系杆拱桥成熟施工技术的借鉴与应用

沈长华 费庆升 蒋明珠

（1.高邮市水利建筑安装工程总公司，江苏扬州 225600；2.高邮市水利工程质量监督站，江苏 扬州 225600）

1 工程概况

高邮市珠光大桥是运东里下河地区内河上跨度最大、宽度最宽的城市主干道桥梁，主桥采用刚性系杆拱肋的钢管混凝土系杆拱结构，系杆跨径为83.6 m，宽度37.0 m，计算跨径为80.0 m，矢高为14.598 m，矢跨比约为1/5.48，采用二次抛物线线型，拱轴线方程为 Y=4×14.598×（80－X）X/802，系杆采用高2.2 m、宽1.5 m矩形空箱断面，在拱脚处加宽至1.9 m，拱肋采用2根Φ1100 mm钢管组成哑铃型截面，钢管采用Q345C，壁厚14mm。

该桥施工难度大，工艺复杂，工期短，且没有现成的成功经验参考，故在工程实施过程中实地考察了多项建成和在建的类似系杆拱桥梁工程，通过学习借鉴成熟技术方案和施工经验，科学组织，精心施工，并根据北澄子河通航情况和周边地形地貌情况，进行施工方案比对优化，最终选择并编制了主跨结构部分采用少量现浇与预制安装相结合的少支架施工方案。灵活的技术借鉴应用，严格的过程监测控制，使得珠光大桥顺利建成通车。

2 拱肋施工

2.1 拱肋安装

2.1.1 拱肋制作

由于受现场施工场地限制，故选择委托钢构厂家在工厂加工拱肋，成型并经探伤检验合格运至施工现场后，再进行1∶1精确放样，将拱肋整孔预拼装，然后对拱肋几何尺寸再次进行检验，确认符合设计和技术规范要求后方可进行安装。

2.1.2 搭设支架

钢管拱安装支架选用贝雷片纵横交错搭设，支架顶部距拱肋底部1.5 m，上铺 20 cm×20 cm 方木，在方木上搭设临时支架，每个支点位置安装两台机械螺杆千斤顶，用于各拱段校正。拱肋吊装前全面检查搭设好的支架，对支撑点进行坐标和水准复测，细致检查拱肋中线及坐标标记点，并弹线作标记。

2.1.3 拱肋吊装

拱肋吊装采用一条150 t、举高能力45m的浮吊船，配合一条100 t、举高能力45 m的浮吊船进行，起吊均采用二点吊，吊点按设计要求设置。先吊装上游一侧拱肋两端的节段，就位、校正后临时固定，再吊装中间合拢段。然后吊装下游另一侧拱肋两端的节段，就位、校正后临时固定，再吊装中间合拢段与其他节段临时固定。最后尽快安装风撑，使其形成稳定结构。

2.2 拱肋线性

2.2.1 拱肋的加工控制

（1）公差控制。拱肋加工过程中产生的误差以及测量误差将导致最终的加工误差。为确保交验公差，在每个工序完工时，均需进行拱肋的控制数据分析总结。

（2）焊接控制。根据拱肋的结构特点，一般采用手工电弧焊接，因焊缝等级高，焊接工作量大，故需制定严格的焊接工艺，并由专职焊工进行焊接。焊接完成后，按要求进行探伤检验。

2.2.2 拱肋的预拼装控制

设置预拼装平台。根据拱肋的预拼装长度设置混凝土预拼装平台，在平台浇筑时安装预埋件，用于安装支撑胎架，每个运输单元用2个胎架，并在平台上设置控制坐标点。在平台的胎架上，对拱肋进行预拼装，接口调整好后安装法卡具固定，并在拱肋管内组焊临时连接座定位插销，同时，对预拼好后的拱肋进行各项指标的检验。

确定拱肋吊杆孔位。依据预拼装拱肋的实测值，并考虑焊接收缩、温度变形等因素，在拱肋上开设吊杆孔。

2.2.3 拱肋的安装控制

拱脚是拱肋的控制基础，拱脚的施工应注意其几何尺寸、位置及拱肋管的轴线尺寸、纵向仰角、横向垂直度，以确保拱肋安装的精度。另外，由于拱脚是与系杆梁、端横梁部分的混凝土一起施工，因此，在混凝土浇筑前，应将拱脚进行固定，以防在混凝土施工过程中产生移位。在浇筑混凝土时，由于该处钢筋密集，因此必须制定详细的浇筑工艺，并全程跟踪监控，确保该处的混凝土质量。

