钢管系杆拱桥混凝土施工监理要点

张经枚

（福建互华土木工程管理有限公司，福建 龙岩 364000）

0 引言

钢管系杆拱桥是当前路桥工程中较为常用的一种桥梁类型，其成本造价相对较低，且造型较美观，可以适用于不同的地理环境，尤其在铁路桥梁、城市交通道路桥梁中应用有着较高的优势。钢管系杆拱桥工程是交通路桥工程中的一种常见工程类型，其结构有着较高复杂性，技术要求高，对施工监理有着不小的难度。为此，本文将结合具体工程，对钢管系杆拱桥工程混凝土施工监理要点进行分析。

1 工程概况

1.1 工程概况

厦门新机场莲河片区滨海公园大道工程项目位于莲河片区临海侧，紧邻现状海岸布线，西起溪东路，东至疏港东路，道路等级定位为城市主干路，是莲河片区主骨架路网的重要组成部分。本段设计桥梁工程有东园溪大桥和内湖大桥。内湖大桥位于沙美溪（内湖）排海口，全长1079m，引桥为分幅桥，南北幅桥标准宽均为14.5m，主桥为整幅桥，桥宽33.5m。主桥桥面横坡1.5%双向坡，两侧人行道及非机动车道设置2.0%单向坡。主桥上部结构采用下承式钢管混凝土系杆拱，跨径为60+80+60m。系杆拱桥采用先梁后拱施工，弦管内采用自拱脚顶升施工方法填充C50自密实补偿收缩混凝土。项目效果图如图1所示。

图1 项目效果图

1.2 桥梁主要构件设计情况

（1）拱肋：拱肋采用椭圆形竖直平行拱，两拱肋中心距20.5m，拱肋间设置3道风撑。拱轴线为二次抛物线，矢跨比为f/L=1/4.5，主跨80m计算矢高17.244m，主跨60m计算矢高12.8m。

80m拱肋高、宽尺寸为1.6m×1.4m钢管混凝土，钢管由25mm的钢板卷制而成；系梁标准梁高2.1m；采用自拱脚往拱顶顶升泵送混凝土灌注。拱肋设置钢管的进料口及排气孔，待泵送混凝土完毕后，封死排气孔及进料口。

60m拱肋高、宽尺寸为1.5m×1.3m钢管混凝土，钢管由25mm的钢板卷制而成；系梁标准梁高1.9m；采用泵送混凝土灌注。拱肋设置钢管的进料口及排气孔，待泵送混凝土完毕后，封死排气孔及进料口。

（2）横撑：两榀拱肋之间共设有3道撑杆横向连接，拱顶采用一字横撑，两侧采用K型撑，主横撑直径为1.0m，斜撑直径为0.80m，横撑及斜撑内沿周长方向布有纵向筋板及环形加劲箍。钢管与钢管之间均采取相贯焊接。钢管内部不填充混凝土，其外表面均做防腐处理。

（3）钢板：拱肋、风撑钢板采取Q355qC，限位装置采用Q355C，其它非主结构钢材采用Q235B，钢材应符合《桥梁用结构钢》（GB/T 714-2015）、《优质碳素结构钢》（GB/T 699-2015）和《低合金高强度结构钢》（GB/T 1591-2018）及相关规范的规定。

（4）钢材保护涂装：桥梁外露钢结构如支座预埋钢板、防撞护栏钢件等均应做除锈防腐处理，防腐工作应在施工准备阶段完成。钢材表面除锈质量等级Sa3.0级，表面粗糙度Rz70～100μm。防腐施工、质量控制、验收应按照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）、《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T 722-2008）执行。

