公路桥梁施工中钢管混凝土拱桥施工技术的应用研究

陈开德

【摘 要】公路桥梁工程建设是我国各项基础性建设中一个十分关键的环节，其中钢管混凝土拱桥技术是公路桥梁工程中的一项核心技术，被广泛地应用到大跨度桥梁工程建设中。在各项新兴建筑技术得到迅猛发展后，钢管混凝土拱桥施工技术本身的要求及其应用价值也逐渐提升。文章对公路桥梁建设所使用的钢管混凝土拱桥技术的关键点与方法进行了阐述，目的在于给各类桥梁建设提供参考。

【关键词】公路桥梁;施工方法;钢管混凝土拱桥施工技术;技术要点

【中图分类号】U445.471;U448.14 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）05-0127-02

0 前言

钢管混凝土拱桥技术是公路桥梁工程建设中一项核心技术，其借助钢管套箍原理，将微应力混凝土技术作为依托，构成三向应力;在三向应力所给予的支持下，混凝土会具有更好的变形能力，同时其本身的强度也能加强，从而提升了钢管混凝土结构的总体稳定性。钢管混凝土拱桥技术是依据拱桥需求研发的一种施工方式，其不但能够增强公路桥梁本身的稳定性、抗震性等，而且其各个结构形式也具有相应的可塑造性，提升了桥梁的美学水平。

1 工程概况

某桥梁的长度和宽度分别为585.56 m、28.5 m，由5孔无风撑、钢管混凝土系杆拱构成主桥部分，其中钢管混凝土系杆拱是双承载面下承式。从拱本身的特性来说，其矢跨比为1∶5，拱肋的高度、宽度、厚度依次是72 m、1.8 m、16 mm，呈现为圆端形扁鋼管结构，所使用的钢管材质是Q345D，同时使用微膨胀混凝土进行钢管内填充。

2 施工准备

施工准备是工程建设最基础的一个环节，它可以给所有施工活动提供实践性和理论性的依据。施工准备主要包括施工方案的选取、观测测量、设备选取与管控等。

2.1 施工方案的选取

方案一：使用连续性抛落无振捣浇注混凝土技术对拱顶连续性地抛落混凝土。但是，需要打开天窗，并借助插入型振动器对低于4 m的拱顶混凝土进行振捣，采用这种施工方式在对浇注的混凝土进行密实施工时，存在一定的施工难点[1]。方案二：在距离拱脚1.5～2 m处的拱轴线处，两侧对称各开1个压注孔，利用混凝土输送泵的压力将混凝土从压注孔处焊接好的泵管自下而上连续地压入钢管拱内，这种施工方法能够获得混凝土自密实的效果。尽管这种施工工艺比较简便，但是对输送泵的压力和性能有较高的要求。本工程选择使用方案一。

2.2 观测测量

观测测量是指对桥梁（主要包括拱轴线、控制点标高等）有关的指标进行检测、观察;在检测期间，如果拱轴线出现了误差，应马上参照相应的标准对风揽进行误差纠正;如果控制点标高超过了计划数值，应由压注混凝土施工环节开始对高程进行调整。

2.3 设备选取和管控

设备选取和管控主要包括购买、管理、检查混凝土运输车、混凝土输送泵等施工设备[2]。其中，对于公路桥梁工程而言，在泵送顶升施工环节中所需的泵送压力较大，所以应重视选取适合的混凝土输送泵;对所有泵车都应配备适合的混凝土运输车，并制订备用方案。

3 施工工艺

3.1 选取二级压注、一次成型的方式

借助有限元结构分析软件对较远的加劲肋布置、扁形钢管等进行分析、研究及计算，按照“二级压注、一次成型”的施工原则，防止混凝土由拱脚持续被压至拱顶的这一过程中把部分扁钢管的直线压弯，因此除预留下来的原有拱脚底焊接的泵管接头以外，还需把泵管接头对称设定在1/2拱高位置的两侧，此外2根直径为20 cm、高度为1.5 m的排气增压钢管需要设定在紧依拱顶吊杆位置的两侧。

3.2 对施工中的钢管拱进行观测

全程对压注混凝土进行观测后，能够得到完整的测量数据。每压混凝土到一个控制点时，均应对其拱轴线、标高进行一次观测，搜集并归整得到的观测数据，并绘制出相应的时间变化曲线图，这有利于掌握泵送混凝土过程中实验阶段钢管拱出现的变化情况。观测钢管拱如图1所示。

