公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術的應用研究

陳開德

【摘 要】公路橋梁工程建設是我國各項基礎性建設中一個十分關鍵的環節，其中鋼管混凝土拱橋技術是公路橋梁工程中的一項核心技術，被廣泛地應用到大跨度橋梁工程建設中。在各項新興建筑技術得到迅猛發展后，鋼管混凝土拱橋施工技術本身的要求及其應用價值也逐漸提升。文章對公路橋梁建設所使用的鋼管混凝土拱橋技術的關鍵點與方法進行了闡述，目的在于給各類橋梁建設提供參考。

【關鍵詞】公路橋梁;施工方法;鋼管混凝土拱橋施工技術;技術要點

【中圖分類號】U445.471;U448.14 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）05-0127-02

0 前言

鋼管混凝土拱橋技術是公路橋梁工程建設中一項核心技術，其借助鋼管套箍原理，將微應力混凝土技術作為依托，構成三向應力;在三向應力所給予的支持下，混凝土會具有更好的變形能力，同時其本身的強度也能加強，從而提升了鋼管混凝土結構的總體穩定性。鋼管混凝土拱橋技術是依據拱橋需求研發的一種施工方式，其不但能夠增強公路橋梁本身的穩定性、抗震性等，而且其各個結構形式也具有相應的可塑造性，提升了橋梁的美學水平。

1 工程概況

某橋梁的長度和寬度分別為585.56 m、28.5 m，由5孔無風撐、鋼管混凝土系桿拱構成主橋部分，其中鋼管混凝土系桿拱是雙承載面下承式。從拱本身的特性來說，其矢跨比為1∶5，拱肋的高度、寬度、厚度依次是72 m、1.8 m、16 mm，呈現為圓端形扁鋼管結構，所使用的鋼管材質是Q345D，同時使用微膨脹混凝土進行鋼管內填充。

2 施工準備

施工準備是工程建設最基礎的一個環節，它可以給所有施工活動提供實踐性和理論性的依據。施工準備主要包括施工方案的選取、觀測測量、設備選取與管控等。

2.1 施工方案的選取

方案一：使用連續性拋落無振搗澆注混凝土技術對拱頂連續性地拋落混凝土。但是，需要打開天窗，并借助插入型振動器對低于4 m的拱頂混凝土進行振搗，采用這種施工方式在對澆注的混凝土進行密實施工時，存在一定的施工難點[1]。方案二：在距離拱腳1.5～2 m處的拱軸線處，兩側對稱各開1個壓注孔，利用混凝土輸送泵的壓力將混凝土從壓注孔處焊接好的泵管自下而上連續地壓入鋼管拱內，這種施工方法能夠獲得混凝土自密實的效果。盡管這種施工工藝比較簡便，但是對輸送泵的壓力和性能有較高的要求。本工程選擇使用方案一。

2.2 觀測測量

觀測測量是指對橋梁（主要包括拱軸線、控制點標高等）有關的指標進行檢測、觀察;在檢測期間，如果拱軸線出現了誤差，應馬上參照相應的標準對風攬進行誤差糾正;如果控制點標高超過了計劃數值，應由壓注混凝土施工環節開始對高程進行調整。

2.3 設備選取和管控

設備選取和管控主要包括購買、管理、檢查混凝土運輸車、混凝土輸送泵等施工設備[2]。其中，對于公路橋梁工程而言，在泵送頂升施工環節中所需的泵送壓力較大，所以應重視選取適合的混凝土輸送泵;對所有泵車都應配備適合的混凝土運輸車，并制訂備用方案。

3 施工工藝

3.1 選取二級壓注、一次成型的方式

借助有限元結構分析軟件對較遠的加勁肋布置、扁形鋼管等進行分析、研究及計算，按照“二級壓注、一次成型”的施工原則，防止混凝土由拱腳持續被壓至拱頂的這一過程中把部分扁鋼管的直線壓彎，因此除預留下來的原有拱腳底焊接的泵管接頭以外，還需把泵管接頭對稱設定在1/2拱高位置的兩側，此外2根直徑為20 cm、高度為1.5 m的排氣增壓鋼管需要設定在緊依拱頂吊桿位置的兩側。

3.2 對施工中的鋼管拱進行觀測

全程對壓注混凝土進行觀測后，能夠得到完整的測量數據。每壓混凝土到一個控制點時，均應對其拱軸線、標高進行一次觀測，搜集并歸整得到的觀測數據，并繪制出相應的時間變化曲線圖，這有利于掌握泵送混凝土過程中實驗階段鋼管拱出現的變化情況。觀測鋼管拱如圖1所示。