该工程三主孔上部结构采用钢拱肋结构，拱肋、吊杆锚箱及横撑、斜撑部分采取长效型涂装方案，防腐年限按20年考虑。

2 施工工艺流程

（1）平整场地，确保场地清洁平坦，并进行便道的修筑整理。

（2）进行主墩基桩位置的精确定位放样，依据测量数据进行基础施工平台的搭建，安装桩基施工设备，包括钻机和支撑设备，并针对基桩进行质量检验和无破损检测。

（3）进行主墩部分的墩身与承台和盖梁部分的施工。

（4）进行临时支墩部分的施工搭设，主要为贝雷架搭设，需通过预压来减轻非弹性变形幅度。

（5）进行拱脚及端横梁部分的现浇施工。

（6）进行系杆和中横梁的预制与安装施工，并进行湿接头的浇筑，在保证混凝土强度达到九成以上后进行中横梁的张拉以及系杆、端横梁预应力束的张拉。

（7）进行拱肋钢管的吊装和风撑安装施工，并进行拱肋钢管混凝土的灌注施工。

（8）进行吊杆外钢管、管内吊索安装，需要确保钢管混凝土凝固强度超九成后予以吊杆的第一次预应力张拉。

（9）支架拆卸清除之后吊装预制中横梁，并对中横梁预应力束进行张拉施工。

（10）对桥梁工程的现浇层、铺装层与护栏的安装施工，主要为桥面系部分施工[1]。

3 钢管系杆拱桥混凝土施工前的控制要点

3.1 严格审查技术方案

（1）项目参建单位所申报的施工组织设计与预应力钢管系杆拱桥相关设计方案与系杆、端横梁施工设计方案。

（2）工程项目所涉及中横梁部分的预制施工与混凝土现浇施工方案。

（3）钢管拱部分的制作与安装以及防腐处理方面的施工设计方案。

（4）钢管拱部分的混凝土浇筑施工工艺流程与具体方案。

（5）钢管系杆拱桥桥面部分板的施工设计图纸与施工方案。

（6）钢管系杆拱桥混凝土材料配合比相关设计方案以及针对混凝土材料配比进行检测试验报告的检查。

（7）针对钢管系杆拱桥施工阶段挠度计算和具体检测控制方案。

（8）混凝土浇筑方案与预应力张拉施工方案。

（9）工程项目施工进度规划方案。

所有质量监理关键点均需要通过工程项目总监理工程师全部仔细审核与批准后方可由施工单位开展施工，需监理总工程师与其他施工各单位管理层以及技术人员、施工人员共同参与审核[2]。

3.2 严格进行原材料质量查验

施工前材料到达公司货场后，需要经过自检、专检、复验合格且需要得到监理同意方可入库。入库后的材料不得随意运出和挪作它用。

（1）材料自检。在材料到达指定位置后，材料供应商应将发运清单和本批次钢材的试验检测报告和质量证明书一并提供给仓库管理员进行自检。自检内容主要是核对发运清单、质量证明书、检测报告是否齐全、材料外包装是否有损、核对钢板数量、规格、材质与采购清单中是否一致。

（2）材料专检。由质检人员使用专业检验设备及工具对材料进行检验，钢板表面质量是否满足国家标准和技术规范要求，钢板规格、材质、炉批号、数量是否与质量证明书及发运清单一致。专检一般规定：①当钢板表面有锈蚀、麻点或者划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许的负偏差值的1/2；②钢材及加工缺陷的修补步骤如下：当表面局部的麻坑或者伤痕深度为0.3～1mm时，可磨修匀顺；深度超过1mm时，应在补焊后磨修匀顺；③钢材局部边缘的层状裂纹深度不超过5mm时，气刨修补后，砂轮修磨匀顺。

（3）材料复检。由质检人员通知总包、监理、业主代表对材料化学成份、力学性能进行复验，并出具试验报告，对首次试验不合格的材料进行加倍数量复验，如加倍复验后仍不合格则与供应商协调进行退换处理。整个取样过程中需要通知监理及业主代表现场见证切割过程和炉号移植。外观、产品标识和几何尺寸符合后，按照规程规定的抽检方案和内容予以执行。

（4）材料的检验频次。①钢板材料检验频次：按照同一厂家、同一材质、同一板厚、同一出厂状态每10个炉批号抽检一组试件。②焊接材料检验频次：焊接材料按其生产批号逐批抽样复验；首次使用的焊接材料应进行化学成分和熔敷金属力学性能检验。连续使用的同一厂家、同一型号的焊接材料，实芯焊丝逐批进行化学成分检验，焊剂、药芯焊丝、焊条逐批进行熔敷金属力学性能检验。③材料的检验项目：钢板材料化学成分和力学性能检验；焊接材料化学成分和熔敷金属力学性能检验。

4 钢管系杆拱桥混凝土施工质量监理要点

4.1 支架体系施工监理要点

钢管系杆拱桥支架施工必须严格依据相关施工方案要求进行，所有支架及基础部分施工都必须进行精确的受力计算和检验，确保系杆施工所承载的荷载以及挠度能够达到相关道路等级标准要求，并合理设置跨径[3]。

