跨兰西高速公路中桥拱肋施工技术

尹承红

摘要：结合西宁站改及相关工程1-80m预应力混凝土简支梁拱组合桥拱肋施工技术，介绍钢管混凝土梁拱组合桥拱肋施工工艺及方法，总结了施工经验，对以后的钢管混凝土梁拱组合桥做了很好的指导作用。

Abstract： Based on the construction technology of the arch rib of the 1-80m prestressed concrete simply supported beam arch bridge of Xining Station reconstruction and related projects， the construction technology and method of the arch rib of the steel tube concrete beam arch combination bridge are introduced， and the construction experience is summarized， which has played a very good guiding role in the beam arch combination bridge.

关键词：钢管混凝土；梁拱组合桥；施工技术

Key words： steel tube concrete；beam arch combination bridge；construction technology

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）28-0174-04

1 工程概况

跨兰西高速公路中桥位于湟水河的二级阶地上，地形平缓。该桥为改建西宁站至动车整备所之迁出线跨越既有兰溪高速公路而设置，桥跨设置为1孔80m梁拱组合桥，桥梁拱肋采用外径Φ85cm、壁厚δ18mm的钢管混凝土，且截面属于哑铃类型，拱肋上部分弦管与下部分弦管中心距1.65m，拱肋高度为2.5m，弦管内灌注的混凝土等级为C50。上下弦管间以钢缀板连接，缀板外间距50cm，壁厚18mm。拱跨范围内共设5道横撑，拱顶一道“米”字撑，两侧各一道“K”字撑和“一”字撑。

2 施工工序与工艺流程

2.1 拱脚段施工及张拉

2.1.1 拱脚的施工

拱脚段一般钢筋多而密，安装钢筋时要与设计部门联系，适当调整钢筋间距留出混凝土入仓通道及混凝土振捣棒振动通道；拱脚混凝土的体积很大，在浇筑的过程中，需要使用分层施工方式对其进行处理，以免出现水化热的现象，有效控制开裂，浇注结束后及时做好混凝土养护，控制混凝土内外温差。拱脚混凝土分两次现浇，在现浇混凝土前，应将拱肋钢管、加劲钢材等安放到位，并用支架等器材牢固锁定，确保混凝土浇注过程中不移位。

2.1.2 拱脚预应力筋的施工

拱脚预应力筋主要使用的为Φ32的PSB830预应力混凝土螺纹钢筋，在实际施工期间，其抗拉强度指标可以符合要求，为fpk=830MPa，弹性模量Ep=2.0×105MPa，拱座上单端张拉，可针对张拉力进行合理的控制，锚外张拉控制应力0.9fpk，预应力钢筋进行预拉。

2.2 钢管拱肋制造、安装

本桥拱肋钢管拟分五段（包括合龙段）。在对钢管进行分段加工之后，可以在工厂胎架结构上面实现整体结构的预先拼装处理目的，然后进行轴线线性与相关预拱度的合理检查，保证其与设计图纸一致，并对其进行涂装处理，在合格之后才能运输到施工现场。在现场设置胎架进行二次预拼装，结合现场实际情况，针对每段设计位置与高度进行控制，使用先进器材在梁体上面进行支架的搭設处理，然后在上面设置固定的微调设施。支架搭设完毕后，采用两台100t起重机（或根据拱肋钢管分段的实际重量选择吊机）分段吊装拱肋在支架上就位，并调整到设计位置后焊接成拱。拱肋起吊位置宜事先设计好。在对钢管拱节段进行安装期间，应当从拱座处向上进行，保证嵌补结构的预留施工效果。且在最后安装环节中，还需进行整体的监督与管控，协调各方面工作之间的关系。

