公路桥梁施工中钢管混凝土拱桥施工技术的应用分析

2022-04-18高宏宇

交通世界 2022年9期

高宏宇

（邢台路桥建设集团有限公司，河北邢台 054000）

0 引言

钢管混凝土拱桥施工技术广泛应用于当前我国公路桥梁建设工程中，能够满足公路桥梁对于质量日益提升的需求。该技术的核心是利用钢管套箍的原理，以微应力混凝土施工技术作为基础，构成具有三向应力的结构，使混凝土结构的变形能力、强度和结构稳定性得到全面提升。钢管混凝土拱桥施工技术的应用，能够有效促进桥梁建设质量提升，使桥梁抗震性、稳定性达到更高水平。

1 钢管混凝土拱桥施工技术简要介绍

钢管混凝土拱桥是以钢管作为拱圈外壁，在钢管内浇筑混凝土，使其能够形成由钢管和混凝土共同构成的一种拱圈结构形式，在桥梁工程中具有广泛应用，能够有效提升桥梁整体性能和质量。钢管混凝土拱桥的结构形式具有如下几项特点：

（1）截面形式。钢管混凝土拱桥结构的主要特点之一是钢管对混凝土的套箍作用，使钢管内的混凝土处于三向受力状态，提高了混凝土的抗压强度和抗变能力[1]。

（2）结构形式。钢管混凝土拱桥结构中，由于从桥面拱位置中心穿过，能够牵引桥体两端的接线所需，因此能够对其高度进行调整，具有良好的适应性，可以在多种不同地质条件下采用该技术进行施工。

2 工程概况

某道路桥梁工程，桥梁长度为585.55m，桥梁宽度为285.6m，采用五孔、无风撑、钢管混凝土系杆作为桥梁的主要结构部分，钢管混凝土系杆采用双承面、下承式结构，矢跨比设计为1∶5，该桥梁的拱肋高度为71m，拱肋宽度为1.7m，拱肋厚度为18mm，整体设计为圆端型扁钢管结构，钢管材质设计为Q346D，钢管内部采用微膨胀型混凝土进行填充。

3 钢管混凝土拱桥施工技术的具体应用分析

3.1 施工准备阶段分析

3.1.1 施工方案确定

为保证本次钢管混凝土拱桥施工顺利开展，在项目准备阶段，技术人员根据前期的水文地质勘察资料结合实际情况，设计两种不同的施工方案：

（1）方案一。采用连续性抛落无振捣浇筑混凝土技术对拱顶进行连续抛落混凝土施工，这种施工技术需要在拱顶打开一个天窗，采用插入式振捣棒对5m以下的拱顶区域混凝土结构进行振捣，整体施工难度较大。

（2）方案二。在距离拱脚1.6～2.2m拱线区域，两侧对称各自开挖一个压注孔，通过输送泵将混凝土输送到压注孔内，对已经焊接完成的连续压入钢管拱进行施工，这种施工技术方案能够提高混凝土结构的密实性，从而使其质量得到提升，同时该施工方案操作较为简单，只需要确定混凝土输送泵的压力和性能，即可保证工程顺利开展。本次钢管混凝土拱桥施工选择该技术方案[2]。

3.1.2 测量放线

在桥梁工程正式开展前，需要对该桥梁的拱轴线、标高等进行测量放线，并对相关的参数进行观察和检测，在检测期间如果发现某区域的实际参数与设计方案规定参数不符，则需要对误差进行控制，防止误差过大引起施工质量和施工安全问题；在确定参数全部合理后，对其进行放线标注，为后续的施工打下基础。

3.1.3 设备选择与管理

为了保证钢管混凝土拱桥工程顺利开展，在前期的准备工作中需要做好设备采购、施工检查以及设备管理工作，本次工程所采用的设备主要包括混凝土输送泵、运输车辆等设备，需要明确混凝土输送泵的压力以及其他性能参数，确保该设备能够满足施工建设要求。

3.2 施工工艺分析

（1）二级压注和一次成型施工技术

采用有限元分析的方式，对本次钢管混凝土拱桥工程的加劲肋设置、扁形钢管等进行分析，整体工艺设计严格按照二级压注和一次成型的基本施工该原则，这种施工技术能够有效避免因拱脚持续被压至拱顶过程中的部分扁钢管出现变形问题，因此除了预留的拱脚底部焊接泵接头之外，同时需要将泵管的接头区域设置在拱顶高度0.5区域的两侧位置，并采用3根直径为25cm、高度为16cm的排气增压钢管，将其安装在拱顶位置，能够起到良好的施工效果。

