分析橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋技術(shù)

孫勇 孫小勇

摘 要：以某項(xiàng)目工程實(shí)例為研究背景，對(duì)橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋技術(shù)實(shí)踐要點(diǎn)進(jìn)行研究。先是從系桿拱鋼管混凝土拱肋技術(shù)方案選擇對(duì)方案確定的內(nèi)容進(jìn)行論述，其次在詳細(xì)地分析了橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋技術(shù)操作工藝，希望論述后，可以給此類工程提供幫助。

關(guān)鍵詞：橋梁下承式;系桿拱鋼管;混凝土;拱肋技術(shù)

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 工程概況

某橋梁工程中的108#墩和109#墩為兩側(cè)主墩，其處在同一個(gè)半徑為1 200 m的圓曲線上。橋梁工程的正常行駛方向和河道存在70°的夾角，主橋中布置有1孔96 m的平行系桿拱橋，其拱肋橫截面為啞鈴型鋼管，高3 m，由鋼板（16 mm）和鋼管（16 mm×1 000 mm）所組成。拱肋腹板內(nèi)部和上下弦管全部使用C55的無(wú)收縮混凝土進(jìn)行填充。系梁的主要結(jié)構(gòu)為單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面，鋼管混凝土拱肋是整個(gè)結(jié)構(gòu)的懸掛模板，具體的施工方式為先拱后梁的方式[1]。

2 橋梁下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋主要施工環(huán)節(jié)分析

2.1 確定施工方案

因?yàn)樵摌蛄涸谑┕ぶ?，直接受到下部河道的通航能力的影響，所以上部結(jié)構(gòu)的施工需要按照先拱后梁的方式來(lái)進(jìn)行，但是拱肋安裝應(yīng)該對(duì)比如下方案再確定合適方案。

（1）方案一：拱肋中段整體提升的方法。該方式應(yīng)該設(shè)置臨時(shí)碼頭才能完成整個(gè)施工環(huán)節(jié)，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拱肋中部拼接處理，且要利用浮船來(lái)將其運(yùn)輸?shù)酱沟醯奈恢蒙?，并且使用提升系統(tǒng)到達(dá)規(guī)定的位置上，進(jìn)行合攏拼接施工。

優(yōu)點(diǎn)：一是能夠?qū)崿F(xiàn)工期控制，上、下部分的施工不會(huì)產(chǎn)生干擾影響;二是線型更加精確，因?yàn)槭褂弥Ъ苁┕し绞?，工程難度較低，線型可以控制;三是僅占用航道一次，一天時(shí)間即可完成。

缺點(diǎn)：拼裝拱肋初期投入大量的資金和工期。比如安全防護(hù)、設(shè)備租賃、場(chǎng)地費(fèi)用等方面。

（2）方案二：采用纜索吊的方法。把拱肋總計(jì)分成2組，每組有5段，主要從兩岸對(duì)稱進(jìn)行安裝施工。

優(yōu)點(diǎn)：一是能夠節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)的拼裝時(shí)間，各段拱肋在預(yù)制廠內(nèi)市場(chǎng)加工拼裝，然后再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工;二是可以有效地降低現(xiàn)場(chǎng)組拼工作量，很多工作都是在制作廠內(nèi)進(jìn)行;三是節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)的空間，并不需要設(shè)置臨時(shí)場(chǎng)地進(jìn)行施工。

缺點(diǎn)：一是工期過(guò)長(zhǎng)，支架搭設(shè)難度高且技術(shù)要求高，不能提前開始施工，在承臺(tái)部分結(jié)構(gòu)施工后才能進(jìn)行;二是工藝難度高，纜索吊裝階段還要確定吊索線型、扣索拼裝各個(gè)部分都要進(jìn)行錨固施工等，數(shù)據(jù)精度要求高且難以控制質(zhì)量;三是成本過(guò)高，且要實(shí)現(xiàn)多次河道占用[2-3]。

（3）方案三：采用浮吊安裝法。首先在岸邊清理一定區(qū)域作為臨時(shí)施工長(zhǎng)度，把各個(gè)節(jié)段拱肋分別組裝施工，然后利用浮船運(yùn)輸?shù)揭?guī)定的位置，進(jìn)而可以從岸邊來(lái)進(jìn)行逐步安裝施工。

優(yōu)點(diǎn)：一是工期非常短，上、下結(jié)構(gòu)可以同時(shí)施工;二是成本非常低，租賃設(shè)備、場(chǎng)地費(fèi)用都可節(jié)約;三是工藝簡(jiǎn)單且難度低，工程質(zhì)量水平較高。

