公司,北京 100022)

公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥施工技术分析

李挺

(中交第四公路工程局有限公司,北京 100022)

公路桥梁工程是我国基础建设中的重要环节，钢管混凝土拱桥技术是公路桥梁工程的核心技术之一，主要应用于大跨度桥梁工程，起着关键的支撑作用。随着建筑技术的不断进步，钢管混凝土拱桥施工技术要求与应用价值在逐步提升。论文主要探讨公路桥梁建设中的钢管混凝土拱桥技术方法与要点，以期为桥梁建设发展提供参考。

公路桥梁;钢管混凝土拱桥;施工技术

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.044

1 引言

钢管混凝土拱桥技术是公路桥梁工程建设的核心技术，其主要应用了钢管套箍的原理，以微应力混凝土技术为依托构成三向应力；在三向应力的支持下，混凝土将具有更高水平的变形能力，与此同时，其强度得到增强，进而提高钢管混凝土结构的整体特性[1，2]。钢管混凝土拱桥技术是结合拱桥需求而研发的施工方法，其不仅有助于促进公路桥梁包括抗震性、抗裂性等内在质量的提升，同时其结构形式具有一定的可塑造性，从侧面提升了桥梁的美学水平。笔者通过查阅相关文献，结合案例分析了钢筋混凝土拱桥施工技术的相关要点。

2 工程案例概况

以某公路桥梁建设工程为例，工程概况大致如下：该桥总长度与宽度分别为585.56m、28.5m，主要由5孔无风撑、钢管混凝土系杆拱组成主桥部分，其中钢管混凝土系杆拱为双承载面下承式。从拱的特性来看，其矢跨比为1:5，拱肋高度、宽度、厚度分别为72m、1.8m、16mm，呈圆端形扁钢管结构，所采用的钢管材质为Q345D，同时，以微膨胀混凝土进行钢管内填充。

3 施工前准备

施工准备是工程建设的基础环节，其为施工活动提供真实可靠、全面有效的实践与理论依据。从施工前准备的途径看来，主要包括观测准备与设备选择管控准备。首先，施工前的观测准备指对桥梁包括拱轴线、控制点标高等在内的相应指标进行观察与严格测量；在测量过程中，若发现拱轴线出现误差情况，应立即针对其具体情况通过风揽进行误差纠正；若存在控制点标高超出计划数值的情况，应从压注混凝土的施工过程出发进行高程调整。另外，施工前的设备选择、管控准备主要包括混凝土输送泵、混凝土运输车等施工设备在内的采购、检查与管理。其中，由于公路桥梁工程在泵送顶升施工环节所需要的泵送压力水平较大，因此，应尤其关注混凝土输送泵的选择；对于每辆泵车同时需要相适应的混凝土运输车，并做好备用方案的计划。

4 施工工艺

4.1 二级压注，一次成型

从钢管的基本特性来看，其矢高相对较大，且加劲肋布置相对较远，多为扁形。以混凝土产生的实际压力及扁钢管的抗变形能力为基准，通过有限元结构分析软件进行计算，在混凝土由拱脚向拱顶同时施压的情况下，扁钢管的直线部分将因受压直接变弯，对此，可通过“二级压注，一次成型”的方法解决。该方法的实施要点在于对焊接的泵管接头进行预留，在保持拱高两边对称的情况下，于拱顶排气管1.5m处增设相应的泵管接头，且型号需与焊接的泵管接头一致[3，4]。除此之外，还应于拱顶吊顶位置附近取一适宜点，并于两侧分别设置对应的排气增压钢管，具体参数为长：20cm；宽：1.5m。

4.2 钢管拱观测

要提高施工技术的准确度，应确保施工前所有数据的真实性与精准度。钢管拱作为公路桥梁施工技术的主要内容，对整个工程的质量具有一定程度的决定作用（见图1）。可见，钢管拱的观测工作为整个施工过程数据提供了最为真实、可靠的数据源头与方式。从现阶段的施工实践看，对混凝土压注的全过程进行实时观测十分必要，只有完整的测量数据支持才能保证施工质量。其中，对每一个混凝土压制控制点以及拱轴线、标高均应严密测量，并将其测量所得数据制成工程工期变化图，为施工决策提供直观的可参考依据。总而言之，钢管拱作为施工过程的重要分支，应对其观测工作予以足够重视。

