張鎮河大橋施工技術與質量控制

■范國平 ■江蘇中設集團股份有限公司，江蘇 無錫 214000

1 工程概況

張鎮河大橋上部結構采用下承式鋼管混凝土系桿拱，單跨115m，拱軸線為二次拋物線，主橋全寬47.5m，單幅橋寬23.5m，單幅橋設兩片拱肋，系桿采用箱型截面2.5 ×1.5m，拱肋采用啞鈴型鋼管砼，截面高2.8m，由2 根外徑120cm 壁厚16mmQ345qd 鋼管組成，內灌C40 微膨脹砼，單片拱肋設20 根吊桿，間距5m，單幅橋橫向設5 道風撐，啞鈴型2 道。K 型4 道。中橫梁20 片。

2 方案實施

2.1 設計施工工況

下部構造→支架現澆拱腳(端橫梁)→系桿施工→拱腳加強精軋螺紋鋼張拉→系桿第一批預應力張拉→安裝加強中橫梁并張拉→安裝拱肋→安裝風撐→灌注鋼管填充砼→安裝吊桿→系桿第二批預應力張拉→吊桿第一次張拉→安裝剩余中橫梁→對稱安裝行車道板→吊桿第二次張拉→橋面系施工→橋梁防腐。

2.2 施工方案與實施

(1)支架施工:根據設計意圖和現場實際情況，采用貝雷梁支架，作為系桿和拱腳支架，其布置形式為7 榀上下加強型，橫向間距25 +20 +45 +45 +20 +25cm，跨徑布置分左右幅和河道交角采取不等距布置，以保證通航孔安全，同時盡量滿足貝雷節點位置，支墩采用φ629mm，壁厚10 mm的鋼管樁，入土深度8～12m。

支架共分四部分:拱腳段、系桿段、中橫梁安裝支架、拱肋安裝支架，支架互不干涉為獨立部分，以免發生不均勻沉降影響。

用全站儀放樣，使用60T 振拔錘插打鋼管樁，鋼管樁之間采用型鋼聯系成整體，鋼管樁頂用雙拼32 工字鋼作橫向分配梁;搭設貝雷梁，貝雷梁采用標準上下加強型，中間設置橫向框架以增強其橫向聯系;貝雷梁上橫向鋪設16 工字鋼，間距60cm;其上再布置10 ×15 和10 ×10 方木，最后鋪設20mm 竹膠板作底模面板。

預壓:系桿支架采用沙袋和水箱配合堆載。河道中間由于離岸邊較遠，采用直徑2.5m 高4m 水箱堆載;兩側靠岸邊較近的部位用吊車堆載沙袋預壓。

(2)拱腳及端橫梁施工。在完成預壓的支架上綁扎鋼筋，安裝預應力管道，搭設拱腳連接鋼板定位支架，立模，澆筑砼。由于拱腳高度達8m，鋼筋密集，為確保砼澆筑質量，避免產生空洞和蜂窩麻面現象，砼分兩次澆筑，每次澆筑高度4m 左右。為保護預應力管道，內襯PVC 管。

(3)支架澆筑系桿。施工工藝:系桿底板鋼筋→內模安裝→外側模安裝→頂板鋼筋安裝→砼澆筑→養護。

為防止砼收縮裂縫產生，系桿分兩次澆筑，第二次澆筑砼采用微膨脹砼補償。為保證系桿鋼筋完整性，鋼筋均為整體布置，在分段澆筑斷面臨時性設置封端模板，第一次澆筑完成后經過鑿毛處理。

系桿和拱腳預應力鋼筋在完成砼澆筑后進行預應力張拉。

(4)拱肋加工。主要施工工藝:原材料檢驗→放樣→下料→加工→裝配與焊接→節段組裝與腹板焊接→吊桿相關部(附)件組裝→焊接過程檢測→排氣、排漿孔設安→拱肋預拼裝→涂裝防銹。

節段劃分:鋼管拱肋加工采用工廠預制，為便于吊裝及運輸，拱肋鋼管分節加工分段組拼，見鋼管分段及對接段示意圖。一個拱劃分為10 節，節段最長尺寸約15.6 米，重19 噸。結合現場吊裝能力及設計劃分要求，現場再組焊成4 段。分節長度及重量見表1。分段長度及重量見表2。

廠內制作及運輸段:

