钢管砼拱的施工概述

顾兆华

（如皋市水利建筑安装工程有限公司，江苏南通，226500）

1 工程概况

如皋市蒲黄线通扬运河大桥位于蒲黄线K10+729处，上跨通扬运河。主桥采用80m钢管砼系杆拱结构，主桥纵向由拱肋、系杆并缀以吊杆，构成主要受力体系，为刚性系杆刚性拱结构。横向通过风撑、横梁和系杆将两片拱肋连城整体，并通过搁置在横梁上的桥面板及现浇层构成桥面行车系。

拱肋为本桥的主要受力构件，拱轴线为二次抛物线，计算跨径L=80m，计算矢高16m，矢跨比1/5。拱肋断面为哑铃型钢管混凝土，截面宽度0.75m,高度1.8m,宽度和高度沿拱轴线始终不变，拱肋上下弦管(Q345qC)直径均为750mm,壁厚16mm。通过两块缀板连接，坚缀板厚度为16mm，拱肋全断面填充C40微膨胀混凝土。

系杆作为纵向连接拱肋的主要受拉构件，为预应力混凝土箱型截面。系杆截面宽度1.2m，高度1.8m，系杆为矩形空箱断面，在系杆端头变为加高实心截面，系杆预应力钢束张拉须结合施工分批进行。

吊杆将桥面系重量传递给拱肋，本桥采用拉索结构。拉索外圆钢管Φ309×16mm，钢管上端焊接于拱肋下弦管下缘，钢管下端焊接于系杆顶面预埋钢板上，可以承受一定的压力。拉索内穿集束钢丝，承受拉力。吊杆下端为固定端，锚固于系杆内，上端为张拉端。

风撑连接两片拱肋，使其协同受力，并保持拱肋稳定。每道风撑由两根Φ500×10m钢管及多根Φ273×10mm腹杆组成，风撑所有钢管均不灌注混凝土。全桥共设5道风撑。

全桥横梁分为中横梁和端横梁。中横梁为工字型实心截面，端横梁为空心截面（与系杆交接处变为实心截面）。所有横梁顶面在行车道部分设双向2%横坡，以利用其上桥面板及铺装直接形成双向横坡，横梁底面水平。横梁均为预应力构件，横梁长度为17m，中横梁于系杆平面相交，每根中横梁由两根吊杆支承。中横梁采用预制安装、端横梁采用现浇施工，横梁预应力张拉应分批进行。

桥面板为22㎝厚的实心板，纵向搁置在横梁上，桥面板之间横向铰接，纵向主筋采用焊接，辅以22㎝厚现浇混凝土接头及10㎝混凝土桥面现浇层，构成桥面整体连续体系。桥面铺装为10㎝沥青混凝土。

2 施工难点

通扬运河为本市境内重要的水运通道，水上运输繁忙，来往船只多，给水上作业带来一定的困难。 钢管砼系杆拱桥工序多，交叉作业多。

系杆采用预制吊装技术，吊装长度16m，吊装重量达70t;拱肋采用分三段吊装，最大吊装长度29m，吊装重量达21t。

施工现场场地狭小，桥梁施工区外侧有民用码头，吊装条件差。

3 拱肋的施工工艺及方法 3.1 拱肋、风撑加工拼装

拱肋风撑采用先在工厂分节加工成型，运至现场后按三段拼装。选用有经验的钢结构加工场按设计要求进行拱肋风撑的加工，加工时按便于运输的长度进行拼装，一般不超过12m。厂内加工时，先制作好胎模，并控制好拱轴线、吊杆预埋孔位置及相应的角度。主拱肋钢管采用Q345qC钢板卷制而成。钢板要求平直，不得有翘曲、表面锈蚀和冲击痕迹。卷管受力方向应与钢板压延方向一致，管体成形必须校圆，失圆度不得大2mm。为保证钢管内壁与核心混凝土紧密粘结，钢管内壁不得有油渍等污物。在加工过程中应注意混凝土压注孔、排气孔、扣点、吊杆节点板的设置。在拱肋接头两侧，打点、焊接定位钢板，便于拼接安装。

