分節(jié)架設(shè)拱肋、分兩次連續(xù)泵送的下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工工法

1、. 分節(jié)架設(shè)拱肋、分兩次連續(xù)泵送的下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工工法 一前言鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用已有60多年的歷史，但在我國(guó)起步較晚，直到1990年，我國(guó)才建成第一座鋼管混凝土系桿拱橋四川旺蒼大橋（凈跨115米的下承式系桿拱公路橋），自此以后在我國(guó)發(fā)展迅猛。鋼管混凝土受壓時(shí)，由于鋼管對(duì)核心混凝土的套箍作用，使得核心混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力，而內(nèi)填混凝土又有效的增加了鋼管管壁的局部穩(wěn)定性，從而使鋼管和混凝土既發(fā)揮了各自的特長(zhǎng)，又形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使得這種組合材料具有強(qiáng)度高、塑性和韌性好、耐疲勞、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)。系桿拱橋因結(jié)構(gòu)形式跨度、建橋處的水文、地質(zhì)地形

2、地貌等因素的不同，施工方法各異，我們?cè)谑∈写髽蚴┕ぶ?，采用在縱梁上搭設(shè)分離式支墩并分節(jié)吊裝架設(shè)鋼管拱肋和從拱腳往上分兩次將混凝土連續(xù)泵送入鋼管拱內(nèi)的施工方法，獲得了成功，經(jīng)過(guò)總結(jié)和提高，形成本工法。二工法特點(diǎn)1 鋼管拱分小節(jié)段加工，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝成較長(zhǎng)節(jié)段，并分次吊裝于分離式支墩上，在空中焊接成型，空中焊接量小，縮短工期，且分離式支墩所用輔助器材少，易于搭設(shè)和拆除，節(jié)省費(fèi)用，縮短工期。2無(wú)需大型吊裝設(shè)備，費(fèi)用低。3拱肋線形較易控制。4拱肋內(nèi)混凝土密實(shí)度較好，質(zhì)量容易保證。三適用范圍 本工法適用于拱肋離地面不高，橋下無(wú)水或水面不寬、地基條件較好的公路、鐵路下承式無(wú)風(fēng)撐鋼管混凝土系桿拱橋的施工，同時(shí)對(duì)

3、有風(fēng)撐是或中承式、上承式系桿拱橋的施工，也可部分參照使用。四工藝流程及操作要點(diǎn) （一）工藝流程梁底部支架的搭設(shè)及預(yù)壓 梁部鋼筋綁扎及其內(nèi)預(yù)埋管道的安裝和拱腳段拱肋節(jié)的安裝 立模澆注縱梁和端橫梁混凝土并第一批預(yù)應(yīng)力張拉 澆注中橫梁及其兩邊部分橋面板混凝土并第一批預(yù)應(yīng)力張拉 搭設(shè)分離式支墩并分節(jié)吊裝架設(shè)拱肋成型 拱內(nèi)混凝土的壓注 安裝并張拉吊桿 縱梁、橫梁預(yù)應(yīng)力第二批張拉 橋面合攏段混凝土的澆筑及人行道挑壁混凝土的澆筑 吊桿調(diào)索（張拉） 拆除梁底部支架 拱肋的防腐涂裝。（二）操作要點(diǎn) 1梁底部支架的搭設(shè)及預(yù)壓。支架應(yīng)根據(jù)其所承受的荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行力學(xué)檢算，確保支架有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。搭設(shè)

4、前，整平場(chǎng)地（有水處可降水或?qū)Я鳎┎簩?shí)，地基密實(shí)度應(yīng)滿(mǎn)足支架受力要求。用全站儀和經(jīng)緯儀放出支架立桿位置控制線（點(diǎn)），開(kāi)挖溝槽，放入支架立桿下分散力用的枕木（方木）或預(yù)制的鋼筋混凝土條（塊），回填溝槽并使之密實(shí)，確保枕木（方木）或預(yù)制的鋼筋混凝土條（塊）穩(wěn)固。開(kāi)挖溝槽時(shí)，位置控制準(zhǔn)確，溝槽底標(biāo)高用水準(zhǔn)儀嚴(yán)格控制在允許誤差（或立桿可調(diào)節(jié)范圍）以?xún)?nèi)。支架搭設(shè)時(shí)，再檢查枕木（方木）或預(yù)制鋼筋混凝土條（塊）頂?shù)臉?biāo)高，如不符合要求時(shí)進(jìn)行調(diào)整。按已放出的支架立桿控制線（點(diǎn)）和支架設(shè)計(jì)圖進(jìn)行支架的搭設(shè)。按設(shè)計(jì)要求的預(yù)壓荷載對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓采用就地取的土（砂）裝編織袋來(lái)進(jìn)行加載，預(yù)壓時(shí)間為48h（從加載完