（2）钢管拱观测技术

在本次桥梁工程施工期间，对压注混凝土监测工作完成后，需要收集完整的测量数据。在混凝土压注达到相应的控制点位时，必须对其拱轴线和标准高度进行监测，并将监测数据完整记录，根据数据绘制拱轴线和高度随时间变化的曲线图，能够帮助施工人员更加明确其具体变化情况。

（3）压注顶升施工技术

在混凝土灌注施工前，需要对混凝土输送泵与泵管接头进行检测，保证接头紧密性，并确保接头被橡胶圈覆盖，防止浇筑过程中在接头位置出现渗漏的问题，不仅会影响施工质量，同时会增加混凝土原材料消耗。在检测过程中，需要打开回闸阀，同时为了保证混凝土在泵送过程中的摩擦阻力能够降到最低，润滑泵车与施工泵车需要采用相同规格的混凝土，且需要保证砂浆能够顺利排出钢管。混凝土在关注施工期间，需要采用对称的方式进行，并对送至钢管内的混凝土灌注情况进行检测，防止出现堵塞等问题，同时需要确保灌注泵车的灌注速度保持一致，如果发生速度存在差异的问题，需要立即对灌注速度较快的泵车进行调节。在该钢管混凝土拱桥工程中，灌注质量检测通过敲击灌注区域回声的方式开展，根据传回的声音能够判断是否存在漏灌以及钢管堵塞的问题出现。在一次混凝土灌注施工结束后，开展二次混凝土压注施工，在确保排气孔有混凝土冒出后，保持匀速灌注速度，同时保持两台泵车前进速度一致，从而能够达到混凝土结构关注手工质量。在混凝土压注施工接受后，立即回闸阀，并对泵车进行清洗，防止出现混凝土倒流问题，能够保证下次施工时机械设备不会出现质量问题。

4 本次工程中关键施工技术要点分析

通过采用上述施工技术，本次钢管混凝土拱桥施工取得良好效果，如期高质量完成施工建设，拱桥施工期间没有出现安全事故，且施工质量符合国家标准和施工设计要求，整体施工效果较好，以下几项是通过本次工程总结的多项施工关键技术。

4.1 混凝土配比技术

本次桥梁工程施工前，根据设计方案要求，需要将混凝土材料的坍落度控制在17～20cm之内，并根据压注速度计算混凝土固结需要消耗的时间。为了能够全面提高混凝土结构承载力，防止混凝土灌注固结后出现开裂、与钢管壁形成裂缝的问题，需要对其微应力进行调整，同时通过调整各原料的比例，以及增加添加剂的方式，对混凝土性能参数进行调整，从而控制混凝土材料的膨胀率，进而能够有效避免多项混凝土结构质量问题出现，是本次钢管混凝土拱桥施工中的一项关键技术[3]。表1为不同强度等级混凝土的基本配比参数。

表1 不同强度混凝土主要材料配比

4.2 对称压注施工技术

对称压注是本次钢管混凝土拱桥施工中所采用的一项关键技术，需要全程对泵车行进速度、灌注速度等进行控制，在保证灌注施工连续性的基础上，确保全程能够实现对称压注施工目标，从而使其能够与设计方案保持一致，对于提高钢管混凝土拱桥施工质量提升具有重要的作用，在本次工程中全程关注对称灌注施工技术应用情况，从而取得良好的效果。

4.3 钢管混凝土养护技术

钢管混凝土养护，与传统的混凝土结构养护存在较大差异，传统混凝土结构一般暴露在空气中，而本次工程中混凝土位于钢管内部，其养护难度更大，养护工作做不好会导致混凝土与钢管壁之间出现空隙，从而导致钢管混凝土结构质量下降，对于拱桥自身结构承载力、抗震能力等会产生很大影响。因此，在本次工程中，为防止因温度变化过大引起混凝土质量问题，采用麻袋将钢管包围环绕的方式，利用麻袋覆盖的保温作用，从而能够有效避免温差过大问题出现，起到良好的养护效果。