大跨度鋼筋混凝土歐式坦拱橋頂推技術實踐

魏巧云 溫以波 茲延君 齊建忠

[摘要] 隨著我國城市化的逐步推進，鋼筋混凝土拱橋結(jié)構(gòu)形式越來越多地出現(xiàn)在道路建設中。但在軟弱地基上建造鋼筋混凝土拱橋具有一定的難度，需要嚴格控制其兩端橋臺的變形量，以保證拱橋安全。本文對如何在軟弱地基上控制其兩端橋臺的變形量進行了分析研究。

[關鍵詞] 軟弱地基；砼拱橋；頂推卸載；節(jié)能環(huán)保

[中圖分類號] TU445.462；TU448.34[文獻標志碼] A[文章編號] 1003-1324（2012）-04-0080-03

在我國橋梁系列中，拱橋作為一種古老的橋式以其跨越能力大、承載能力高、可用地方材料、造價經(jīng)濟、養(yǎng)護維修費用少、造型美觀等特有的技術優(yōu)勢而成為建筑歷史最悠久、競爭力較強，并且常盛不衰、不斷發(fā)展的橋梁形式。

本文中結(jié)合我單位施工的聊城利民路徒駭河鋼筋混凝土拱橋施工技術經(jīng)驗，對鋼筋混凝土拱橋頂推施工技術進行了分析研究，并且實踐證明該技術取得了良好的應用效果，經(jīng)查新該技術為國內(nèi)首例。

1 工程概況

聊城市利民路徒駭河五跨鋼筋混凝土拱橋座落在黃河沖積平原上，長188m，寬35m，各跨的矢高比為1/10，屬典型的歐式風格坦拱橋。橋墩為薄壁空心橋墩，不承受水平力，全部水平推力由兩端橋臺和阻滑板承受，設計允許變形量每端為5mm，如何防止橋臺發(fā)生過量變形是確保橋梁安全的相當重大的技術難題。施工中采用了大跨度拱圈卸載、落架技術，安全可靠，創(chuàng)造性地解決了圖紙中所要求的將拱圈的水平荷栽“對稱、均勻”地傳遞到大橋兩端橋臺、阻滑板（或重力式橋臺）上。通過預壓對兩端橋臺及臺后阻滑板進行“頂推”，使橋臺與阻滑板后地基擠壓密實并承受預壓力以增大橋臺后方的抗推能力，提高拱橋的安全儲備。

2 施工工藝

2.1 工藝流程

施工準備→安裝監(jiān)測儀器→安裝并調(diào)試計算機中心機房及頂推設備→頂推施工→橋臺基礎二次注漿、間隔縫澆筑混凝土。

2.2 工藝原理

在鋼筋混凝土拱橋拱圈合攏達到設計強度后，采用數(shù)臺數(shù)控油壓千斤頂通過橋臺與阻滑板之間的間隔縫，同時對兩端橋臺及阻滑板實施頂推。通過提前施加的水平推力，使阻滑板后的地基土更加密實，使兩端橋臺向河中心產(chǎn)生一定的變形量，并通過橋臺基礎壓密注漿施工時預留下的注漿孔實施二次壓力注漿，從而大大提高了橋臺及阻滑板抵抗水平推力的能力，確保變形量控制在設計要求范圍內(nèi)。

同時，頂推施工過程，通過控制千斤頂?shù)挠嬎銠C中心機房，以及埋設于阻滑板內(nèi)的位移傳感器、百分表實施全過程的施工監(jiān)控量測，對變形量及水平推力實行雙控，凡一項指標達到設計要求，頂推施工即可完成。

3 具體實施過程

3.1 施工準備

1）拱橋的臺后阻滑板施工完畢，且阻滑板的混凝土強度達到設計要求的100%。在阻滑板施工過程中，要埋設好位移傳感器。阻滑板的臺后回填土分層回填至設計標高。

2）拱橋的各跨按照要求進行合攏，且各個合攏段的混凝土強度達到設計強度的100%，合攏處混凝土彈性模量達到100%。

3.2 安裝監(jiān)測儀器及頂推設備

（1）在拱橋邊跨的跨中、1/4跨位置，以及其它中間跨的跨中位置設置好豎向變形位移計（采用百分表進行測量），如圖2；橋墩及橋臺與阻滑板之間已設置好的水平位移計與橋臺上面設置好的豎向位移計，如圖3。

（2）為確保頂推過程中各頂推千斤頂在計算機中心機房的控制下實施聯(lián)動，必須進行安裝前的調(diào)試。調(diào)試的內(nèi)容有：千斤頂?shù)妮敵龉β始靶谐獭⒂吐?、油路接頭、回油機構(gòu)動作的靈敏可靠性、油壓表、控制線路等。

3.3“頂推”施工

頂推工作是按照分級加載、循環(huán)逐步的方式進行施工。在每一級頂推前，首先測量出橋墩、橋臺、阻滑板相對位移、應力原始初步數(shù)據(jù)，在每級頂推力施加完畢后，進行這一級頂推的位移、應力測量，并與原始數(shù)據(jù)進行比對、分析。經(jīng)確認后，方可進行下一級頂推。如此循環(huán)下去，直至頂推完成為止。

1）加載步驟

（1）準備完畢后，先根據(jù)安裝在千斤頂上的精密壓力表調(diào)試油路設置油壓和輸出油壓的關系，先空載后負載。

（2）按照提前制定的加載分級方案加載，每一級之間間隔2～4小時。輸出油壓到達指定數(shù)值后停止，進行測量。每級加載必須在全部監(jiān)測點的變形測量結(jié)果出來后進行。

（3）當其中一側(cè)橋臺總位移到達設計要求數(shù)值或者單個千斤頂累計頂推力達到設計要求的推力時則停止該側(cè)橋臺的頂推力，而另一側(cè)則繼續(xù)頂推直至達到總位移到達設計要求數(shù)值或者單個千斤頂累計頂推力達到設計要求的推力時為止。

2）監(jiān)測與分析

確保橋梁工程結(jié)構(gòu)安全的關鍵是全過程監(jiān)測頂推對橋臺、阻滑板的影響變化情況，及時、準確的測量各級加載后的變形量，并與分析計算值比較，及時反饋指導設計和施工。主要監(jiān)測的內(nèi)容參見表1。

3）頂推完成后的工作

（1）頂推完成后，立即進行澆筑頂推間隔縫處的混凝土。支設模板時，要注意保護千斤頂、油壓管。

（2）后澆帶要采取高標號混凝土澆筑，要摻入適量混凝土膨脹劑。

（3）當后澆混凝土強度達到標準強度的100%時，方可撤除千斤頂，再澆筑上剩余的后澆帶部分。

（4）在澆筑后澆帶混凝土后，要立即著手橋臺的注漿工作。注漿的目的：補充因頂推而造成的橋臺與地基之間的空隙，采用42.5水泥：水：水玻璃=1：0.6：0.06拌制。

4 結(jié)束語

就軟弱地基上的拱橋采用重力式橋臺和普通阻滑板相比較而言，運用頂推工藝并采用普通阻滑板的設計方案，可節(jié)約鋼筋混凝土使用量、減少土方開挖回填量以及不設置抗水平位移的圍護樁等。拱橋的頂推施工工藝運用到具體工程中，既可以提高拱橋的安全儲備，預防橋梁建成后因橋臺變位所引起的病害，還可以對拱橋工程因橋臺變位所引起的橋體質(zhì)量危害進行有效的處置，創(chuàng)造更大、更廣泛的社會經(jīng)濟效益。

作者簡介魏巧云，（1961—），女，工程師，大學學歷，從事工程管理工作。