5、畢起計(jì)）。預(yù)壓完成標(biāo)志：沉降基本穩(wěn)定，且每天（24h）沉降時(shí)不大于2mm。在加載過(guò)程中及時(shí)觀察，每天早、中、晚各觀察一次，觀測(cè)數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，預(yù)壓完畢后及時(shí)調(diào)整支架的沉降量。2梁部鋼筋的綁扎及其內(nèi)預(yù)埋管道的安裝和拱腳段拱肋節(jié)的安裝。支架預(yù)壓完畢前，墩支座應(yīng)安裝完畢，以加快施工進(jìn)度。支座安裝應(yīng)用儀器控制，確保位置及標(biāo)高準(zhǔn)確。在已鋪設(shè)的底模上用全站儀準(zhǔn)確放出梁的邊線、軸線及縱梁吊桿預(yù)埋管的中心點(diǎn)，確保鋼筋、波紋管特別是吊桿預(yù)埋管位置的準(zhǔn)確，波紋管和吊桿預(yù)埋管應(yīng)固定牢固。 先綁扎梁部鋼筋，后綁扎拱腳鋼筋。梁部鋼筋應(yīng)在梁部直接綁焊，不提倡先綁扎好再吊裝。 應(yīng)按設(shè)計(jì)要求綁扎拱腳鋼筋，吊裝拱腳段拱肋節(jié)，并用

6、儀器控制，使之位置準(zhǔn)確，并固定牢固。3 立模澆注縱梁和端橫梁混凝土并第一批預(yù)應(yīng)力張拉。 縱梁混凝土宜從中間向兩邊澆注。因混凝土方量大，宜用泵送混凝土?；炷琳駬v時(shí)，振動(dòng)棒不宜傷及波紋管，以免波紋管破裂漏漿，給后續(xù)施工造成困難?？v梁和中橫梁交接面，應(yīng)用模板封閉。模板接縫處夾海綿條，模板宜涂刷脫模劑，以保證混凝土外觀質(zhì)涂刷脫模劑，以保證混凝土外觀質(zhì)量。拱腳處因鋼筋較密，應(yīng)仔細(xì)澆注和振搗，確保拱腳處混凝土密實(shí)。拱箱頂部鋼板在澆注完其內(nèi)混凝土后再焊接封閉，以利其內(nèi)混凝土的澆注和振搗?？v梁和端橫梁的預(yù)應(yīng)力張拉的開(kāi)始時(shí)間，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的其混凝土達(dá)到的強(qiáng)度及齡期雙向控制。第一批預(yù)應(yīng)力應(yīng)按設(shè)計(jì)要求的順序和行程

7、加載，并按施加力和伸長(zhǎng)量雙向控制。出現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。4 澆注中橫梁及其兩邊部分橋面板混凝土并第一批預(yù)應(yīng)力張拉 此處的部分橋面板，為中橫梁兩邊（順橋向）一定距離內(nèi)的橋面板，寬度由設(shè)計(jì)給出。立模前，將縱梁和中橫梁交接處模板拆除，并將該面鑿毛處理，澆注混凝土前，用水浸濕。在縱梁和端橫梁第一批預(yù)應(yīng)力張拉完畢前，應(yīng)支立中橫梁和橋面板除與縱梁連接處的模板以外其他模板，并綁扎完畢此部分橋面板鋼筋，以加快施工進(jìn)度，張拉完畢后，封閉剩余模板，綁扎剩余的橋面板鋼筋。支立所要澆筑的部分橋面板側(cè)模，澆注混凝土。其他要點(diǎn)同3中述。 5搭設(shè)分離式支墩并分節(jié)吊裝架設(shè)拱肋成型在中橫梁第一批預(yù)應(yīng)力張拉完畢前，應(yīng)在縱梁上完成