2.2.1 钢管拱制造

钢管拱加工期间，需针对工序进行严格的控制与协调，首先，应进行原材料的检验，对其进行表面处理，然后开展工艺实验工作，实现原材料切割与边缘加工目的。其次，在施工中应进行卷管处理，保证焊缝质量符合要求，然后进行圆形校对，科学开展拼接处理工作，在超声波技术的支持下，实现组装工作目的，开展半跨立体试验拼接等工作，在分段解体的情况下，涂抹抗腐蚀材料。

2.2.2 拱肋钢管安装

①对于钢管的接头位置而言，在搭设期间，需合理使用万能杆件进行拼装处理，保证支架符合要求，并进行微调设施的控制与协调，确保符合要求。②可以使用两台一百吨左右规格的起重机，针对支架对称安装第一段拱肋钢管，然后进行拱肋线型的合理调整，对临时支撑进行科学的安装处理。③可以使用一百吨左右规格的起重机针对第二段拱肋钢管进行安装，然后开展拱肋线型的调整工作，在完成临时定位支撑结构安装任务之后，与第一节结构相互焊接。④应当结合施工设计的具体安装顺序要求，依次针对横向支撑结构、斜向支撑结构等进行安装。⑤使用调车设备进行合龙段拱肋的处理，使其可以到达设计位置，然后进行接头标高的检查与调整，在准确没有错误之后，进行合理的拼接安装。在施工现场接头焊接期间，还需进行分段整理，按照顺序要求开展协调工作，并进行复测调整，在保证精确度符合标准的情况下，实现接缝焊接目的。

2.2.3 拱肋钢管混凝土的泵送

钢管之中应当使用拱脚向拱顶进行泵送处理，保证施工连续性，就是在施工期间，使用几台混凝土输送泵设备，从两拱脚两侧同时进行灌注处理，并使用一级泵送的方式进行到顶处理。在泵送处理期间，需保证协调性与一致性，并加大通讯联系力度，保证组织高度的统一性，严格进行对称加载处理。

2.2.3.1 泵送混凝土技术性能指标

钢管之内的泵送混凝土施工过程中，对技术的性能要求很高，需使用缓凝方式与早强方式进行处理，并保证泵送的严密性与收缩性符合要求，完善补偿性能，并进行科学的处理。

①在选择混凝土材料期间，需保证为C50等级的膨胀混凝土结构，提升整体强度，保证可以符合设计标准。②对于混凝土材料而言，需要使用泵送注压的方式进行处理，不可以出现振捣的现象，实现密实性的处理目的。③在泵送处理期间，应结合顶升全过程实际情况开展工作，保证混凝土泵送性能符合要求。④在每次混凝土处理工作中，时间都很长，因此，要在混凝土初凝之前与完毕之后，进行缓凝性的分析与协调，保证初凝时间在16小时左右，并将终凝时间控制在30小时之内。⑤对于施工工作而言，由于压力的泌水率很低，流动度很高，因此，可对其进行自动扩张填充处理，将扩散度控制在550mm以外。⑥为了减少两次压注时间，在实际处理的过程中，需保证整体混凝土结构的强度性能符合要求，并将最短的设计强度控制在80%左右。⑦对于混凝土的坍落度而言，在实际处理的过程中，需将初始结构设置成为190mm左右，在一个小时之后的损失要小于20mm，在两个小时之后的损失要小于40mm，保证符合标准化处理要求。⑧混凝土材料的收缩补偿性能较高，也就是补偿收缩混凝土，在使用的过程中，需保证微膨胀率大于收缩率，将纵向的限制控制在合理范围之内，在保证养护效果符合要求的情况下，建立现代化的处理机制与模式，更好地完成当前工作任务。

2.2.3.2 泵送混凝土施工

上、下弦管及腹板混凝土分别采用分仓压注，其中上、下弦管单管分四仓，腹板单管分八仓。施工企业可以使用混凝土泵送设备进行两个拱脚两侧结构灌注处理，在保证混凝土泵送速度一致性的情况下，遵循对称性与均匀性的发展原则。对于泵送而言，需将顺序设置成为上管结构、下管结构、缀板结构等施工环节，保证泵送效果。