拱肋运至现场后，岸边设立临时胎架，胎架顶面成水平状态。拱肋在临时胎架上按设计要求分三段进行拼装。拼装时严格按工厂拼装的点位进行拼接，确保拱轴线符合设计要求。

拱肋、风撑分段拼装完成后，在现场进行防锈防腐处理，先采用喷砂除锈工艺进行钢管表面除锈，除锈后立即进行喷铝作业，防止锈蚀，铝层干燥后再进行喷锌作业，锌层干燥后方可进行底层油漆处理，在拱肋、风撑接两侧留20cm宽暂不进行喷铝、锌、漆，等拱肋、风撑安装、焊接完成后再进行防腐作业。在拱肋、风撑全部安装完成后，支架拆除后，采用吊篮进行面漆喷涂作业。 3.2 系杆、中横梁的预制

系杆、中横梁采用现场预制，在临近主跨的一幅桥下设立预制场，施工预制台座，系杆预制台座应考虑系杆的纵向预拱度。系杆、中横梁预制时按设计要求设置吊环，采用龙门吊移至存梁场地。

拱脚、端横梁采用支架上现浇施工，先搭设好拱脚支架，在支架上立模浇筑拱脚砼，拱脚施工前预埋好相应的预埋件，拱脚预埋件位置符合设计及规范要求。一端两拱脚施工完成后再进行端横梁的施工。 3.3 支架施工

通扬运河属三级航道，来往船只较多，桥梁施工时不得长时间封航。因此，支架搭设拟分成通航孔和非通航孔设置。通航孔净宽19m。

支架采用钢管桩基础、贝雷梁结构。钢管支架立面图如下,

36#工字钢28#工字钢9.3钢筋砼扩大基础临时支墩立面图

系杆安装完成后，并经第一张拉后，在拱肋支架基础上搭设拱肋支架。拱肋支架只在拱肋拼装接头位置设置。全桥设四座拱肋支架，支架采用4根直径400mm钢管焊接成独立支架，再采用浮吊船吊至支架基础上进行安装。控制好独立支架的平面尺寸、竖向高程，支架钢管横跨系杆，并与系杆采取紧固措施，确保支架稳定性。拱肋支架从系杆向上约13m，可根据拱肋基础顶面的高程及拱肋支架纵向桩号位置，计算出支架高度，并控制好支架支撑梁位置，支撑梁顶面高程比设计高程略低8cm左右，支架安装完成后再测设支撑梁的顶面高程，通过拱肋支座调整支撑高程与设计相符。拱肋支架如下图。支架与基础焊接完成后，四角采用缆风绳锚在系杆上，防止支架倾覆。

拱肋支座支撑梁钢管支架系杆支架基础

3.4拱肋、风撑安装

拱肋、风撑安装前由现场负责人、质检员对拱肋、风撑等构件焊缝质量、断面尺寸等进行检测并经过监理工程师验收合格，对焊缝质量按设计及技术规范要求进行探伤和射线检测。对拱肋、风撑进行喷砂除锈处理，并按设计要求进行喷锌、喷铝、底漆喷涂。钢管接部位两侧各留出50cm暂不进行防腐处理。对拱脚砼进行仔细凿毛，露出石子面，清除预埋钢筋、钢板上的砂浆、污垢。

构件安装前采用GPS测量仪在支架上将控制点放出，并用墨线将拱肋控制轴线、边线弹出，按设计要求测量好拱肋控制高程并经过复核合格，拱肋安装时应考虑支架的弹性变形值。

在拱肋端部弹出中线，并标出拱肋在安装就位时的支点位置。在拱肋上先绑扎好便于后续作业的安全操作脚手，以方便拱肋成拱后上人操作。 3.4.1拱肋的安装

（1）先安装两侧的24.4m管段，最后进行中孔29m节合拢安装。

（2）拱肋采用捆绑吊装，拱肋扣绳处应采用橡胶皮包裹，防止钢绳刮伤拱肋表面的防腐层。 （3）先采用预制场龙门吊将拱肋移至岸边平坦地段，并支撑稳固。

（4）用一艘100吨浮吊船缓慢移至岸边，横在河中，浮吊船四角设缆绳拴在地锚上，使浮吊船稳固。将浮吊船吊杆鸡公头伸出，使吊杆长度达到45m，使得吊钩上拱肋重心上方，将拱肋节段缓慢吊起。两端设风绳，防止拱肋提升过程中转动。拱肋吊装采用单点吊装法，拱肋起吊时通过移动吊点位置进行试吊，使得拱肋在起吊后形成的角度与安装后的角度相近。