该工程主桥上部结构采用下承式钢管混凝土系杆拱，跨径为60m+80m+60m。系杆拱采用先梁后拱施工，弦管内采用自拱脚顶升施工方法填充C50自密实补偿收缩混凝土，拱肋支架有钢管焊接成格构式柱式支架和纵向桁架组成整个拱肋支架体系。对于承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，横梁采用双拼2I30a工字钢，单根 工 字 钢A=61.22cm2，g=48.1kg/m，I=8950cm4，i=12.1cm，W=597cm3。荷载标准值P=18.1/2=9.05t=90.5kN，q=2×48.1/100=1.0kN/m，满足要求。

4.2 拱脚与端横梁施工监理要点

拱脚与端横梁施工是难点之一，尤其拱脚位置的钢筋较为密集，由于带有劲性骨架和预埋筋、端横梁钢筋以及系梁预应力筋，因此，对钢筋安装和混凝土浇筑施工有着较高的难度系数。所以，实际施工监理时，一方面需要注意对拱脚与端横梁预埋筋以及孔道的精确定位，另一方面则需要注意对混凝土振捣施工的严格监查，避免发生空洞问题[4]。

4.3 拱肋与风撑部分施工监理要点

对于拱肋与风撑部分的监理主要集中在相关配件的制作和安装施工方面：

（1）需要注重对钢管拱施工文件内容的严密审查，制作过程中需对拱肋分段线性、端面尺寸和节点精度进行重点监督；

（2）选取具有相关钢结构加工制作资质的企业作为合作方，并严格进行钢管拱制作过程的检查，参建方须制定材料加工、焊接质量管理制度及质检体系，并安排专门的督导进行现场施工检查；

（3）严格进行钢板等原材料的质量检验及成品探伤检测，依据施工现场的实际情况，采用合适的运输方式，本工程项目中，拱肋组装于胎架上进行，采用长线放样，满足至少3个相邻吊装节段按1:1放样的要求，胎架表面设拱肋轮廓线、轴线、角尺线、水平线、吊杆定位线、横撑定位线以及节段端口检查线等标志，并按设计要求设置吊点、扣点。拱肋节段安装时，用全站仪对桥面控制点及拱顶测控点进行全过程跟踪测量，发现存在偏位及时调整纠正，考虑到安装支架为钢管格构组成，存在一定的弹性及非弹性竖向变形，安装高程较控制高程高出1cm左右为宜。在构件安装到位后，吊钩松吊力至15%左右，但不脱钩，待构件与临时支架充分联结后（焊接牢固）方能脱钩[5]。

4.4 中横梁与系杆施工监理要点

依据该工程项目相关设计标准，并结合预制与现浇施工方法来设计系杆与中横梁部分的施工流程。系杆部分主要运用了现浇方式，针对拱脚位置进行现浇施工，其余部分则采取预制的方法，在施工现场就近选择场地进行预制，包括中横梁部分施工。

预制施工重点放在吊杆预埋件位置，监理人员需要仔细进行吊杆预埋件的测量，以保证后续安装施工的精确对接。

首先，须进行支架搭设，完成后方可开始系杆与中横梁的安装施工，其中需注意系杆安装施工之前对高程与预拱度要进行严密检查和严格控制；其次，是依据施工现场选择与之相匹配的浮吊与汽吊安装方案进行吊装施工；再次，需重点关注中横梁与系杆混凝土的浇筑施工监理，由于该工程项目的系杆长度较长，而中横梁的方量相对较大，所以必须保证混凝土浇筑的连续性，在混凝土初凝之前完成此部分施工[6]。

最后，针对系杆与应力施工需进行分次张拉，中横梁部分预应力施工需按照一般要求调整顺序，先对横梁部分进行张拉，其余部分则需在拱肋与系杆达到一定标准受力系数后，进行张拉。

4.5 钢管混凝土配置的监理要点

对于钢管混凝土配制方面的监理，一方面需注重混凝土选材的监理，该工程项目选取高性能微膨胀混凝土，主要以早强型水泥作为主体部分，其初凝时间约为8～12h。另一方面需注意集料的选取和配比试验，确保粗细集料在质量和粒径方面能够满足工程项目所要求的标准[7]。

5 结束语

综上所述，钢管系杆拱桥所涉及的施工技术较为复杂，整体施工难度较大，需对各个环节的各项参数与受力系数进行严格把控，且其质量控制关键点较为繁杂，质量监理难度较高。因此，需根据工程项目实际结构特点合理设计各环节的施工流程，且在施工过程中要对各项质量关键点进行严格监理，才能确保桥梁的整体施工质量。