8、分離式支墩的搭設(shè)，以加快施工進(jìn)度。吊裝架設(shè)的每?jī)晒?jié)段接口處設(shè)一支墩，支墩應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度，為增加其穩(wěn)定性，橫橋向兩邊和順橋向拱腳側(cè)用纜風(fēng)繩拉緊。支墩上縱橋向放置方木，在方木上橫橋向放置工字鋼，工字鋼上放置千斤頂。支墩的高度，應(yīng)使該處拱肋的設(shè)計(jì)標(biāo)高在千斤頂?shù)目烧{(diào)高度以?xún)?nèi)。支墩頂應(yīng)搭設(shè)工作平臺(tái)，作為架設(shè)拱肋準(zhǔn)確就位及空中焊接作業(yè)用。平臺(tái)邊應(yīng)搭設(shè)防護(hù)欄桿和安全網(wǎng)，以保證空中作業(yè)的安全。分節(jié)吊裝拱肋前，應(yīng)在地面完成拱肋小節(jié)段的拼組，拼組完畢后的每一較長(zhǎng)節(jié)段，線形符合設(shè)計(jì)要求。拼組時(shí)，拱肋應(yīng)脫離地面足夠的高度，以便小節(jié)段接口底有足夠的焊接空間，為了節(jié)省材料和材料的重復(fù)使用，拱肋節(jié)段下可用方木垛搭設(shè)臨

9、時(shí)分離式支架，水平拼組為佳。方法為：小節(jié)段用吊車(chē)吊到臨時(shí)支架上，用吊車(chē)結(jié)合千斤頂、撬棒調(diào)節(jié)其位置和標(biāo)高，用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀控制，線形與設(shè)計(jì)一致時(shí)，焊接每?jī)尚」?jié)段之間的接口，完畢后，撤離吊車(chē)并對(duì)焊縫探傷。拱肋吊裝宜選在氣溫較低時(shí)進(jìn)行（因溫度高時(shí)拱肋伸長(zhǎng)較大），順序應(yīng)為先兩邊后中間，最后為中間合攏段。每一節(jié)段就位時(shí)，用2臺(tái)經(jīng)緯儀和1臺(tái)水準(zhǔn)儀結(jié)合長(zhǎng)卷尺，控制此節(jié)段的軸線、標(biāo)高、里程與設(shè)計(jì)一致。每一節(jié)段吊裝準(zhǔn)確就位后，橫橋向兩邊用纜風(fēng)繩拉緊固定，接口臨時(shí)鎖固，至合攏段吊裝合龍成型后，在支墩上完成拱肋的空中焊接，再撤走合攏段吊車(chē)（其他節(jié)段接口鎖定后吊車(chē)即可撤走），并對(duì)焊縫探傷。6。拱內(nèi)混凝土的壓注鋼管拱肋

10、的設(shè)計(jì)，多為柔性拱?；炷翂鹤⑶?，計(jì)算出拱肋在壓注過(guò)程中的理論變形情況，決定是否采用扣索調(diào)節(jié)?？缍炔淮蟮墓袄撸瑝鹤⑦^(guò)程中變形不大，加之混凝土壓注完畢的變形恢復(fù)及吊桿張拉后的變形，一般不設(shè)扣索。壓注前，也應(yīng)計(jì)算出第二次壓注孔的位置，第一次壓注孔一般設(shè)在拱腳位置1.5-2.0m處。壓注孔處設(shè)壓注插管，與拱肋焊接，與混凝土泵管法蘭聯(lián)結(jié)，與拱肋成30傾角。拱頂設(shè)2排漿（氣）管，高度以能使拱頂混凝土密實(shí)為度（給拱頂增加的壓強(qiáng)p=hv;h-排漿（氣）管高度，v-混凝土的容重），一般高度以1-1.5m，直徑以2025cm為宜。 壓注開(kāi)始前，移走支墩上拱肋底的千斤頂，使拱肋在壓注過(guò)程中豎向處于自由狀態(tài)。從拱腳

11、兩邊對(duì)稱(chēng)壓注，至第二次壓注孔以下1m左右時(shí)停止壓注，關(guān)閉第一次壓注孔，換至第二個(gè)壓注孔繼續(xù)對(duì)稱(chēng)壓注，要求接管迅速，盡量縮短時(shí)間。排漿（氣）孔冒出混凝土后，穩(wěn)壓2-3min，再短暫壓注，再穩(wěn)壓，如此4-5次，關(guān)閉第二次壓注孔，停止壓注。24h后割除壓注插管及排漿（氣）管，并將拱肋上其口用原割去的鋼板焊接封閉.壓注時(shí)間宜選在氣溫較低時(shí)進(jìn)行,以免混凝土坍落度的損失、混凝土泵堵管以及混凝土特別是拱內(nèi)混凝土的凝結(jié)速度加快,給壓注作業(yè)造成困難。壓注過(guò)程中,應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的坍落度、泵送壓力，用錘擊法觀測(cè)混凝土到達(dá)的位置及密實(shí)情況，全過(guò)程監(jiān)測(cè)拱的線形變化及變形情況，出現(xiàn)異常情況及時(shí)處理。混凝土應(yīng)為微膨脹混凝