（5）拱肋起吊至一定高度（超过拱肋支架1m）后，通过浮吊船上变向系统，将浮吊船慢慢变向、

转弯，使得拱肋对准安装方向，再通过浮吊船上牵引系统将浮吊船前移或后退，使得拱肋停至安装位置上空。附图

（6）缓慢落下拱肋，在拱肋距支撑位置50cm左右时，停止下落，在拱肋左右两侧设手拉葫芦，将拱肋对准导向管，准确调至安装位置，并固定好，落下拱肋就位,将拱肋接头暂时进行点焊。

（7）检查拱肋纵向、横向位置，并及时调整，检查拱肋底部的支撑系统是否着实，使得拱肋梁底的每个安装支撑点都能均匀受力。拱肋安装时同时对吊杆位置进行检查，使得拱肋上吊杆位置与系杆上吊杆位置在同一竖直线上。

（8）拱肋安装顺序：先安装左侧拱肋，左1段→左3段→左2段（合拢段），再安装右侧拱肋，右3段→右1段→右2段（合拢段）。安装时先将两侧拱肋吊起对准拱脚上的预埋钢筋，慢慢套入，将下端暂搁在拱脚钢板上的定位套管上，上端搁置在临时支墩的导向装置上，两侧拱肋安装就位并采取捆绑等措施将拱肋与支架紧紧绑扎牢固后再进行中间合拢段的安装，中间合拢段就位时浮吊船起吊绳缓慢松开，使得构件慢慢下落，当构件与支架上的导向装置接触时，起吊绳停止下落，通过手拉葫芦调整好拱轴线，对拱肋位置、轴线偏位、高程等进行检查，确认无误后立即进行拱肋节段接头及拱肋与拱脚间接头的焊接，接头焊接完成后方可将浮吊船起吊绳完全松开，脱钩。在拱肋拼装时为防止出现安装偏差，拱肋接头端应留出60cm长后补段，待拱肋安装完成、调整后进行后补段的焊接。

（9）检查拱肋的安装支架变形是否符合要求，如超过变形限值，应及时停止安装，并查找原因，采取有效措施后方可继续安装。

（10）一侧拱肋安装完成后及时调整好拱轴线，平面位置及高程，并进行接头的焊接。拱肋应采用揽风绳进行固定，防止倾覆。

3.4.2风撑的安装

（1）风撑安装前利用拱肋上的钢管支架，并搭设好操作平台,平台上铺脚手板，设围栏及防落网。 （2）两侧钢管拱肋安装完成后，及时进行风撑的安装，以增强拱肋的整体性。全桥设二道K型风撑、一道米型风撑。

（3）在拱肋上先按设计要求将风撑套管焊好，拱肋安装好后测量套餐管的位置，如有偏差应及时调整。

（4）风撑安装时先安装风撑的平撑段，斜撑段等桥面铺装完成后采用吊车从桥面吊安。浮吊船从岸边将风撑起吊，移位至风撑安装位置，缓慢落下，搁置在风撑下套管上，调整好风撑立面、平面位置，将上套管与风撑焊接，然后再脱钩、移船。具体作业方法同拱肋安装。

3.5灌注拱肋砼

所有吊杆（焊接吊杆钢管）及风撑安装完成后，灌注拱肋钢管混凝土。拱肋砼采用C40微膨胀砼。砼按试验室试验的配合比进行施工。砼坍落度控制在12-18cm。混凝土灌注顺序为：先下弦管、后上弦管，再缀板腹箱。砼用搅拌运输车运至现场，采用两台HBT80砼泵压注。加载顺序为：从拱脚到拱顶，采用泵送顶升压注，按对称、平衡的原则依次灌注。砼泵出浆口应与拱肋砼灌注孔焊接密封。砼灌注时在出气孔随时查看砼灌注情况。砼灌注应在一天中温度最高点进行。浇筑下一根管混凝土的时间间隔须保证一根管混凝土强度达到设计强度等级值的90%以上；砼灌注结束后将灌浆孔、出气孔用钢板等强度焊接，并进行防锈、防腐处理。 3.5.1砼拌和、运输

