鋼管混凝土系桿拱橋施工

高　舫

摘要:本文對(duì)鋼管混凝土系桿拱橋施工中經(jīng)常出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了剖析,詳細(xì)地闡述了科學(xué)、實(shí)際、有效的防治對(duì)策。

關(guān)鍵詞:鋼管混凝土;系桿拱;施工;難題;對(duì)策

1 引言

近年來(lái),鋼管混凝土系桿拱橋以其跨度大、結(jié)構(gòu)輕、造型美、 省建材等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于公路工程。但該橋型技術(shù)復(fù)雜,施工難度大,已經(jīng)暴露和潛在的問(wèn)題還很多,亟待廣大工程技術(shù)人員在實(shí)踐中不斷探討和完善,本文將結(jié)合工程實(shí)踐就有關(guān)問(wèn)題做 簡(jiǎn)要闡述。

2 鋼管混凝土系桿拱橋施工技術(shù)難題及對(duì)策

2.1 支承系統(tǒng)

2.1.1 功能

系桿拱橋支承系統(tǒng)宜選用WDJ齒碗扣型多功能支架,該系統(tǒng)具有支架豎向組合微調(diào)功能,主要以工具支架和特制微調(diào)座組成。

2.1.2 地基處理

WDJ齒碗扣型多功能支架必須搭設(shè)在經(jīng)處理的堅(jiān)實(shí)地基上,地基須高出原地面0.5~0.8m,做好防水,避免雨季浸泡。在立桿底部鋪設(shè)墊層和安放底座,墊層可采用厚度≥20cm的混凝土或厚度≮10cm的鋼筋混凝土或厚度≮5cm的木板。

2.1.3 預(yù)壓

支架使用前須全程預(yù)壓,不能以一孔預(yù)壓取得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)推概全橋。靜壓5d(120h)以上及達(dá)到沉降穩(wěn)定狀態(tài)2d(48h)以上,沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn):24h沉降不超過(guò)1mm。

2.2 主拱肋拱軸線控制系統(tǒng)

2.2.1 以激光照準(zhǔn)和精密測(cè)標(biāo)組成定位系統(tǒng);監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為拱肋的線形變化、拱腳位移和拱腳沉降。

2.2.2 建立測(cè)量控制網(wǎng)

在每節(jié)拱肋端頭設(shè)置固定的測(cè)量控制點(diǎn),控制點(diǎn)設(shè)在拱肋中線位置。施工放樣及檢查都采用全站儀進(jìn)行,每架設(shè)一節(jié)段拱肋,對(duì)全部控制點(diǎn)都要進(jìn)行觀測(cè)。此外,對(duì)拱座的偏位進(jìn)行觀測(cè)。鋼管拱對(duì)溫度,特別是日照影響非常敏感。為了減少溫度和日照對(duì)線形控制的影響,標(biāo)高的測(cè)量包括合攏時(shí)間都安排在凌晨。

2.2.3 施工控制

在扣索塔架頂部設(shè)有扣、錨索調(diào)整裝置千斤頂,通過(guò)改變扣索的張力,并采用在拱段之間的內(nèi)法蘭盤接頭處抄墊鋼板的方法,來(lái)實(shí)現(xiàn)拱段接頭標(biāo)高的調(diào)整(跨徑較小的拱肋可利用WDJ支撐系統(tǒng)高度及其豎向微調(diào)功能實(shí)現(xiàn))。

設(shè)置臨時(shí)橫撐固定拱肋。每架設(shè)一節(jié)拱肋,就利用鋼管拱的橫聯(lián)鋼管臨時(shí)焊接固定上下游拱肋,特別是在合攏段基肋端一定要設(shè)置臨時(shí)支撐。

在焊接拱肋接頭外包板時(shí),對(duì)稱布置的焊縫,采用成雙 焊工對(duì)稱施焊,這樣可使各焊縫所引起的變形相抵消;非對(duì)稱焊縫,先焊縫少的一側(cè),這樣可使先焊的焊縫變形部分抵消。