缺點(diǎn)：安裝施工階段，要設(shè)置必要的防護(hù)裝置，橫撐安裝時(shí)應(yīng)該保證質(zhì)量和穩(wěn)定性合格。進(jìn)行全面分析論證，通過(guò)浮吊進(jìn)行安裝效果最佳，技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性較為優(yōu)越。即先進(jìn)行拱肋兩端系梁節(jié)段1（1'）現(xiàn)澆段和拱腳預(yù)埋段的施工，節(jié)段1和節(jié)段1'長(zhǎng)度均為15 m，然后就能夠開始進(jìn)行支架安裝施工，中間大節(jié)段部分的鋼管拱要在制作廠內(nèi)進(jìn)行分段施工，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體吊裝。其中，鋼管拱混凝土結(jié)構(gòu)使用固定泵四趾同時(shí)向上提升，系梁則主要是掛籃懸臂方式，整體吊裝到拱肋水平長(zhǎng)度51 m，重量約170 t。

2.2 節(jié)段1和拱腳施工

（1）支架樁基、冠梁施工。吊桿張拉施工開始前，此時(shí)的系桿拱結(jié)構(gòu)部位上的風(fēng)撐、拱肋和系桿等荷載全部都施加到支架縱梁的結(jié)構(gòu)位置上，然后傳輸?shù)戒摴軜渡?。鋼管樁支架一般都需要插入到水中，支架?yīng)該應(yīng)用鋼管樁（A235鋼）施工，以提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求。經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)算分析之后，保證鋼管樁進(jìn)入到持力層8.4 m就能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求。振沉支墩鋼管樁階段，應(yīng)該考慮到地層條件、承載性能等方面來(lái)合理確定打入深度，保證每個(gè)鋼管樁承載性能不低于600 kN。所有鋼管樁施工后，就要開始搭設(shè)簡(jiǎn)易工作臺(tái)和塔吊，保證冠梁施工結(jié)束后組合成為整體結(jié)構(gòu)形式。

（2）搭設(shè)支架。對(duì)于鋼管樁支墩來(lái)說(shuō)，選擇使用聯(lián)合貝雷架連續(xù)梁的形式來(lái)搭設(shè)支架結(jié)構(gòu)。橫橋向應(yīng)該設(shè)置7根鋼管樁，間隔距離處于2 m～2.5 m之間;縱向在系梁、標(biāo)準(zhǔn)段、系梁漸變段都要設(shè)置一排鋼管樁，然后使用16#槽鋼和剪力撐使組合成為整體結(jié)構(gòu)形式，并且要應(yīng)用工字鋼作為配梁結(jié)構(gòu)安裝到貝雷架上。在分配梁上布置方木，同時(shí)在上層需要鋪設(shè)一層竹膠板，以12.6#槽鋼為剪力撐。

（3）采用科學(xué)合理的方式來(lái)進(jìn)行支架變形量的監(jiān)測(cè)，同時(shí)進(jìn)行加載試驗(yàn)，保證其安全性達(dá)標(biāo)。因?yàn)橄盗?以及1'所對(duì)應(yīng)的前半部分為單箱雙室的結(jié)構(gòu)形式，后半部分則為實(shí)心箱梁形式，中間過(guò)渡應(yīng)用的是2.5 m的過(guò)渡段，整體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度尺寸為15 m。拱腳部分的實(shí)體箱梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為預(yù)應(yīng)力箱梁形式，其是按照分兩次澆筑方式，在二期恒載達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，開始第二次澆筑施工[4-5]。

2.3 對(duì)兩端邊拱肋鋼管進(jìn)行對(duì)稱安裝

現(xiàn)澆系梁上部要開展支架搭設(shè)的情況下，同時(shí)要進(jìn)行拱肋鋼管支架的預(yù)拼施工，根據(jù)工程的具體規(guī)定，應(yīng)該合理的設(shè)置定位撐結(jié)構(gòu)，然后以對(duì)稱的方式來(lái)開展兩側(cè)邊拱鋼管結(jié)構(gòu)的安裝施工，并且要安裝1號(hào)K撐與風(fēng)纜，保證拱肋線形達(dá)到設(shè)計(jì)方案要求。

2.4 對(duì)中間大節(jié)段鋼管拱進(jìn)行整體吊裝

（1）合理選擇拼裝場(chǎng)地。因?yàn)楸敬喂こ讨械?08#墩的右側(cè)有一塊30 m寬、100 m長(zhǎng)的場(chǎng)地，能夠達(dá)到正常的拼裝施工要求。在工廠進(jìn)行鋼管拱預(yù)制結(jié)束后，要分成七段來(lái)進(jìn)行運(yùn)輸，按照施工順序逐步放置大支墩側(cè)邊。在放置后，要預(yù)留寬度為8 m的車道，保證后續(xù)施工吊車可以順利進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)。在其他的位置上方式錨具、拱腳、系桿等部件，同時(shí)還要確定鋼筋加工場(chǎng)地。