12、土，以補(bǔ)償混凝土的收縮。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比拌料，坍落度一般為18-20cm。按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行x射線檢測(cè)混凝土密實(shí)度，有空隙處壓漿填充。分離式支墩不予拆除，并在拱肋下搭設(shè)其防腐涂裝工作臺(tái)支架或吊架。7吊桿的安裝張拉工作臺(tái)的搭設(shè)。搭設(shè)的防腐支架或吊架可作為安裝吊桿的上作業(yè)平臺(tái)，梁部底支架作為吊桿安裝及張拉的下作業(yè)平臺(tái)。拱內(nèi)混凝土壓注完畢即可安裝吊桿。用吊車(chē)通過(guò)吊環(huán)鉤住吊桿上錨頭，吊至拱肋預(yù)埋管正下方，用手拉葫蘆配合將吊桿上錨頭穿過(guò)拱肋預(yù)埋管，安裝偏轉(zhuǎn)裝置和上端螺母。將吊桿下錨頭穿過(guò)縱梁預(yù)埋管，安裝偏轉(zhuǎn)校正裝置和下端螺母。安裝吊桿上、下減震器。 待拱內(nèi)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按設(shè)計(jì)要求的批次、順序、張拉

13、應(yīng)力對(duì)吊桿進(jìn)行張拉，同一縱梁的兩根要同步、對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，張拉數(shù)據(jù)應(yīng)詳細(xì)記錄。 安裝吊桿防水罩、錨具保護(hù)罩。8縱梁、橫梁預(yù)應(yīng)力第二批張拉 張拉要點(diǎn)同第一批張拉。9橋面合攏段混凝土的澆筑及人行道挑臂混凝土的澆筑 這兩個(gè)工序可以顛倒或同時(shí)進(jìn)行，視施工情況方便而定。 合攏段澆筑前，應(yīng)對(duì)其底模再次頂緊，因澆筑中橫梁這道工序包括中橫梁兩邊部分的橋面板內(nèi)容，因這部分橋面板混凝土收縮，在澆注合攏段時(shí)，混凝土漿滲入收縮的縫隙，影響橋面板底混凝土的外觀質(zhì)量。同時(shí)應(yīng)拆除完已澆的部分橋面板的側(cè)模、鑿毛并清理干凈。 人行道挑臂和橋面合攏段混凝土澆筑，同一般混凝土施工，不再述。10吊桿調(diào)索（張拉） 待橋面合攏段和人行道挑臂混

14、凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按設(shè)計(jì)要求對(duì)吊桿第三次張拉調(diào)索，要點(diǎn)同7中所述。11.拆除梁底部支架。拆除過(guò)程應(yīng)注意安全。12.拱肋的防腐涂裝 表面的清理：將拱肋表面油污、混凝土、焊疤等清理干凈，并用打磨機(jī)除銹，凹陷大于2mm的，用專(zhuān)用樹(shù)脂加入120%200%填料調(diào)成不可流動(dòng)的糊狀物進(jìn)行刮填至表面光滑流暢，要求附著牢固，固化后打至光順流暢。 按選擇的防腐涂裝工藝進(jìn)行施工。要求表面光滑，顏色均勻，起到防腐效果。五主要材料（見(jiàn)表1） 主要材料 表1 序號(hào) 材料名稱(chēng) 單位 數(shù)量 說(shuō)明1 支架（墩）桿件 t 視具體情況而定2 20工字鋼 根 2根/支墩 長(zhǎng)度同拱肋寬水平投影3 鋼絲繩 根 1 直徑長(zhǎng)度按吊裝方案定