2.2.4 拱肋的轴线控制

（1）根据桥位地形情况设置贯通的轴线控制点，布置一导线控制网，在拱肋安装的全过程中进行轴线的测量、监控。

（2）拼装前，应根据拱肋拟定的拼装方法，设置拱肋控制点的预拱度。支架施工时，应根据加载后支架的变形情况，设置预拱度。

（3）测量时，应重视温差引起的杆件长度变化和侧向变形，尽量选择日出前、日落后温差最小时，或对拱肋洒水降温后，再进行测量。

（4）拱肋安装时，设置竖向及横向微调装置（哑铃拱肋两侧上下设手拉链条葫芦和两台机械螺杆千斤顶组合进行微调）进行精确对位，对位后及时通过定位销和法兰连接装置进行连接，然后施焊。

（5）焊接时，选择合理焊接工艺，严格控制焊接产生的侧向变形。

（6）在拱肋拼装过程中，考虑风荷载的影响，对已安装的拱肋及时拉设风绳，防止拱肋失稳，也防止风载对其轴线精度产生影响。

2.2.5 拱肋的合拢控制

（1）合拢段的施工是拱肋拼装的最后一个环节，也是拱肋线形控制的重点，因此，要根据拟定的施工方法制定相应的合拢方案，适当预留切割量，以防在拼装过程中，由于焊接收缩而引起长度出现变化。

（2）应按照设计要求合拢，以防产生温度应力。

（3）针对拟定的施工方法，采用临时锁定措施，支架施工采用在管内设锥形套管进行临时锁定。

2.3 混凝土施工

在封闭的钢管中浇灌混凝土，同时又要保证混凝土在钢管中能密实成型，应着重解决以下施工难点：其一，拱形钢管中的混凝土在施工时无法进行振捣，故此混凝土必须实现免振捣自密实性能；普通混凝土在硬化时会出现收缩现象，为保证混凝土在钢管中能密实成型，故此混凝土要实现无收缩或微膨胀性能，而设计强度等级又高达C50，普通混凝土难以实现以上性能。其二，由于钢管全部闭封，如采用常规施工方法在拱顶开口泵送混凝土入钢管，可能造成空气滞留钢管内造成施工缺陷（出现水气泡或断层），故常规施工方法无法保证工程质量。

2.3.1 钢管混凝土施工准备

为了保证混凝土泵送施工的顺利进行，施工现场必须做好充分准备，准备的内容大致有以下几个方面：

（1）泵送钢管的安装。在施工方案确定的位置（一般距拱脚底部50～100 cm处，两端对称设置）焊接泵送管道，为了减小泵送压力，泵送管与拱形钢管侧壁必须成45°角进行焊接，焊接前应事先在钢管侧壁选定的位置进行开口，在开口处画好形状与尺寸，并保证与泵送管焊接时尺寸相符，密封良好。

（2）泵送管道上阀门的位置。一般确定使用阀板式阀门，阀板洞口的尺寸应不小于泵送钢管的内径，以避免增加泵送压力，加工阀板时两面应平整并涂上黄油，以保证阀门处的密封效果。

（3）排气口的设置。排气口位于拱顶上方，直径250 mm，在排气口处焊接一直径250mm的钢管（状如烟囱），在排除浮浆层后可保证排气口处混凝土的密实度。

（4）混凝土泵的准备。准备3台混凝土泵（最高泵送压强均达到30.0 MPa），两端拱脚处各安放1台，另1台为备用泵，以应对意外情况的发生。

（5）搅拌站生产准备。搅拌站除了提前备齐所有的生产原材料外，对搅拌设备也应提前做检查，考虑到连续泵送，试验、质检人员对生产过程和施工现场应进行全程监控，并随时反馈现场情况。

2.3.2 钢管混凝土浇筑

钢管混凝土浇筑时两侧要均匀对称浇筑，用对讲机或手机联系，保证两侧基本同时打入相同方量的混凝土。在混凝土浇筑过程中，用水不停冲洗拱肋，确保从排浆孔、排气孔溢出的混凝土不污染拱肋，以保证拱肋后期防腐的质量。在混凝土超过某一排浆孔后，及时封堵排浆孔。

3 结束语

经各项质量检测，未发现质量缺陷，此次钢管系杆拱桥梁的施工取得了成功。在钢管拱肋的施工过程中，方案比对选择、施工技术借鉴与正确应用极为重要。此外，施工前的精心准备，施工现场的精心组织，关键步骤过程的控制和设计标准的掌握监测也是决定施工成败的关键要素。本钢管混凝土拱肋的施工为此类系秆拱桥梁施工积累了一定经验，同时也充分体现了技术借鉴与正确应用的重要性。