張鎮河廠內制作節段表 表1

現場吊裝段:

張鎮河現場吊裝分段表 表2

制作方法:采用卷板機將鋼板卷制成圓管;裝配焊接成2m～2.5m左右拱肋管及設計基本長度的風撐管;上下拱肋管采用以折代曲形成設計軸線，其后在設定專用胎架上完成定位、焊接和節段組裝;各風撐管節段在另外平面胎架上完成組裝。

大接頭余量加放:為保證各步施工和工藝都能滿足設計要求，達到規定的偏差精度，上下拱肋管現場拼接段接頭加放50mm 余量，該余量節段組裝時保留，只在分段計算長度處作出正作線。

焊接補償量加放:考慮節段組裝時，腹板焊接將使各拱肋節段上下管的距離受到影響，可沿徑向線方向加放5mm 作為焊接補償，以保證設計幾何尺寸。

每段鋼管對接時，由于此鋼管為卷管，軸線方向會有直條焊縫，相鄰兩管之間對接應錯開此直縫不小于150mm，及鋼管拱內8 道加筋板也應避開此軸線直縫。

(5)拱肋吊裝及焊接成型。按設計分段長度在接縫位置系桿兩側搭設鋼管樁支架，在拱肋底部安裝工作平臺，搭設拱座，由于拱肋安裝支架離系桿施工支架距離較近，在系桿施工周期中，為避免鋼管樁對系桿施工造成干擾，鋼管樁頂高程設置在系桿底模以下位置，在系桿施工完成后，通過接長方式完成拱肋安裝支架搭設。

工作平臺高程以拱肋設計高程為基準，留下適當調整間隙，用于使用千斤頂和鋼板支墊，以方便調整拱座高程。拱座兩側設橫向限位固定型鋼。

工廠完成的拱肋半成品運至現場，本案以船運到場，使用350T 浮吊卸至岸上。搭設胎架，將單幅橋10 個節段焊接成4 個節段，滿足吊裝要求，現場最大安裝重量為52T，經過反復論證采用350T 浮吊進行安裝工作。

現場吊裝順序為從右側向左側依次完成單拱，每個單拱先安裝兩側兩個階段，再安裝第三個，接頭焊接完成后最后安裝合攏段，在焊接時現場設橫向攬風索以固定，確保橫向穩定性。

風撐安裝同樣用350T 浮吊安裝，先安裝中間啞鈴撐，再兩端K 型撐，以完成拱肋整體性。拱肋安裝實況見拱肋安裝實況圖。

(6)拱肋注漿。單拱拱肋注漿分三次，第一次下拱圈、第二次上拱圈，第三次中間連接腔室。

拱肋注漿從兩端底部向上壓注，到最后頂部出漿口冒漿后封閉出漿口，持續穩壓1～3 分鐘，確保拱圈內注漿密實度。

(7)吊桿安裝。吊桿采用Φ299X12mmQ235C 無縫鋼管，內穿FPES7 -109 平行鋼絲成品索，標準強度1670Mpa，采用雙層HDPE 防護，在管內壓注發泡劑，錨具為冷鑄鐓頭錨。

吊桿FPES7 -109 平行鋼絲成品索由工廠直接加工完成，現場采用吊機從下向上穿束，安裝時注意保護好防護層不受損傷。

吊桿預應力分兩次張拉，第一次張拉噸位為75T，張拉完成后進行中橫梁安裝。第二次在行車道板安裝完成后張拉到設計噸位。

拱肋安裝實況圖

(8)中橫梁安裝。中橫梁預制在后臺，其工藝同預制梁施工工藝，在現場采用安裝支架，由于拱肋安裝完成后，中橫梁就位受到約束，因此在拱肋安裝前，中橫梁預先采用350T 浮吊安放在中橫梁臨時支架上，支架仍舊采用貝雷梁式，中橫梁安裝時按設計高程支墊，兩側設橫向穩定支撐，防止偏位和倒塌。

