单肋钢管拱桥施工质量控制要点探究

何贵德

(四川路桥华东建设有限责任公司 610299)

在工程技术进步的推动下，一些造形美观、经济科学的钢管混凝土拱桥在交通及市政工程中得到了应用，成为桥梁建设的新宠。上承式单肋钢管拱桥不仅构造十分简单、布置起来较容易，而且桥面系横向稳定性、整体性及抗震性均较好。不过，该类拱桥施工工序较多，技术含量较高，工艺十分严格，所以施工起来难度较大。而且该类型拱桥通常会有推力拱，对地基有着较高的要求，基于受地形地质条件的限制，所以上承式单肋钢管拱桥在我国并不多见。位于宁淮高速公路南京段的孙家凹天桥，是一座结构新颖的单肋钢管拱桥，也是我国第一座单肋钢管拱桥。以孙家凹天桥为例，对单肋钢管拱桥施工质量控制要点进行阐述。

1 工程概况

孙家凹分离立交桥属钢管混凝土拱桥，采用单肋钢管拱，拱圈直径为 1 000毫米, 钢管壁厚为 22毫米，钢管内填充 C50 混凝土以形成拱肋。全桥总长度为88米，宽共计9米，主跨共计60米。该桥拱轴线采用的是 m为2.814的悬链线，矢高 为8.038 5 米, 高跨比为1 /7.464。基于拱脚处应用较大需在拱圈上下缘位置分别焊接一块槽钢，以此作为加劲肋。连续结构为此桥的主要特征，桥面板采用的是预应力混凝土结构，桥台采用的是肋式桥台，拱座采用的是扩大基础整体式现浇。采用 11片钢质三角支架支撑于拱肋和桥面之间，与拱圈呈垂直状， 接近跨中的 4 根三角支架受低高度、大钢度的影响通常要采用钢箱结构，而最外边缘4根三角支架高度控制在4.577米 至 9.647 4 米范围内，采用槽钢作为支架活动横梁。

2 施工前的质量控制

充分的做好施工技术准备是保障工程质量的关键，所以要重视施工前各项技术的准备工作。⑴建立健全的质量管理机构，明确技术负责人与场地规划，认真校核检测仪器并分析计算挠度理论值和测试结果。例如，孙家凹天桥就聘请了专业的监控单位进行施工质量控制。⑵完善相关质量保证体系，如核审保证体系、设计保证体系、焊接保证体系等，强化环节质量控制，不仅要做好自我检查，还要相互监督。⑶施工前考核焊接技工技术，合格后方可上岗。⑷制订科学合理的施工方案，施工工艺要严格，确保每道工序都能按照标准操作。⑸进行图纸会审。施工前为了提高图纸的科学性及可操作性，要组织相关专家、监理单位及施工单位进行图纸会审，主要考查拱肋强度指标、应力指标及变形指标是否与标准相符，桥面系横向稳定性、整体性及抗震性是否达到规范要求等。

3施工过程的质量控制

施工过程中若发现未按工艺要求施工的，不合格的工序，必须及时反馈给设计部门、监理部门及建设部门，进一步商讨后进行工序改进，直至达到标准为止。

3.1 主拱圈的质量控制

3.1.1 主拱圈三角支架制作的质量控制:钢管拱桥的功能及其使用寿命与钢管拱的制作与现场安装有着较大的关联，甚至可以说起到了决定性作用。所以孙家凹天桥在选用制作产家时就专门选择了资质高、能力强、经验丰富的生产厂家来完成，并且还派专门的监理人员在现场监造。除此之外，为了避免厂家偷工减料，在钢板、钢材、焊接等材料上进行了严格的控制，厂家选用的材料必须提供产品合格证与材质试验报告，并与设计要求相符，卷管过程中要进行开坡口、除锈清边等处理，以保证质量。