為保證鋼管拱在吊裝過(guò)程中的橫向穩(wěn)定性,在每吊裝一節(jié)段拱肋時(shí),采用通過(guò)對(duì)稱設(shè)置兩道浪風(fēng)繩來(lái)調(diào)整和控制拱段就位中線位置,減少拱肋自由長(zhǎng)度,增大橫向穩(wěn)定?？刂评孙L(fēng)繩長(zhǎng)度基本相同。

2.3 設(shè)計(jì)高性能膨脹混凝土的三個(gè)問(wèn)題

混凝土施工可按一般高性能混凝土設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配制強(qiáng)度計(jì)算,不必計(jì)算后將強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)作為配制強(qiáng)度,關(guān)鍵在于施工配合比的施工現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比,將其確定為定值。

混凝土是采用鋼管中頂升灌注,粗骨料在頂升過(guò)程中不能因自身重力而下落,否則會(huì)造成頂升壓力過(guò)大而失敗。在設(shè)計(jì)混凝土配合比過(guò)程中碎石應(yīng)稍微呈懸浮狀態(tài),不能下沉。所以該種混凝土的砂率可提高一些。

許多工程實(shí)踐認(rèn)為鋼管混凝土設(shè)計(jì)為微應(yīng)力時(shí),限制膨脹率28天內(nèi)應(yīng)控制在(2~6)×10-4的范圍內(nèi)是合理的。

2.4 主拱肋鋼管的拼裝

2.4.1 鋼管拱肋的制作

鋼管拱主弦管直徑>600mm采用螺旋焊管。宜選用具有CAD加工設(shè)計(jì)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)的廠家;單元階段制造好后在工廠進(jìn)行平面和立面組拼檢查;螺旋焊管彎曲成型在中頻彎管機(jī)上進(jìn)行,采用埋弧自動(dòng)焊;腹板安裝采用CO2氣體保護(hù)焊;單元階段焊接完成后,若與理論線形不符,可用“火工矯正法”矯正。鋼管拱單元階段制好后運(yùn)至工地組焊成吊裝段,運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng),最后用跨墩龍門吊機(jī)或其它起重設(shè)施將吊裝段吊上橋組裝。為便于調(diào)整拱肋預(yù)埋段制造、溫度引起的偏差,鋼管制造在工廠時(shí),拱腳預(yù)埋段與拱中段之間預(yù)留80mm調(diào)整量;拱肋合攏鎖定溫度為10~15℃。

2.4.2 鋼管拱肋單元構(gòu)件的防護(hù)

預(yù)拼成型的安裝節(jié)段必須對(duì)接口進(jìn)行地面預(yù)接和必要的技術(shù)處理,拱肋每一個(gè)吊裝階段之間采用內(nèi)法蘭連接,法蘭間可抄墊鋼板進(jìn)行微調(diào);單元制造階段之間采用臨時(shí)外法蘭連接。

2.4.3 鋼管拱肋的懸拼

拱肋吊裝采用懸拼和扣掛施工。拱肋作完后,首先在制作場(chǎng)地進(jìn)行預(yù)拼,合格后方可吊裝。拱肋吊裝前應(yīng)安裝好拱腳臨時(shí)鉸,懸拼過(guò)程中允許拱肋繞鉸轉(zhuǎn)動(dòng)。每吊裝一個(gè)階段除安裝好橫撐及臨時(shí)橫撐外還要設(shè)置橫向浪風(fēng)索。以利調(diào)整拱軸線和保證橫向穩(wěn)定。兩階段接頭端面先用螺栓對(duì)接,安裝合攏段前應(yīng)預(yù)先通過(guò)扣索調(diào)整拱肋橫向位置,然后再安裝拱頂合攏段。兩條拱肋全部合攏后,再全面校核一次拱軸線坐標(biāo),并調(diào)整至誤差容許范圍內(nèi)。再對(duì)焊主拱鋼管、燒掉螺栓,用加勁鋼板補(bǔ)焊拱肋鋼管接頭,以保證受力連續(xù)。用鋼管焊接封死拱腳臨時(shí)鉸,澆注拱座預(yù)留槽口C50混凝土,形成無(wú)鉸鋼管桁架拱,待拱腳混凝土達(dá)到強(qiáng)度后拆除扣索;泵送壓注填充管內(nèi)C50微膨脹混凝土。