图1 钢管拱观测

4.3 压注顶升施工

进行压注顶升施工的过程中，为对其施工质量形成保障，应当遵循相应的程序进行处理。首先，在实施灌注操作前，应对泵管、输送泵接头进行全方位检查，并采用橡皮圈做好接头间的防漏工作。为降低混凝土泵送时的摩阻力，还应将止回闸阀K1、K2开启，以混凝土的实际品种、标号为基准，采用水泥搅拌的砂浆对泵车、泵管进行润滑，并通过钢管拱外排出。其次，进行混凝土灌注时，应保持其对称性，并由专人对其泵送情况进行动态观测，尽可能将2台泵的灌注速度控制在相对平衡的状态内，并对存在的失衡现象做出适当调整。基于上述需求，可考虑通过“锤击法”进行观察，主要通过铁锤对钢管拱进行敲击，通过对声音交界处进行判断来评估混凝土的压注位置。另外，在两侧压注速度存在失衡的情况下，还应通过泵车指挥人员的对其进行及时调整。在排气孔冒出混凝土的情况下，便应对灌注的速度进行有效控制，并将泵送方式转变为交替泵送，在此基础上继续进行混凝土（1～2m3）压注，以对钢管拱内混凝土的密实度形成保障。最后，在止回闸阀关闭的情况下，还应对泵管与泵车进行清洗，并对钢管混凝土做好相应的保温工作，避免混凝土倒流等现象的出现。

5 技术要点

5.1 优化混凝土配合比

混凝土是公路桥梁工程施工的主体内容，从具体方面看，钢管混凝土拱桥的施工过程对混凝土的需求与要求更高。可见，要提升工程施工质量必须首先保证混凝土的质量。一般来说，混凝土的质量主要取决于各配料质量、配比以及配制搅拌过程。对于公路桥梁的钢管混凝土拱桥技术而言，混凝土应具备高强度、高流态、自密性以及较佳的可泵性能，且钢管混凝土应具备较高的微应力混凝土特征。为了提升混凝土质量，应在配合比制作中掺入膨胀剂，以符合其后期的收缩需求；另外，应将坍落度设置在作业面的18～20cm间，且初凝时间至少控制在6h水平。除此之外，在施工中进行微应力设置，以增强构建的承载力，在此基础上，严格计算配合比中的微膨胀率，以尽可能减小由于施工误差所产生的间隙。总而言之，对混凝土的配合比进行优化，对于提高公路桥梁建设的整体施工质量具有重要意义，应在今后的实际施工操作中予以充分重视。

5.2 混凝土两侧对称压注

压注过程是混凝土施工过程中的重要环节，从压注实践上看，当拱下半部分进行混凝土灌注时，从第一标高开始到第三段标高将出现显著的下降情况；而在第五段标高至拱顶标高的部分则产生明显的上升现象。从其相反的方面看，当拱顶部分的混凝土泵送过程结束后，其拱顶的标高将发生下降的现象，但第一段标高到第三段标高的部分则将自动回升，由此可见，混凝土的自身质量与钢管的拱线线型息息相关。为了提高混凝土的压注质量，以保证整个公路桥梁工程的施工有效性，其工程施工方应充分考虑两方面因素，对称同步开展混凝土压注环节，避免两端出现误差而影响施工准确度的情况。

6 结语

综上所述，公路桥梁建设作为建筑行业的重要分支，对于施工技术具有较高的要求，除外观与实用的兼容性要求之外，还应对其经济效益予以充分考虑。钢管混凝土拱桥的施工技术作为一种常用的施工方法，在施工过程中发挥着具体的应用价值，但在实践应用的过程中仍应对相关要点引起足够重视，以实现其应用价值的根本提升。

【1】王德志.水下封底混凝土技术在桥梁沉井施工中的应用[J].工程建设标准化，2015（4）：50.

【2】幸荣邦.桥梁施工中大跨径连续桥梁施工技术及其运用[J].工程建设标准化，2014（12）：89.

【3】赵娜.公路桥梁建设项目的施工质量管理分析[J].江西建材，2015（13）：164.

【4】周国启.关于当代公路桥梁建设中存在的问题及解决对策分析[J].城市建筑，2014（23）：306.

【5】张居都.试论公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥施工的相关技术[J].建材与装饰，2015（50）：234-235.

【6】杨惜春.浅谈公路桥梁建设的现状以及建设中存在的问题[J].建筑工程技术与设计，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，工程师，从事公路桥梁建设研究，（电子信箱）18928578978@163.com。