为了更好地预防管路堵塞问题，在混凝土泵送环节中，除了要针对外加剂进行合理配置之外，还需适当的加入清水，保证管壁的湿润度符合要求。然后使用水泥浆材料进行处理，通过泵送混凝土的方式完成工作任务。对于管内结构而言，具有复杂性的特点，在泵送的过程中，会对其造成一定影响，因此，要合理的进行协调与管控。待先压注仓压注完毕之后，快速拆装泵管，进行下一分仓混凝土的压注。

在对混凝土密实性进行控制的过程中，需针对混凝土压注质量进行严格控制，并在拱肋顶面隔仓板附近开设？准20mm的孔，保证合理的进行排气处理，同时，还要使用？准100mm溢浆管排出含有石子的新鲜混凝土时，插入N50振动棒进行振捣。

2.3 施工要点

2.3.1 在混凝土泵送环节中，如果当地的温度很低，那么，在施工之前，就要使用湿润输送泵进行处理，保证砂浆强度。

2.3.2 在混凝土结构施工处理的过程中，需保证各类材料质量都能符合要求，并且每盘混凝土的搅拌时间需要控制在2分钟左右。在拌和的过程中，司机应当进行监督管理，及时发现异常问题，采取合理的措施解决问题，以免出现施工安全隐患。实验工作人员还需进行原材料质量的检验与分析，明确是否出现材料均匀性问题，预防粗细分离的现象。在此期间，需保证混凝土在出料的过程中，塌落度在19cm左右，及时发现泌水问题，并进行返工。

2.3.3 在开始泵送的时候，需保证机械设备处于低速运行的状态，并针对工作压力与实际状态进行观察，在保证泵送正常之后，才能针对速度进行调整。且在注入混凝土期间，还需合理进行原材料的分析与协调，严格开展整体管理工作。

2.3.4 对于单个弦管而言，在混凝土泵送的时候，需保证材料设备的使用效果，并合理应用拱肋应基本同步对称顶升完毕；在单个弦管进行处理的过程中，还需保证混凝土的初凝已经完毕，并可以达到具体的施工管理标准。

2.3.5 施工企业在实际工作中，需结合管路堵塞故障问题，对其进行泵送处理，将速度控制在合理范围之内。且在泵管与混凝土之间，还需设置截止阀结构，及时发现堵塞问题并采取合理的措施解决问题，在30分钟之内完成对其的处理。在重新安装到位之前，企业应制定完善的空气排除方案，使用泵送方式与截止阀的方式开展工作，在压力处理与协调的情况下，通过截止阀的支持更好的完成当前任务。

2.3.6 在提升工作中，应安排专业素质较高的工作人员沿着上升方向开展检查活动，明确上升的实际情况。在严格分析与协调的情况下，确保各项工作都能符合施工处理要求如果混凝土出现了排气管冒出气体的现象，就要使用湿润的麻袋进行封口处理。

2.3.7 在针对混凝土进行泵送处理期间，如果温度较高，就要使用泵管覆盖的方式进行降温，确保混凝土养生效果符合要求。

2.3.8 在泵送期间应针对钢管表面灰浆进行及时清理，并保证表面清洁度符合要求。

2.3.9 在混凝土顶升环节中，测量工作人员应进行测控处理，及时发现变形现象，采取科学化与合理化的措施解决问题，并创建严格的管理机制与模式，在新时期背景之下促进混凝土施工质量的提升。

2.3.10 在混凝土强度符合设计要求的情况下，应进行密实度检查，发现问题并使用措施解决问题。且在泵送期间，施工质量检查人员还需进行强度的分析，应用超声波探测技术明确是否存在问题，确保每项工作都能符合标准。