3.3 壓注頂升的施工程序

在準備灌注施工之前，應對泵管與輸送泵的所有接頭進行嚴格的檢查，掌握所有接頭間是否具有橡皮圈。打開止回閘閥開關，為了把泵送混凝土過程中出現的摩阻力降至最低，在施工期間潤滑泵車和泵管的砂漿需要使用與混凝土相同的標號、品種，并保障在鋼管拱外能夠排出砂漿[3]。混凝土灌注施工需要對稱進行，并將泵送拱內混凝土的有關情況進行細致的檢查，保障兩臺泵具有相同的灌注速度，當發現速度有差異時，要立即對不對稱問題進行調節。本工程中，大多是借助鋼管拱在被鐵錘敲擊期間是否處在“清脆聲”“沉悶聲”的交界，以對混凝土是否已經被準確地壓注到預定位置進行判斷，參照這一判斷方法也可以明確本工程是否對稱且同步地對混凝土進行澆筑。只要兩側的壓注速度出現不一致，就必須馬上聯系指揮人員對泵車進行調節。

在第一級混凝土灌注結束后，可以對第二級混凝土進行壓注。在排氣孔中冒出混凝土后，應對灌注速度進行科學且高效的控制，同時把同步且對稱的泵送方法轉換成兩交替泵送方法，為了保障鋼管拱中的所有混凝土都得到密實壓注，還應在其中壓注1～2 m3的混凝土[4]。之后，才可以關上止回閘閥，并立即對泵車、泵管等進行清洗，防止混凝土出現倒流。

4 施工技術要點

4.1 優化混凝土的配合比

施工期間，應控制好混凝土18～20 cm的坍落度，參照壓注速度測算出混凝土所需的初凝時間。為了提升構件的承載力，并減少普通混凝土在進行灌注后所引發的混凝土、鋼管間出現間隙的問題，可以設定微應力[5]。在對配合比進行設計期間，其關鍵的決定因素就是微膨脹率，這是由于工程結構本身的安全性會被鋼管內混凝土的質量所影響，較易出現泵送較難、混凝土與鋼管之間具有收縮空隙等問題。因此，應多次對混凝土的配合比進行試驗后對膨脹率進行控制。

4.2 要求混凝土兩側對稱且同步地進行壓注

對壓注混凝土的過程進行全程觀測，這一過程需要對稱且同步地實施，但是在調節控制點期間，使用的卻是非對稱的方法，在壓注混凝土較高的一側，需要隨時對拱橋的變形情況進行觀測，只要其與設計規范相符，就應馬上進行同步澆筑。

4.3 二級壓注、一次成型的設計要求

在對本工程進行施工期間，使用“二級壓注、一次成型”的施工方案，這時考慮到了第一級混凝土與第二級混凝土間所具有的連續性[6]，在第一級混凝土進行初凝沒有完成以前，應盡快對第二級混凝土進行澆筑，這就要求更迅速地處理兩級混凝土壓注之間拼接泵管的速度。

4.4 鋼管混凝土的保溫對策

微膨脹混凝土會由于混凝土與鋼管間可能出現的空隙而喪失其本身的性能優勢，從而讓拱的承載力受到影響;而出現這一問題最為主要的原因是對鋼管混凝土的保溫措施沒有做到位，因此為了防止這一問題出現，可以借助麻袋包繞鋼管拱這一對策，以降低內外溫差[7]。

5 結語

綜上，公路橋梁建設是建筑領域中一個關鍵的分支，其對各項施工技術的要求都比一般工程要高，除了要兼具美觀性、實用性以外，還應對其經濟收益進行充分的考慮。鋼管混凝土拱橋施工技術是使用十分普遍的一種施工方式，其在公路橋梁施工的過程中發揮出良好的應用效果與價值，但是在具體應用這一技術期間，施工人員應對施工要點給予重點關注，以促進這一技術的應用價值得到提升，促使建筑行業實現長久平穩發展。

參 考 文 獻

[1]戴國亮，鄧會元，高魯超，等.山區公路橋梁基樁嵌巖深度計算方法研究[J].巖土工程學報，2018，40（z2）：225-229.

[2]王磊，陳鵬飛，張旭輝，等.鋼筋混凝土公路橋梁承載力評定的中美規范對比分析[J].中外公路，2017，37（6）：93-98.

[3]丁克良，劉明亮，劉亞杰，等.高速公路高墩橋梁垂直度無接觸快速檢測方法與精度分析[J].測繪通報，2019（6）：121-125.

[4]鄭元勛，郭慧吉，謝寧.基于統計分析的橋梁坍塌事故原因剖析及預防措施研究[J].中外公路，2017，37（6）：125-133.

[5]孫雅瓊，趙作周.混凝土橋梁應變監測的時變溫度效應分離方法[J].中外公路，2018（3）：204-207.

[6]李建中，管仲國.橋梁抗震設計理論發展：從結構抗震減震到震后可恢復設計[J].中國公路學報，2017，30（12）：1-9，59.

[7]曾洋，馮仲仁.混合梁斜拉橋塔梁同步施工中主塔偏位影響因素分析[J].中外公路，2017，37（6）：205-209.