在拱肋完成后，中橫梁與系桿現澆濕接頭和穿預應力鋼絞線張拉，使系桿和中橫梁、拱肋、風撐全部形成整體，主要受力構造完成。

(9)行車道板安裝。行車道板用兩臺50T 汽車吊從主跨兩端向中間平衡架設，每跨從外側向內側逐片安裝，直至合攏，澆筑濕接縫，形成整體。

至此系桿拱主橋主要受力構造基本完成，其后為常規橋面系和防腐等附屬工程施工。

3 質量控制

針對系桿拱施工工藝復雜，工序繁多，對現場施工組織有較高要求，其質量控制也有較大難度。

如何做好其質量控制工作，在施工前期先分析施工難點并進行預控是非常必要的。

3.1 拱腳和系桿支架施工安全控制

由于本橋跨越四級航道河，水中部分支架搭設復雜，總共四套獨立支架互不干擾，最小支架邊緣距離僅20cm，如何避免支架由于定位出現偏差而導致的打架現象，以及鋼管樁實際承載力是否滿足方案要求控制確保支架整體性安全，是支架施工難點。

鋼管樁插打由于地質情況復雜，難以保證精確定位，出現入土時跑偏現象，此時作重新插拔處理。插打時用全站儀精確定位，其承載力試驗通過千斤頂加載試驗確定其是否合格，見鋼管樁承載力試驗檢測圖。

3.2 系桿縱向主筋與吊桿部位沖突的處理

系桿縱向主筋規格為32mm 螺紋鋼，設計意圖是通長布設，但在吊桿部位不可避免會產生截斷，為保證其有效聯系，本工程采取環形加固箍筋處理，被截斷的主筋與環形箍筋焊接，其處理方式借鑒連續梁人孔鋼筋設計。

3.3 拱腳與拱肋連接鋼板定位和焊接

本工程拱腳與拱肋聯系是直接在拱腳面預埋連接鋼板，輔以精軋螺紋鋼張拉，難點在于如何控制連接鋼板定位準確是控制關鍵點。

因為連接鋼板自重達近2T，靠鋼筋自身是不可能保證其不變形，為避免鋼板在砼澆筑過程中產生變形和移位，本工程采取的措施是使用定位支架定位，支架直接澆筑在拱腳砼結構里，定位支架采用型鋼焊接成型，不與模板鋼筋骨架發生連接，確保鋼筋骨架和模板變形對其不產生影響。

鋼管樁承載力試驗檢測圖

3.4 拱肋工廠加工質量控制

此為全橋質量控制重中之重，主控要素設置為:拱肋線形、焊縫檢測。

線形控制控制要點:(1)確保上胎架的鋼管定位正確，即鋼管徑向線及其中心線應與胎架縱向中心線及中線相吻合;(2)折線位置準確;(3)外力施加點要對稱合理，加壓要逐步、適量;(4)特別強調壓力協調控制;(5)外力應避開環縫位置，約定帶寬可依實際適當調整;(6)要隨時觀察、測量拱軸線的坐標，控制傍彎。(7)按編制好的預拼工藝制訂預拼，妥善保管預拼測量數據，并采取一定措施保護好預拼控制點，以備安裝時使用。

焊接控制:(1)做好焊前準備工作;(2)焊接工藝評定;根據要求做好焊前處理和試板生產;(3)做好焊接檢測，委托第三方檢測單位100%進行焊縫檢測，確保焊縫質量。

3.5 拱肋與吊桿安裝位置控制

吊桿偏差要求不大于10mm，上下吊桿點位有相對偏差，系桿預埋孔檢測偏差值必須反映至上吊桿部位，兩者偏差數據應該同向，拱肋就位時第一檢測吊桿位置正確性，及時調整就位墊板保證其位置準確，按下吊桿點偏差進行調整，確保其相對位置正確。

3.6 拱肋注漿密實度控制

壓漿宜一氣呵成，中間不能停頓，考慮到每側有10 道吊桿，吊桿內部結構對注漿砼流動性帶來非常大阻力，因此優化砼配合比，選用優質材料、做好現場拌和控制非常關鍵。

4 結語

本橋總體控制狀況良好，但有一根鋼管樁發生沉降現象，給我們帶來一定的思考。鋼管樁抽檢按2%頻率進行，不可能全部覆蓋檢測，如何保證防止小概率事件發生而產生的不良后果，對此本人的想法是在準備工作前盡量考慮最不利因素影響，按其最不利情況發生時會導致何種后果而進行預控，可以將影響控制在最小范圍內。

通過對張鎮河大橋的施工，以及發生的不利情況，給同行工程技術人員一定的借鑒，對工藝復雜情況，如何做好過程控制，是我們應該努力的方向。