鋼管混凝土拱橋施工技術 在橋梁工程中的應用

白宏光

以鋼管混凝土拱橋施工技術作為研究背景，對該技術在橋梁工程建設中的應用要點進行研究。闡述工程項目的基本資料，對鋼管混凝土拱橋施工技術的方案進行分析，分別從鋼管混凝土工程施工技術準備、工藝應用過程、施工要點等方面深入探討該技術的操作情況。希望在通過本文論述后，能夠給類似工程提供參考，從而推進橋梁工程項目事業的不斷發展。

對于當前的橋梁工程來說，鋼管混凝土施工技術變得越來越普遍，而所達到的施工效果也比較理想。本文主要對相關工程項目中的此類技術的應用進行探究分析，以期能對類似工程的技術處理提供一定的參考。

一、橋梁概況

本文所引述的案例是一處總長700m，寬28.5m 的橋梁工程。相應的設計主要通過鋼筋混凝土施工技術進行，鋼管等的布置都做了精細的部署，砼相關的設計也有著精細規范的控制。就拿拱肋部分來說，寬度和跨度都采用統一的標準，鋼管內填充的是C40 微膨脹砼，而這也是相關技術處理的重要基礎。

二、施工方案確定

確定通過鋼管混凝土進行拱橋的施工以后，相關的技術人員就應根據現實的施工環境以及水文地質情況制定具體的施工方案。就本文所引述的案例來說，其共制定了兩套方案。其一：通過連續拋落的混凝土進行澆筑施工，這樣的處理無須振搗，相對來說比較方便，但是后續的施工難度較大，且很難保證施工質量的達標。其二：通過壓注頂升法進行。具體來說，其主要是在拱軸線部位鉆開相互對稱的壓注孔的條件下進行，而后借助于輸送泵將混凝土壓注到鋼管中。相對來說，這樣的施工效果較好，但應有較高性能的輸送泵。經過對以上兩套施工方案的綜合對比，相關的技術人員決定采用第二套施工方案。

三、施工準備工作

確定施工方案以后，還應做好前期的準備工作，例如對施工現場的觀測以及相應的機具和設備的準備。對于所要進行的觀測來說，主要是確保橋梁拱軸線標高與既定的要求保持一致，這樣后續的混凝土澆筑即能更為高效地推進。由于壓注頂升法對混凝土輸送泵有著較高的要求，因此在正式施工前務必要確保相關設備性能的達標，這樣后續的處理才能高效地推進。

四、施工工藝

在鋼管混凝土拱橋技術施工階段，要按照工程項目的施工標準對施工工藝過程進行控制，以下對該技術的應用要點進行探討。

1.二級壓注，一次成型

通常情況下，以混凝土產生壓力和扁鋼管抗變形能力的計算為準，混凝土會呈現為從拱腳一直壓到拱頂的情況，這樣一來勢必會影響到扁鋼管的正常作用，例如出現彎曲的不良情況。而通過“二級壓注，一次成型”的方法則可有效地規避，但應做好精細的布置，。通常應在原有的拱腳底部預留出焊接的泵管接頭，而后在拱高的1/2 處增加對稱且型號相同的接頭，同時還應增設直徑20cm、高1.5m 的排氣增壓鋼，以使其與拱頂吊桿處于緊靠的狀態。

2.鋼管拱的觀測方法

要想切實地保障所獲測量數據的完整與精細，就應加強混凝土壓注過程的全程觀測。通常情況下，混凝土每進行一個控制點的壓實都應利用BIM 技術對拱軸線進行觀測，且應將觀測的結果繪制成曲線圖，以為后續的泵送混凝土提供一定的參考。

3.壓注頂升的施工步驟

在進行混凝土灌注之前，應先對泵管和輸送泵進行精細地檢查，以免出現漏氣和漏漿的不良情況，這樣后續的處理才能穩定高效地推進。為確保混凝土泵送過程的穩定與順暢，還應預先通過水泥攪拌的砂量對泵車和泵管進行潤滑。混凝土的灌注應對稱進行，且應由專人對混凝土的泵送情況進行觀察，以確保相關處理的穩定與高效，對于存在問題的情況，應及時進行調整。相應的觀察通常以“錘擊法”為準，借助于鐵錘敲擊鋼管拱，以通過聲音的清脆度判定混凝土壓注的具體情況，從而為混凝土的同步澆筑提供切實的保障。對于具體操作中存在的速度不一致的情況，應及時聯系相關的管理人員進行處理，根據既定的設計方案做好精細合理的調整。

通常情況下，如果灌注超過K3、K4 壓注孔，相應的泵送就應立即停止，且應關閉K1、K2 的閘板閥，同時將泵管接至K3、K4 壓注孔，接著進行二級壓注。混凝土的灌注應做好速度的精細控制，同時還應注意對稱泵送的科學調整，從而為相關處理的穩定與高效提供切實的保障。在完成以上處理以后，還應對泵管和泵車進行精細的清洗，以方便后續的泵送施工，而相關施工的質量也能得到有效地保障。