2.4 吊杆安装、张拉

吊杆拉索施工环节中，企业需针对成品长度进行合理的计算，并科学开展吊车处理工作，合理使用安装工艺技术方式完成任务。且在套管与其他结构施工期间，还需合理使用卷扬机牵引张拉设备与锚具固定设备等进行处理，保证张拉处理符合设计要求，并进行抗腐蚀。分次张拉力及张拉顺序，由监控、设计单位根据实际施工方法计算确定。

桥面荷载先通过梁体传给吊杆，再传递給拱肋，最后传到桥墩上，系杆拱桥吊杆内力张拉顺序为：

第一阶段：拱肋混凝土达到设计强度后，安装吊杆。第二阶段：张拉吊杆。第三节段：桥面二期荷载施工完成后，最后一次调整系杆内力设计至要求值。

吊杆的张拉同样采用张拉力和伸长量进行双控，严格控制系杆的内力和伸长量，应力和伸长量的偏差不得超过规范设计要求。张拉过程中，吊杆在桥跨结构中应保证前后左右对称。

2.5 系杆拱施工控制

施工全过程应做好桥梁施工期间的监控与监测。施工时应在系梁上设好观测点，及时做好应力、变形的施工监测，并及时与设计、监控单位沟通，确保桥面线型；桥墩、支架也需做好观测检查工作；桥梁建成通车前进行全桥动载试验。

2.5.1 拱肋的施工线形控制

拱肋的施工精度控制贯穿于该桥施工的全过程，分析其施工的整个过程，拱肋线形主要受加工精度、安装方法、温度、风荷载等因素的影响，因此，拱肋的施工控制过程是一个复杂和系统的过程，也是全桥施工的重点和难点。

2.5.2 拱肋的加工控制

2.5.2.1 加工单元的划分

按照本拱桥的结构形式，加工单位划分为拱脚、拱肋节段、拱肋合拢段、横撑及下锚箱，其中拱脚为4个，拱肋节段分为16个，拱肋合拢段2个，横撑5个（一字撑2个，K撑2个，米字撑3个），下锚箱22个。

2.5.2.2 加工工艺流程

号料→切割→边缘加工→卷管→焊直缝（纵缝，超声波检测及X射线拍片）→矫圆→组装（接长）→焊环缝（焊成大段，超声波检测、X射线拍片检查）→试拼→上锚箱就位→设置临时连接板→喷砂除锈、防腐涂装

2.5.2.3 拱肋的加工方案

①筒节下料。

1）拱管所用材料为Q345qD，板厚为δ16，来料进行原材料复验合格后方可进行下料。2）此次钢拱管用料为双定尺板料，严格按排料计划使用。3）钢料不平直、锈蚀、有油漆等污物影响切割质量时，应矫正、清理后再进行切割。4）采用数控火焰切割机编程切割下料。各筒节下料尺寸以数控火焰切割机内所编程序为准。根据卷制、拼装工艺要求筒节为成对切割，下料程序相同。两侧长边为相邻筒节编号。字母含义：AS—上拱节；AT—下拱节；M—锚箱所在筒节需另加M；标识后下工作平台。5）拱胸、拱背、拱腰四等分线划线：在板料上画出拱管拱胸、拱背、拱腰四等分线，作为筒节对接的基准线，划线方向与下料方向一致，划线后并打样冲标识，样冲连续眼不得少于3个。

