簡支拱跨高速公路施工關(guān)鍵技術(shù)

趙曉宇

（石家莊市京昆高速公路京石運營中心，河北石家莊 050000）

1 工程概況

某橋梁工程為一座跨高速公路的簡支拱橋，系梁采用單箱雙室預應(yīng)力箱形截面，跨中系梁的頂部和底部寬度分別為15m 和13m，拱腳部分梁底和梁頂加寬，系梁端部與拱腳一并澆筑，選用的是強度等級為C55的纖維混凝土。邊腹板和中腹板的厚度分別為55cm 和40cm，拱腳位置處做加厚處理。拱座預應(yīng)力筋選用精軋螺紋鋼，金屬波紋管，設(shè)置兩道拱肋，17對吊桿。該簡支拱橋由于上跨高速公路，經(jīng)研究后，決定系梁采用支架上分段澆筑的方法施工，拱肋在系梁與支架上拼裝合龍。本文對簡支拱跨高速公路施工關(guān)鍵技術(shù)展開分析。

2 簡支拱跨高速公路施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系梁施工技術(shù)

2.1.1 現(xiàn)澆支架

（1）支架施工前，需要先對地基基礎(chǔ)做相應(yīng)處理，清除軟弱土體，若遇到泥漿池，則應(yīng)挖除后換填。通過動力觸探的方法，對地基的承載力作現(xiàn)場檢測，超過200kPa為合格，承載力過低應(yīng)換填夯實，直至達標為止。地基處理后要立即施工支架基礎(chǔ)，避免基底長時間暴露。

（2）支架基礎(chǔ)采用的是強度等級為C30 的混凝土，根據(jù)設(shè)計要求，基礎(chǔ)高度為1.0m，寬度為2.0m，基礎(chǔ)上下配置鋼筋網(wǎng)片，按15cm 的間距布設(shè)網(wǎng)格?；哟怪遍_挖，土模一次澆筑成型，當基礎(chǔ)強度達到設(shè)計要求的80%以上，便可安裝支架。

（3）本工程采用碗扣式支架，應(yīng)確保材料的質(zhì)量符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定要求。拼裝支架前，先對立桿放樣，此項工作由專業(yè)的測量小組負責，準確測放出梁體的中心線及底座的十字線，采用彈墨線的方法標示，按照測放的位置擺放底座，隨后調(diào)整立桿的垂直度并扣緊碗扣[1]。首層橫、立桿全部安裝就位后，按照上述方法安裝第二層，達到最頂層后，設(shè)剪刀撐，加裝上托座。

（4）支架從中間位置處開始安裝，逐步向兩側(cè)推進，立桿垂直的偏差控制在±7.0mm 以內(nèi)，絲桿外露的高度不得超過30cm，以20cm 為宜。支架上鋪方木時，要測放出基準點，并對絲桿的長度加以調(diào)節(jié)，使方木的頂面達到設(shè)計標高。剪刀撐的寬度為4.5m，連續(xù)設(shè)置，凈距控制在4.0m[2]。

（5）支架采用鋼管立柱，由螺旋焊管現(xiàn)場制作而成，柱頂與柱腳均設(shè)置加勁鋼筋，其中柱頂?shù)募觿配摻钆c樁頂分配梁相連接，柱腳的加勁鋼筋則與擴大基礎(chǔ)相連接。為避免立柱在系梁施工過程中出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，用槽鋼作為連接系設(shè)置在立柱間。高速公路兩側(cè)的支架立柱在安裝的過程中，采用整體吊裝的方法，作業(yè)區(qū)內(nèi)設(shè)置護欄，確保行車安全。

（6）由工字鋼以組焊的方式制作樁頂分配梁，為便于運輸，采用分段的方法制作，運至現(xiàn)場后，連接成整體，通過間斷焊縫，與立柱牢靠連接。安裝分配梁時，應(yīng)選擇車流量相對較小的時段，并將高速半封閉，在確保車輛通行的前提下，保證施工安全。