拱肋灌注砼具有大流动性、微膨胀性，因些须严格控制水灰比、坍落度，由于拱肋外径只有75cm,在吊杆锚头位置间隙很小，因此应严格控制碎石粒径。砼须在试验室进行试配，水灰比、坍落度、强度、膨胀率达到设计要求后方可正式施工。

由于受场地及施工机械的限制，拱肋灌注砼采用商品砼，砼在搅拌站集中拌和后，用搅拌运输车运至施工现场，一次连续灌注的砼必须全部运到现场后方可进行砼的灌注，确保砼灌注连续、不中断。 3.5.2砼的灌注

砼的灌注孔距地面垂直高度近12m，由于桥头接线路基尚未完成，砼运输车辆无法运送至引桥上，只能在两侧桥下进行泵送。拱肋矢高达16m，因此，泵送高度达28m，拱肋直径是输送泵管直径的6倍，为防止出现不能一次泵送到顶或堵管等现象，采用二次泵送工艺，即在引桥桥面现安装置一台HBT80砼输送泵,桥下设置轻型汽车拖泵将砼泵送至桥面的砼输送泵，通过HBT80型输送泵将砼灌入拱肋钢管中。

灌注砼前从灌注口接出泵管至输送泵，两侧同一次的灌注的部位，各自接出泵管，应保证在灌注砼时可以顺利进行泵管的换接，并尽量减小砼灌注时的中断时间。尽量减少泵管弯头的使用，如确需使用时应使用转弯角度较大的弯头管。在砼灌注口附近接一砼截止阀，截止阀采用钢板制成，阀门间隙应能保证灌注砼后顺利关闭。

砼灌注时采用两侧同时灌注，并保证灌入的砼数量、用时一致。砼灌注前先用水对泵管进行湿润，并先泵入1m3高标号砂浆对泵管进行润滑，砼从拱肋两端底部位置均匀灌入，当压至拱顶增压管中冒出砼后,立即关闭截止阀,拆除泵管,快速移至下一个压浆部位,尽量缩短拆管、换接的时间，避免砼输送泵中的砼停滞时间过长。砼灌入时应连续进行，不宜中断，当一次灌注所需的砼全部到达现场后，方可正式灌注，以避免因等砼造成的停滞时间过长。

本桥拱肋灌注数量达150m3,为保证施工安全，防止支架承载过大引起过大的沉降，防止拱肋因砼重量引起变形，采用分二次灌注的方法，先灌注拱肋的下弦杆砼，等强度达到设计要求后再灌注上弦杆、腹杆砼。第一次灌注砼约65m3,第二次灌注砼85m3，可以保证拱肋砼的灌注的及时、顺利。 3.5.3砼灌注意外的处理

在砼灌注前应充分对砼输送泵进行检修，保养，对相关机械部件进行润滑，并试运行，确保机械运行无故障。

砼灌注时当一侧出现故障，暂时不能灌注时，另一侧应控制制灌注速度，采用间断灌注方法，既要控制制灌注砼数量，又要保证砼灌注不停滞时间过长。

砼灌注没有结束时，应尽量避免采用水对砼输送泵进行清洗，防止在泵管及机械中有砂、石等沉淀，造成堵管现象，如确需清洗时应将泵管拆开进行彻底清洗，确保管内、机内无砂、石沉淀，重新灌注时并先压入砂浆湿润管道。 5 结束语

系杆、中横梁、吊杆需进行多次张拉，严格按设计施工程序进行作业是保证工程质量的关键。拱肋、吊杆、系杆是系杆拱桥重要的承重构件，必须严格按设计施工顺序进行，严格控制施工质量。在蒲黄线通扬运河大桥工程中，我们通过精心组织、仔细施工，加强施工管理，优质、高效的完成了全桥的建设任务，施工质量、进度、管理得到业主、监理单位的一致好评。

参考文献： 1、