五、施工技術要點

在橋梁工程項目施工環節針對鋼管混凝土拱橋技術的應用，需要做好混凝土配比的優化控制，同時在混凝土的壓鑄環節需要做好相關壓力以及質量的管控，并且保證混凝土的施工具備連續性，這樣才能夠提高技術的應用效果，以下對該技術的應用要點進行全面分析。

1.混凝土配合比的優化

對于鋼管混凝土的施工來說，混凝土的性能務必要重點關注，特別是流動性和密實性，這些指標直接關系到相關的施工質量。而要想切實地保障這些指標的適宜，就應做好前期的混凝土的配合比設計，以綜合多方面因素優化實施。就本文引述的案例來說，其所采用的是一種微應力的混凝土，具體使用的過程加入了一定的膨脹劑，目的就是提升混凝土的性能。而膨脹劑的添加也應注意量的把控，尤其應注意膨脹率的準確和合理，通常應在前期做好精細科學的實驗，這樣才能高質量地推進混凝土的施工。

2.混凝土的壓注

對于采用壓注頂升處理的方式來說，混凝土的灌注主要是借助于一定的壓力進行，而所進行的澆筑應確保兩邊對稱，這樣所達到的施工效果才會更為理想。而要想達到這樣的效果，就應重點落實好以下的處理。首先，所進行的開孔應做好精密的測量，且應使其處在對稱的狀態。其次，在具體施工的過程中還應做好實時的觀測，以為焊接等的高效處理提供切實的保障，這樣后續所進行的壓注等的處理才能穩定地推進。對于本工程中涉及的的壓注施工來說，拱下存在的各段標高不一的情況應重點關注，一旦存在類似的情況應及時做好處理。具體來說，應由相關的技術人員先從偏高的一側進行混凝土壓注，在這個過程中應對拱的變形情況嚴密觀察，等拱兩側的控制點標高達到設計的要求以后方可進行澆筑。需要注意的是，兩側的澆筑應同步進行，同時還應注意兩側混凝土壓注量的適宜。另外還應注意的是，即便混凝土壓注到了拱頂，也不可停止澆筑，只有等排氣孔不再冒氣才可停止，而后關閉混凝土止回閥。整個處理應保證精細嚴謹，這樣才能切實地保障技術施工的穩定與高效。

3.確保混凝土壓注的連續性

對于鋼管混凝土的施工來說，壓注應確保一次成型。但應注意現實性的施工環境，因扁拱形的橋梁極易發生變形，因而本文引述的案例中所涉及的的壓注主要分兩級進行，而仍然是一次成型的推進效果。而要想達到這樣的效果，就應做好兩級壓注的時間分配，且應保證混凝土澆筑的連續。

六、鋼管混凝土拱橋穩定性

1.拱的面內失穩

在外部荷載與自重的同時影響之下，拱橋截面中會有剪力、彎矩、軸向壓力的作用，同時以軸向壓力的作用為主，并且會形成合力拱軸線的形式，對于橋梁結構會產生較大的作用。在某些特殊運行條件以及工況之下，比如在設計拱軸線與荷載應力作用線處于完全重合的條件之下，拱截面的內力也會有軸向應力的存在。在拱截面設計完全達到理想的條件之下，即使只有軸向壓力的存在，此時也會導致拱橋的截面內的穩定性和結構的線形、矢跨比有直接的關系，所以必須綜合分析這些參數，以滿足正常的運行標準要求。

2.拱的側傾失穩

拱橋結構因為內部有吊桿連接拱肋與系梁的結構，所以吊桿的存在對于面內屈曲的發生會產生較大的抵抗性作用，所以一般的情況下并不會出現面內屈曲失穩的問題。經過對比發現，系桿拱橋側向失穩的分析就成為人們關注的重點。在具體的系桿拱橋的設計中，拱肋的結構形式很多都采用二次拋物線的設計形式，而橫撐通常會設計為平式或者立式的形式，且橋面系對系桿拱橋側穩定性造成影響也是人們研究的重點，如果不做出必要的分析，容易導致結構性能難以滿足要求。

從實際情況分析，拱的外曲面臨界荷載所產生的影響是非常嚴重的中。因此，根據這一方面的設計要求，需要對拱軸線的線形、荷載性質、荷載分布、拱橫截面側向抗彎強度等方面展開分析，了解到拱支座的約束情況，通過采取合理的處理措施以消除這些負面的影響，對于提高拱橋結構的性能存在直接的影響，以達到拱橋運行安全性、穩定性的標準。

七、結語

由以上論述可以看出，鋼管混凝土在橋梁工程的施工中確實有著極為重要的作用，而具體的施工務必要做好精細的設計，尤其是混凝土壓注的處理。只有做好科學合理的規劃，整個的技術施工才能更為高效地推進下去。