其次，进行严格的焊接检查。确保焊接人员技术过关后，还要加强焊接检查与补焊控制。先要进行疲劳强度、抗弯、抗压、抗剪等强度检查，确保试验结果在母材强度标准以上;再对钢管进行失圆度及弯曲度检查，失圆度小于或等于3d/1 000，弯曲度小于或等于d/1 000。最后，仔细检查焊缝外观，观察是否存在焊瘤裂缝、咬边、气孔 、夹渣等缺隙 ，若存在缺隙要及时进行补焊。另外，采用超声波探伤和射线探伤的方式进行焊缝和角焊缝内部检验，对于不合格的焊缝必须返修，但同一位置返修次数最多2次，以保证焊缝质量。

3.1.2 主拱圈安装的质量控制:孙家凹天桥的安装采用的是满堂支架配合吊机从拱脚开始并向上逐段进行，全桥临时支墩共计六个，拱脚处两个临时支墩布置在扩大基础上,其它的都布置在九五区路基顶。拼装拱脚时，两台吊车分别吊上下两吊点, 提升至超出混凝土平面的位置, 然后缓慢移至基础上方将拱脚底板套入预埋螺栓并与拱脚连接。值得注意的是此操作过程中要用胶布包好螺仪处以免拉伤，坐标确定后，为了避免拱脚位移，要将自由端装焊限位装置连接于合拢支架处, 然后用测扭距扳手拧紧螺帽，先初拧 ，再复拧，最后终拧，使每只螺栓的预拉力控制在225 kN左右。根据此操作步骤继续安装其它阶段的拱肋, 确保三角架稳固未偏移后，方可进行焊接操作。

3.2 预压控制与支架验算

3.2.1 支架验算。支架安装前为了保证其安全性与稳定性，首先应进行受力验算；其次，进行支架稳定验算 ；再次，进行地基承载力验算；最后，进行12#工字钢验算 。3.2.2支架预压。支架安装前需先预压, 孙家凹天桥采用水箱进行等载预压。首先明确各阶段承受支架的重量, 然后计算出弹性变形, 并采用安装标高等于设计标高加预拱度加弹性变形的公式，将安装标高计算出来。

3.3 主拱圈混凝土质量控制

⑴施工前对混凝土进行落度损失、初凝和终凝等试验，以确保选择的混凝土具有微膨胀性，且和易性及早期强度较好，能满足设计要求。⑵坚持连续泵送混凝土原则，供应不足时先将泵送速度降低，每 5分钟开一次泵，以避免堵管或离析，同时为了控制混凝土的上升高度，最好定时敲击拱圈,并调整好泵送速度。⑶为了避免压注不畅，要在混凝土入口处设计压注口和备用泵压口。⑷灌注时要留意气温，若钢管温度在 60 ℃以上、环境气温在40 ℃以上，要采取相关措施来将温度降低，低温灌注较佳。⑸输注混凝土前要先用清水洗一遍钢管，以免管内有锈蚀物或油污而影响稳固性。⑹采用敲击、超声波等检查来检验混凝土是否灌注密实、饱满，以确保钢管拱肋混凝土浇筑质量以设计标准相符。

3.4 桥面板施工的质量控制

将拱肋预拱度作为主梁现浇三角架顶预拱度,处理好地基，预压好满堂支架,以确定立模标高。同时，监理单位要审核满堂支架的相关性能，检查钢筋、钢绞线坐标位置。浇筑混凝土时采用对称施工方式，采用两端张拉的方法进行主梁预应力张拉，并进行双控, 主要在于应力控制，且为了保证压浆质量，最好在孔道曲线顶部设计一个压浆出口, 待桥面板预应力钢束张拉结束十五天后方可进行支架拆除。

4 施工质量控制重点与难点

⑴监测三维坐标, 尤其要确保拱肋轴线坐标的准确性，同时测量工程师要测量好施工各环节指标，并确保各指标值在允许范围内。⑵不仅要保证拱肋及拱脚的稳定，而且不稳定时要有应对措施及时处理，如采用钢管板固定拱脚，采用限位马防止拱肋位移；做好地基处理及预压两个关键工作；拱肋进行混凝土压注时，除了确保混凝土配比合理、不离析、和易性好之外，还要保证混凝土能连续供应, 而且要对称浇筑混凝土，以确保拱肋不变形。⑶桥面板的浇筑工序、张拉工序及支架拆除等工作均要采用对称施工方式进行，而张拉压浆需严格按照设计图纸及施工规范操作，以保证压浆质量。