②卷制。

1）该筒节材料为Q345qE，板厚为δ16在卷制之前对钢板坯料进行检查，确认四等分线是否清晰，确认合格后方可卷制。2）在施工过程中，可以使用三辊卷板机对板料进行卷制处理，将外径控制在将？覫1200左右。3）在卷板机中对钢板施工原材料进行处理，实现板端预弯的处理目的，保证水平移动上进行弯曲协调，在相互处理的情况下，能够及时发现其中存在的问题，采取科学化与合理化的措施解决问题，并建立合理的施工模式。4）在卷制施工环节中，需针对上辊结构进行合理调整，在向上与向下移动的情况下，促进钢板的合理弯曲，将其卷制成为筒体结构。且上辊处理期间，应使用卷板机设备，卷制一次到两次左右，并进行科学化与合理化的研究与处理，确保符合当前的处理要求。小直至符合样板为止。样板的弧长应为周长的1/3。5）在卷制成型之后，应针对棱角度进行处理，使其符合收口卷制处理要求。6）在收口位置，应当针对电焊的定位焊接技术进行分析，保证焊缝质量符合要求，在科学处理的情况下，针对焊缝结构进行合理的协调，确保干净与清洁性符合要求。在此期间，需及时发现其中存在的问题，采取合理措施解决问题，在明确问题原因的情况下，提升焊接牢固性与可靠性。7）检查人员在检查之后，保证合格才能进入到下一步程序中。在检验的过程中，应针对每项检测结果进行记录，如果出现不合格的现象，不可以进入到下一工序中，应结合项目标准与检查内容完成工作任务。通常情况下，在卷制完成之后，纵缝的间隙应该在0mm到3mm之间，保证对口错边小于2mm左右，外径的偏差在2mm左右。

2.6 拱管组对

2.6.1 准备

应针对平台进行合理的搭设处理，然后开展调平工作，确保可以按照1：1的比例进行处理，保证符合实际处理要求，促进平台质量的全面提升。搭设平台，对平台进行调平，并保证平台稳固。然后在平台上按1：1比例放拼装地样，大样图画出后要沿拱胸、拱背设置定位装置，上拱节定位为拱背线，下拱节定位为拱胸线，每个单筒节必须保证2个限位挡块，点焊时必须保证与平台垂直。大样图要经主管工程师、检验人员复查确认。

2.6.2 对接

①对接筒节前应将焊缝及周边不少于20mm范围内打磨清理，直至露出金属光泽。并检验筒节椭圆度，测量周长是否符合要求，检验合格后进行组对。②将欲对接的筒节按编号放到大样上调整对接口间隙，组对筒节以拱背线为基准，并看另外两条线是否合适，以保证纵缝错开。按地样校正，对不符合部分进行修整，并做好标识、编号。③检验合格后点固，点焊焊缝长20mm，间隔200mm，直至完成一个节段的对接。

2.6.3 腹板装配、焊接

①腹板材料为Q345qE，板厚为δ16mm。②腹板下料检验合格后，对焊接位置坡口打磨清理，直至露出金属光泽方可进行组装。③每节段腹板的放置位置严格按图纸要求控制。④在调整好的平台上按图纸位置将需要组对的拱段按1：1放大样，并在上拱管拱背和下拱管拱胸位置设置定位挡块等装置。大样图要经主管工程师、检验人员复查确认。⑤将上下拱管放入相应位置，并进行调整，使之与大样相符。中间焊接辅助撑板，保证每单节筒节上焊接2个撑板，撑板为T型设置，拱管两端头为保证外形尺寸采用？覫89×5的无缝钢管限位。拱管宽度要求3000+3mm。⑥将制造好的腹板铺到两拱管中间，并保证其位置达到拱肋图要求。然后进行点焊，点焊要求为隔500mm焊20mm，定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷。

3 安全要求

①施工作业区设置警示标志，严禁非工作人员进入施工现场。②施工过程中定期对机械、设备进行检查、维修。③施工现场设专职安全员进行现场指挥、调度，坚持班前安全教育制度。④施工人员须佩戴安全帽，作业场地内禁止穿拖鞋。

4 环保要求

①施工现场的废弃物集中堆放，定期按照环保部门要求指定地点弃置。②对施工便道定期洒水，防止扬尘对空气造成污染。③夜间尽量避免大型机械施工，防止噪音污染影响当地居民。

5 结束语

预应力混凝土简支梁拱组合桥具有自重轻，质量好，线条优美，高稳定性、少维修的显著特点，而拱肋作为预应力混凝土简支梁拱组合桥的重要组成部分，其施工特点对以后钢管混凝土梁拱组合桥的发展具有十分深远的意义。

参考文献：

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