（7）安裝貝雷梁主桁架前，要先作預拼裝，根據(jù)吊裝階段拼裝貝雷片，用吊機轉(zhuǎn)運、起吊。桁架施工要臨時封閉高速公路，其間安排專人疏導交通，保證車輛的正常通行；底模分配梁為定型工字鋼，施工過程中要加以保護，避免損傷，按貝雷梁節(jié)點位置擺放，縱向的安裝間距控制在75cm，通過U 形螺栓與橫架連接固定[3]。在安裝跨高速公路區(qū)域內(nèi)的支架頂?shù)啄７峙淞簳r，要對公路臨時封閉，以此來確保施工安全。

（8）在支架上鋪設(shè)厚度為5.0cm 的腳手板，作為施工平臺，外側(cè)搭設(shè)防護欄，高度不低于1.2m，跨越公路區(qū)域內(nèi)的增設(shè)厚度為1.2cm 的竹膠板，對支架頂部外側(cè)做封閉圍擋，避免施工時雜物掉入高速公路車道內(nèi)。當支架成型之后，在跨高速公路區(qū)域的支架底部，用厚度1.2cm 的竹膠板和方木懸掛做全封閉處理，避免材料、工具等掉入公路。支架可在箱梁現(xiàn)澆體系轉(zhuǎn)換后拆除，按照與安裝時相反的順序拆除，先拆高速公路以外的區(qū)域，再拆跨公路的部分。拆除時，要封閉高速公路，保證施工安全。

2.1.2 安裝支座

（1）使用吊機吊裝支座，通過人工輔助的方式，調(diào)整支座的軸線位置，借助鋼楔塊調(diào)整支座標高，就位后，確保支座地面與墊石之間有2.0～3.0cm左右的空隙。選用角鋼支座灌漿模板，內(nèi)部空心尺寸要略大于支座每邊，并用密封條將底面與墊石接觸面封嚴，防止?jié){液滲漏。

（2）支座下部與錨栓孔空隙，采用重力灌漿法施工，灌漿從支座的中心部位向四周推進，直至全部灌滿為止。正式灌注前，要計算灌漿量，確保實際灌注量與計算值的誤差在允許范圍內(nèi)[4]。

（3）灌漿完畢后，待強度達到20MPa，可將模板與鋼楔塊拆除，若發(fā)現(xiàn)存在漿液滲漏的情況，則應(yīng)及時補漿。當梁體混凝土澆筑完畢后，可將支座連接鋼板與螺栓及時解除。

2.1.3 模板制安

（1）系梁模板為木模板，用鋼骨架加固，提高模板的整體穩(wěn)定性，避免澆筑混凝土時，模板變形影響系梁質(zhì)量。

（2）在支架上制作安裝底模，先將內(nèi)外模在地面預制好，通過吊機起吊就位。安裝側(cè)模的過程中，搭設(shè)腳手架，以免模板移位。要確保模板表面清潔、平整，相鄰模板的接縫部位使用膩子刮平，抹光，模板內(nèi)表面均勻涂刷脫模劑。

（3）端模板的結(jié)構(gòu)形式與側(cè)模相同，制作過程中，要確保波紋管和鋼筋的位置準確，模板的接縫部位要做密封處理，防止混凝土澆筑時，出現(xiàn)漿液滲漏的情況。

2.1.4 安裝鋼筋

（1）鋼筋加工前，先做表面處理，去掉油污、鐵銹，并用調(diào)直機將鋼筋調(diào)直。正式安裝前，要檢查鋼筋的品種、規(guī)格、數(shù)量等，看是否與設(shè)計要求相符，確認無誤后，便可按照操作規(guī)程的規(guī)定要求安裝鋼筋。

（2）將運至現(xiàn)場的半成品鋼筋，按照設(shè)計要求，綁扎成型，確保鋼筋的位置正確、保護層的厚度足夠，扎絲的端頭不得伸入保護層中，骨架要綁扎牢固，避免澆筑混凝土時松動移位。為使保護層的厚度達標，可在鋼筋與模板間加裝墊塊，并與鋼筋扎緊，錯開布設(shè)，構(gòu)件底面的墊塊數(shù)量應(yīng)符合規(guī)范要求，即每平方米不少于4個[5]。

（3）采用焊接的方式連接縱向鋼筋，將接頭布置在承受應(yīng)力最小的部位，以分散的方式布置，同一截面內(nèi)的受力鋼筋接頭數(shù)量及截面積，應(yīng)與現(xiàn)行規(guī)范標準的規(guī)定要求相符。