2.4.4 跨徑較小的橋梁可用WDJ支撐系統(tǒng)配合吊車、攬繩完成拱肋組拼。

2.5 波紋管堵塞

系桿拱橋橫梁、系梁多為群錨后張預(yù)應(yīng)力混凝土,于是防治波紋管堵塞,避免鋼鉸線局部拉伸率、應(yīng)力超標(biāo)是施工中不容忽視的大問(wèn)題。對(duì)此我們的預(yù)防措施是:

波紋管固定后,將半硬性塑料管穿入波紋管內(nèi),其外徑小于波紋管內(nèi)徑8~10mm,長(zhǎng)度大于波紋管長(zhǎng)4~6m;指派專人,在澆筑混凝土過(guò)程中不停抽動(dòng)塑料管至混凝土澆筑完畢;抽出塑料管,清除其表面灰漿,擦凈備用。抽動(dòng)半硬性塑料管法,可從根本上解決波紋管堵塞問(wèn)題。

2.6 支座墊石鋼板懸空

預(yù)埋支座墊石鋼板下混凝土懸空,既影響下部結(jié)構(gòu)受力,又危害上部結(jié)構(gòu)荷載均勻傳遞和受力平衡,也就是說(shuō),出現(xiàn)這種現(xiàn)象是很危險(xiǎn)的,其主要原因是混凝土在澆筑流動(dòng)過(guò)程中,預(yù)埋鋼板下的氣體無(wú)法排除,形成了空洞,為避免該現(xiàn)象的發(fā)生,可在鋼板中心用電鉆打一個(gè)直徑5mm的“排氣孔”,澆筑預(yù)埋鋼板處混凝土?xí)r,濃水泥漿由“排氣孔”冒出即可。

2.7 空腹式端橫梁澆筑工藝

端橫梁為封閉式變斷面空心梁,其施工有兩種方法:一種方法是采用木?；蚱渌淮涡孕灸?不考慮翻番周轉(zhuǎn),此類模板只側(cè)重考慮其強(qiáng)度,滿足混凝土幾何尺寸需要即可;另一種方法是采用鋼?；蚱渌芍苻D(zhuǎn)性芯模,澆筑混凝土?xí)r在梁頂預(yù)留“天窗”,待拆除芯模后再二次澆筑混凝土,將天窗堵死,但應(yīng)注意兩期混凝土的結(jié)合牢固問(wèn)題。

2.8 鋼管混凝土“緊箍效應(yīng)”落空

由于施工工藝和混凝土收縮,混凝土總是無(wú)法完全充滿鋼管,使得“緊箍效應(yīng)”無(wú)法實(shí)現(xiàn),混凝土達(dá)不到三軸壓縮的理想效果。防治該問(wèn)題的一般方法有兩種:

預(yù)防。微膨脹混凝土隨著齡期增長(zhǎng),混凝土的收縮仍然不可避免,為防止這類問(wèn)題發(fā)生,在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),在添加UEF微膨脹劑的同時(shí)增添“聚丙烯腈纖維”。

處置。待混凝土大于28d齡期后,用小錘對(duì)拱肋進(jìn)行全面敲擊檢查,發(fā)現(xiàn)空隙,則確定準(zhǔn)確位置,鉆孔并壓注環(huán)氧樹(shù)脂水泥漿進(jìn)行補(bǔ)救。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼管混凝土系桿拱橋施工中需要研究的問(wèn)題還很多,這就需要我們廣大工程技術(shù)人員積極探索,不斷完善,使這一先進(jìn)技術(shù)在公路交通設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮更大作用。