3.3 压注顶升的施工程序

在准备灌注施工之前，应对泵管与输送泵的所有接头进行严格的检查，掌握所有接头间是否具有橡皮圈。打开止回闸阀开关，为了把泵送混凝土过程中出现的摩阻力降至最低，在施工期间润滑泵车和泵管的砂浆需要使用与混凝土相同的标号、品种，并保障在钢管拱外能够排出砂浆[3]。混凝土灌注施工需要对称进行，并将泵送拱内混凝土的有关情况进行细致的检查，保障两台泵具有相同的灌注速度，当发现速度有差异时，要立即对不对称问题进行调节。本工程中，大多是借助钢管拱在被铁锤敲击期间是否处在“清脆声”“沉闷声”的交界，以对混凝土是否已经被准确地压注到预定位置进行判断，参照这一判断方法也可以明确本工程是否对称且同步地对混凝土进行浇筑。只要两侧的压注速度出现不一致，就必须马上联系指挥人员对泵车进行调节。

在第一级混凝土灌注结束后，可以对第二级混凝土进行压注。在排气孔中冒出混凝土后，应对灌注速度进行科学且高效的控制，同时把同步且对称的泵送方法转换成两交替泵送方法，为了保障钢管拱中的所有混凝土都得到密实压注，还应在其中压注1～2 m3的混凝土[4]。之后，才可以关上止回闸阀，并立即对泵车、泵管等进行清洗，防止混凝土出现倒流。

4 施工技术要点

4.1 优化混凝土的配合比

施工期间，应控制好混凝土18～20 cm的坍落度，参照压注速度测算出混凝土所需的初凝时间。为了提升构件的承载力，并减少普通混凝土在进行灌注后所引发的混凝土、钢管间出现间隙的问题，可以设定微应力[5]。在对配合比进行设计期间，其关键的决定因素就是微膨胀率，这是由于工程结构本身的安全性会被钢管内混凝土的质量所影响，较易出现泵送较难、混凝土与钢管之间具有收缩空隙等问题。因此，应多次对混凝土的配合比进行试验后对膨胀率进行控制。

4.2 要求混凝土两侧对称且同步地进行压注

对压注混凝土的过程进行全程观测，这一过程需要对称且同步地实施，但是在调节控制点期间，使用的却是非对称的方法，在压注混凝土较高的一侧，需要随时对拱桥的变形情况进行觀测，只要其与设计规范相符，就应马上进行同步浇筑。

4.3 二级压注、一次成型的设计要求

在对本工程进行施工期间，使用“二级压注、一次成型”的施工方案，这时考虑到了第一级混凝土与第二级混凝土间所具有的连续性[6]，在第一级混凝土进行初凝没有完成以前，应尽快对第二级混凝土进行浇筑，这就要求更迅速地处理两级混凝土压注之间拼接泵管的速度。

4.4 钢管混凝土的保温对策

微膨胀混凝土会由于混凝土与钢管间可能出现的空隙而丧失其本身的性能优势，从而让拱的承载力受到影响;而出现这一问题最为主要的原因是对钢管混凝土的保温措施没有做到位，因此为了防止这一问题出现，可以借助麻袋包绕钢管拱这一对策，以降低内外温差[7]。

5 结语

综上，公路桥梁建设是建筑领域中一个关键的分支，其对各项施工技术的要求都比一般工程要高，除了要兼具美观性、实用性以外，还应对其经济收益进行充分的考虑。钢管混凝土拱桥施工技术是使用十分普遍的一种施工方式，其在公路桥梁施工的过程中发挥出良好的应用效果与价值，但是在具体应用这一技术期间，施工人员应对施工要点给予重点关注，以促进这一技术的应用价值得到提升，促使建筑行业实现长久平稳发展。

参 考 文 献

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[3]丁克良，刘明亮，刘亚杰，等.高速公路高墩桥梁垂直度无接触快速检测方法与精度分析[J].测绘通报，2019（6）：121-125.

[4]郑元勋，郭慧吉，谢宁.基于统计分析的桥梁坍塌事故原因剖析及预防措施研究[J].中外公路，2017，37（6）：125-133.

[5]孙雅琼，赵作周.混凝土桥梁应变监测的时变温度效应分离方法[J].中外公路，2018（3）：204-207.

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[7]曾洋，冯仲仁.混合梁斜拉桥塔梁同步施工中主塔偏位影响因素分析[J].中外公路，2017，37（6）：205-209.