2.1.5 預應(yīng)力管道

（1）系梁預應(yīng)力束選用的是高強度、低松弛鋼絞線，金屬波紋管制孔，群錨系統(tǒng)。安裝波紋管前，要抽樣檢查，看各項技術(shù)指標是否與規(guī)定要求相符。

（2）安裝過程中，確保波紋管各部位的偏差均在規(guī)定范圍內(nèi)，不得超出。在對波紋管接長時，選用大一號的同型波紋管，長度控制在30～50cm，用密封膠帶將接長管兩端封好，避免漿液滲漏。

（3）采用鋼筋網(wǎng)格對波紋管定位，以焊接的方式將定位網(wǎng)片與主體鋼筋連接固定，焊好后，由專人檢查確認合格，方可進入下道工序。波紋管的走向按圖紙放樣，曲線段波紋管安裝時，要對彎點和拐點準確控制，抽檢合格后，對定位箍筋加密。安裝預應(yīng)力管道與鋼筋發(fā)生沖突時，可將鋼筋挪位，確保管道與設(shè)計要求相符。系梁拱腳位置處的豎向預應(yīng)力筋選用精軋螺紋鋼筋，每兩根在底部以鋼管相連通，在頂板上壓漿。

2.1.6 混凝土澆筑

（1）系梁混凝土的強度等級為C55，初凝時間在8h以上，坍落度控制在140～180mm，要有良好的和易性，便于泵送。摻入高效減水劑，提高混凝土的耐久性。

（2）混凝土在拌和站集中生產(chǎn)，由泵車將拌制好的混凝土輸送至澆筑點。采用縱向分段、同步澆筑，斜向水平分層，逐步推進的方法施工。橫向按照先中間后兩邊對稱同步的順序澆筑。

（3）沿著系梁腹板中心線的方向布設(shè)下料點，為避免混凝土離析，采用溜槽輔助，輸送泵軟管口對準溜槽出料，控制好下料，避免對波紋管造成直接沖擊。每個點位一次性布料的厚度應(yīng)控制在40cm 以內(nèi)。需要注意的是，不得將下料點布設(shè)在拱腳和支座處。

（4）采用插入式振動棒對拱腳、實體段、腹板以及內(nèi)箱底板等區(qū)域的混凝土進行振搗，確?；炷撩軐?。振搗完畢后，應(yīng)及時按照現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定要求，采取包裹、澆水等方法養(yǎng)護混凝土，使混凝土構(gòu)件保持濕潤，避免早期裂縫。養(yǎng)護期間，要控制好混凝土內(nèi)外溫差，不得超過15℃。

2.2 鋼管拱施工技術(shù)

2.2.1 施工準備

在工廠內(nèi)將鋼管拱的拱肋分段加工，最長節(jié)段為13.1m。要做好鋼管拱節(jié)段進場驗收工作，對相關(guān)資料仔細檢查，包括鋼管拱的材質(zhì)證明、焊縫探傷報告、出廠合格證等。同時還要對鋼管拱的數(shù)量，拱肋斷面尺寸、弧長，焊縫的外觀質(zhì)量、吊桿孔尺寸、配件等全面檢查，確認合格后，便可對拱肋節(jié)段現(xiàn)場吊裝。

2.2.2 拱肋吊裝

（1）拱肋現(xiàn)場吊裝的過程中，要明確吊裝順序，確保吊裝作業(yè)順利完成。采用汽車吊吊裝拱肋，吊裝前，要檢查汽車吊的工作狀態(tài)，看是否良好，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，不得帶病作業(yè)，引起發(fā)生故障造成安全事故。

（2）按照吊裝順序，將拱肋節(jié)段與橫撐，對稱擺放在系梁兩側(cè)的橋面上，留出一定寬度的通道，以3.0～4.0m 左右為宜。根據(jù)拱肋和橫撐的重心位置，焊接臨時吊耳，并確定吊裝鋼絲繩的長度，保證起吊的垂直度，避免偏斜。對鋼管立柱頂部的圓弧托板準確定位，牢靠固定。吊裝開始前，要做好質(zhì)量、安全技術(shù)交底，確保吊裝安全、有序開展。