15、4 10纜風(fēng)繩 根 5根/節(jié)口 長(zhǎng)度視具體情況定5 枕木 根 視梁部底支架圖而定6 方木 m3 視組拼小節(jié)段數(shù)量及支架（墩）情況定六主要機(jī)械機(jī)具（見(jiàn)圖2）主要機(jī)械機(jī)具表 表2 序號(hào) 名稱(chēng) 型號(hào)規(guī)格 數(shù)量 說(shuō)明 1 罐車(chē) 6 m3 4臺(tái) 2 裝載機(jī) 950B 1臺(tái) 3 混凝土攪拌機(jī) 強(qiáng)制式 JDY500 3臺(tái) 4 吊車(chē) 12t、20t、50t 各一輛 5 混凝土泵 HBT60A-1406 3臺(tái) 其中一臺(tái)備用 6 電焊機(jī) 直流 3臺(tái) 7 電焊機(jī) 交流 8臺(tái) 8 鋼筋切割機(jī) 2臺(tái) 9 鋼筋彎曲機(jī) 2臺(tái) 10 千斤頂 普通油壓 2臺(tái)/支墩 噸位按拱肋分節(jié)重計(jì)算選用 11 千斤頂 YCW400-200

16、4臺(tái) 12 千斤頂 YCW250-200 3臺(tái) 13 千斤頂 YCW280-200 1臺(tái) 14 千斤頂 YDC240Q 1臺(tái) 15 油泵 ZB4/500 3臺(tái) 16 油泵 ZB10/320-4/800 1臺(tái) 17 手拉葫蘆 20t 3個(gè)/拱肋接口 18 手拉葫蘆 2t 1個(gè) 19 手拉葫蘆 1t 12個(gè) 20 卷?yè)P(yáng)機(jī) 5t 4臺(tái) 21 水泵 揚(yáng)程60m 4臺(tái) 22 焊縫探傷儀器 1臺(tái) 23 測(cè)拱內(nèi)混凝土密實(shí)度儀器 1臺(tái) 七勞動(dòng)力組織（見(jiàn)表3）勞動(dòng)力組織 表3序號(hào) 作業(yè)組 主要工作內(nèi)容 人數(shù) 技術(shù)人員 技工 普工1 技術(shù)組 施工組織設(shè)計(jì) 測(cè)量定位、標(biāo)高控制 6 2 資料管理、質(zhì)量把關(guān)2 實(shí)驗(yàn)組

17、混凝土配合比設(shè)計(jì)、混凝土強(qiáng)度 實(shí)驗(yàn)、預(yù)應(yīng)力筋及錨具 5 6 2 試驗(yàn)、焊縫探傷、拱內(nèi) 混凝土密實(shí)度檢查、原材料試驗(yàn)3鋼筋組 鋼筋加工與綁扎制作和安裝 1 4 20 制作安裝預(yù)應(yīng)力筋及管道4模板架子組 搭設(shè)支架墩、制作安裝拆除模板 2 12 205 混凝土組 混凝土的拌制、運(yùn)輸灌（壓）注、 1 15 30 搗固養(yǎng)護(hù) 6張拉組 吊桿、梁體預(yù)應(yīng)力筋的安裝張拉及壓漿 1 8 7拱肋組 拱肋小節(jié)段拼組、吊裝架設(shè)、焊接 2 6 八質(zhì)量要求1 混凝土配合比除滿(mǎn)足強(qiáng)度要求外，拌制的混凝土還要有較好的和易性、流動(dòng)性、 坍落度滿(mǎn)足要求。2 鋼筋、模板、水泥、粗細(xì)骨料、預(yù)應(yīng)力筋、吊桿、張拉千斤頂、油泵、壓力表、錨具

18、、拱肋所用鋼板、防腐材料等原材料和機(jī)具設(shè)備的驗(yàn)收、試驗(yàn)與檢驗(yàn)均按現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。3 焊縫探傷、拱內(nèi)混凝土密實(shí)度的測(cè)定、拱肋的線形控制、預(yù)應(yīng)力筋及吊桿的張拉調(diào)索、拱肋的防腐涂裝等均被按現(xiàn)行規(guī)范及有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。九安全措施系桿拱橋施工，許多重要工序?qū)儆诟咦鳂I(yè)，除遵守“橋梁施工安全技術(shù)組規(guī)則”的有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1重要工序施工前，施工人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)。工作時(shí)間不得推搡打鬧，酒后嚴(yán)禁高空作業(yè)。2 施工用電必須設(shè)漏電保護(hù)器，以防漏電傷人。3 拱肋吊裝就位、拱肋混凝土的壓注，梁體混凝土澆注，必須有專(zhuān)人現(xiàn)場(chǎng)組織、指揮和協(xié)調(diào)。十工程實(shí)例省市大橋主跨為64M+64M+72M+64M+64M的下承式無(wú)風(fēng)撐鋼管混凝土系桿拱橋，橋面寬28.9M。拱軸線為二次拋物線，矢跨比1/5。72M跨設(shè)吊桿13對(duì)，64M跨11對(duì)。