（2）拼裝支墩。充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)的交通運(yùn)行狀態(tài)和地形特點(diǎn)，采用地面臥拼腮紅方式來(lái)進(jìn)行拱肋的組裝施工?？傆?jì)需要布置臨時(shí)支墩28個(gè)，節(jié)段下部應(yīng)該設(shè)置兩個(gè)支墩，其高度尺寸為1 m。按照拱肋分段放置，總計(jì)需要設(shè)置支墩（1 m×0.5 m×4 m）有14個(gè)。為了能夠使得拱肋線形達(dá)到要求，要按照要求在地面放線，并且要在吊桿桿上下位置上布置控制點(diǎn)。拱肋兩側(cè)都應(yīng)該焊接限位部件，保證拼裝支架穩(wěn)定性合格。采用三維坐標(biāo)方式，測(cè)量且確定拱肋線形、高程等方面的數(shù)據(jù)。

（3）拼裝中間段拱肋。每個(gè)鋼管拱肋都需要分解成為7個(gè)節(jié)段，在鋼管拱按照要求運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)之后，要使用吊車把鋼管直接捆綁到支墩的頂部，吊裝偏差不能超過(guò)20 mm。吊裝到規(guī)定的位置上，采取人工方式進(jìn)行微調(diào)處理，確保安裝精度合格。然后要檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的安裝質(zhì)量，明確現(xiàn)場(chǎng)焊接施工工藝、設(shè)備條件和材料等，保證焊接質(zhì)量合格。拼裝焊接施工階段，要嚴(yán)格按照焊接評(píng)定報(bào)告來(lái)進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變動(dòng)過(guò)大，應(yīng)該重新評(píng)定，否則禁止焊接。

2.5 安裝系桿和吊桿

把系梁施工中的臨時(shí)支架全部拆除，然后開始進(jìn)行安裝施工。之后，拱肋上下結(jié)構(gòu)垂直方向都應(yīng)該設(shè)施鋼絲繩裝置，將系桿索拉住，然后開始進(jìn)行張拉施工，并且要開展灌漿施工，防止系桿結(jié)構(gòu)受到自重影響而導(dǎo)致下垂的問題。該橋梁工程中總計(jì)需要設(shè)置吊桿20對(duì)，按照尼爾森體系設(shè)置。在拱肋安裝后，要開展系桿索的安裝施工。

2.6 預(yù)埋件設(shè)置

首先是便橋基礎(chǔ)的搭設(shè)，這點(diǎn)對(duì)于后續(xù)的操作影響很大，因此應(yīng)對(duì)其高度重視。在河岸區(qū)域進(jìn)行基坑的開挖，使其進(jìn)行到強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖的深度以后，即應(yīng)將片石回填其中，并對(duì)其實(shí)施壓實(shí)以及混凝土的澆筑，以最終形成橋臺(tái)結(jié)構(gòu)。通常情況下，橋臺(tái)基礎(chǔ)上需要架設(shè)4片貝雷梁，其上還應(yīng)焊接橫向槽和防滑板，這樣基礎(chǔ)性的設(shè)置才算基本完成。前期的準(zhǔn)備工作完成以后，即可按照既定的設(shè)計(jì)程序進(jìn)行吊裝施工，整個(gè)的操作務(wù)必要保持穩(wěn)定有序，各個(gè)部分都應(yīng)有精細(xì)嚴(yán)格的控制。預(yù)埋件也應(yīng)按照既定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，同時(shí)鋼絞線也應(yīng)符合具體的施工要求，且應(yīng)保持穩(wěn)定有序的推進(jìn)速度。立模的設(shè)置以及波紋管的穿接都應(yīng)確保前后銜接，而后是系桿梁及橫梁錨墊板的設(shè)置，這些完成以后則是端模方面的操作，此處應(yīng)謹(jǐn)防漏漿情況的出現(xiàn)，通?？稍趥?cè)模與底模拼接區(qū)域設(shè)置海綿條予以防范。以下預(yù)埋件在具體施工中應(yīng)高效精細(xì)地設(shè)置：①處在系桿以及橫梁張拉等區(qū)域的錨墊板;②排漿孔的有序布設(shè)，這點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按照既定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施;③對(duì)于吊桿來(lái)說(shuō)，通常應(yīng)使其有效固定，同時(shí)還應(yīng)精確控制每個(gè)下導(dǎo)管的平面位置以及垂直度，這樣后續(xù)的施工推進(jìn)才會(huì)更為穩(wěn)定高效。

3 結(jié)語(yǔ)

橋梁是我國(guó)非常重要的交通基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，在橋梁施工中應(yīng)用下承式系桿拱鋼管混凝土拱肋施工技術(shù)，可以大大提升施工效率、縮短工期，保證工程質(zhì)量合格。經(jīng)過(guò)本文的橋梁施工案例分析可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用該技術(shù)實(shí)施階段，要嚴(yán)格控制各個(gè)施工要點(diǎn)，加強(qiáng)各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)督與管理，同時(shí)需要合理的計(jì)算確定各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，確保各項(xiàng)施工技術(shù)全部合格，為橋梁工程質(zhì)量的全面提升打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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