（3）鋼管拱合龍節(jié)段加工時，預留10cm 余量，合龍前，對合龍口的長度精確測量，按要求切割后，打磨成坡口，按左右幅分別安裝合龍節(jié)段，確保施工時的氣溫在15±5℃[6]。吊裝作業(yè)時，由專人負責現(xiàn)場指揮，避免節(jié)段發(fā)生碰撞。

2.2.3 拱肋節(jié)段焊接

（1）每安裝好一節(jié)拱肋后，用碼板臨時固定，臨時焊接后，安裝下一節(jié)段。為確保鋼管拱的整體穩(wěn)定性，每安裝一節(jié)臨時固定后，要做永久性焊接并焊接橫撐，直至合龍。

（2）在對拱肋節(jié)段永久性焊接的過程中，可從拱腳向拱頂，以對稱的方式焊接接頭，為防止拱肋變形，拱管接口處對稱施焊。拱肋節(jié)段與橫撐焊接時，先焊對接環(huán)縫，不少于三道，焊好后，將用于臨時連接的碼板割除，將焊縫打磨平整，采用無損探傷檢測技術(shù)，測試焊接質(zhì)量，確認合格后，便可安裝瓦罐。

（3）拱頂合龍段吊裝就位后，按上述臨時固定的方法將節(jié)段鎖定，隨后從兩側(cè)拱腳位置處向拱頂永久性焊接，操作方法同上，作業(yè)時的氣溫以10～20℃為宜[7]。

2.3 拱肋混凝土頂升

鋼管混凝土泵送施工中，從拱腳位置處，向拱頂連續(xù)頂升，泵送一次到頂。為避免混凝土泵送時，發(fā)生堵管的情況，施工前，要先用清水對泵管潤濕。

2.3.1 原材料準備

（1）選用42.5#普硅水泥，進場后抽樣檢驗，確認質(zhì)量及性能合格后，方可使用。

（2）細骨料選用級配良好的中粗砂，確保有害物質(zhì)的含量在規(guī)范允許范圍內(nèi)；粗骨料采用5～25mm 連續(xù)級配碎石，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。

（3）外加劑選用微膨脹高效防裂抗?jié)B劑，摻和料為粉煤灰。

2.3.2 泵送頂升施工

（1）按照設(shè)計圖紙的要求，鋼管拱混凝土采取如下順序施工：先左右幅上弦管，再下弦管。當前一次泵送混凝土的強度達到設(shè)計強度80%以上，方可進行下一次泵送。

（2）鋼管拱弦管灌注孔布設(shè)在拱腳位置處，拱頂最高處布設(shè)出漿孔，灌注孔用高壓管制作而成。施工過程中，同一根弦管內(nèi)的混凝土泵送一次性頂升到位。借助混凝土輸送泵從低向高頂升，利用混凝土的自重達到密實要求。由4臺地泵，分別從4個拱腳處對稱灌注。

（3）在氣溫相對較低的時間段開展鋼管拱混凝土灌注，施工前，要檢查并潤濕泵送，防止堵管。壓注混凝土時，由專人負責指揮四臺地泵的操作人員，確保協(xié)調(diào)一致，達到左右幅對稱的目標。采用高壓慢速，確保緩慢、勻速泵送，料斗內(nèi)的混凝土不得低于容積的2/3，以免進入空氣，影響質(zhì)量。

（4）混凝土頂升過程中，由專人負責檢查，頂升至隔艙板附近時，可以使用小錘敲打排氣孔附近的弦管、腹板，以便順利排氣[8]。混凝土從排氣管冒出后，可停止頂升，將排氣口封好，關(guān)閉截止閥即可。泵送頂升時，可按天氣情況，在弦管、腹板表面澆水降溫。

3 結(jié)語

簡支拱橋跨高速公路施工是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，一方面要保證拱橋的質(zhì)量達標，另一方面要避免施工過程對高速行車造成影響。為此，作業(yè)人員應(yīng)掌握施工關(guān)鍵技術(shù)，并在實際工程中加以合理運用，確保簡支拱橋跨高速施工保質(zhì)、保量、按時完成。