张镇河大桥施工技术与质量控制

■范国平 ■江苏中设集团股份有限公司，江苏 无锡 214000

1 工程概况

张镇河大桥上部结构采用下承式钢管混凝土系杆拱，单跨115m，拱轴线为二次抛物线，主桥全宽47.5m，单幅桥宽23.5m，单幅桥设两片拱肋，系杆采用箱型截面2.5 ×1.5m，拱肋采用哑铃型钢管砼，截面高2.8m，由2 根外径120cm 壁厚16mmQ345qd 钢管组成，内灌C40 微膨胀砼，单片拱肋设20 根吊杆，间距5m，单幅桥横向设5 道风撑，哑铃型2 道。K 型4 道。中横梁20 片。

2 方案实施

2.1 设计施工工况

下部构造→支架现浇拱脚(端横梁)→系杆施工→拱脚加强精轧螺纹钢张拉→系杆第一批预应力张拉→安装加强中横梁并张拉→安装拱肋→安装风撑→灌注钢管填充砼→安装吊杆→系杆第二批预应力张拉→吊杆第一次张拉→安装剩余中横梁→对称安装行车道板→吊杆第二次张拉→桥面系施工→桥梁防腐。

2.2 施工方案与实施

(1)支架施工:根据设计意图和现场实际情况，采用贝雷梁支架，作为系杆和拱脚支架，其布置形式为7 榀上下加强型，横向间距25 +20 +45 +45 +20 +25cm，跨径布置分左右幅和河道交角采取不等距布置，以保证通航孔安全，同时尽量满足贝雷节点位置，支墩采用φ629mm，壁厚10 mm的钢管桩，入土深度8～12m。

支架共分四部分:拱脚段、系杆段、中横梁安装支架、拱肋安装支架，支架互不干涉为独立部分，以免发生不均匀沉降影响。

用全站仪放样，使用60T 振拔锤插打钢管桩，钢管桩之间采用型钢联系成整体，钢管桩顶用双拼32 工字钢作横向分配梁;搭设贝雷梁，贝雷梁采用标准上下加强型，中间设置横向框架以增强其横向联系;贝雷梁上横向铺设16 工字钢，间距60cm;其上再布置10 ×15 和10 ×10 方木，最后铺设20mm 竹胶板作底模面板。

预压:系杆支架采用沙袋和水箱配合堆载。河道中间由于离岸边较远，采用直径2.5m 高4m 水箱堆载;两侧靠岸边较近的部位用吊车堆载沙袋预压。

(2)拱脚及端横梁施工。在完成预压的支架上绑扎钢筋，安装预应力管道，搭设拱脚连接钢板定位支架，立模，浇筑砼。由于拱脚高度达8m，钢筋密集，为确保砼浇筑质量，避免产生空洞和蜂窝麻面现象，砼分两次浇筑，每次浇筑高度4m 左右。为保护预应力管道，内衬PVC 管。

(3)支架浇筑系杆。施工工艺:系杆底板钢筋→内模安装→外侧模安装→顶板钢筋安装→砼浇筑→养护。

为防止砼收缩裂缝产生，系杆分两次浇筑，第二次浇筑砼采用微膨胀砼补偿。为保证系杆钢筋完整性，钢筋均为整体布置，在分段浇筑断面临时性设置封端模板，第一次浇筑完成后经过凿毛处理。

系杆和拱脚预应力钢筋在完成砼浇筑后进行预应力张拉。

(4)拱肋加工。主要施工工艺:原材料检验→放样→下料→加工→装配与焊接→节段组装与腹板焊接→吊杆相关部(附)件组装→焊接过程检测→排气、排浆孔设安→拱肋预拼装→涂装防锈。

节段划分:钢管拱肋加工采用工厂预制，为便于吊装及运输，拱肋钢管分节加工分段组拼，见钢管分段及对接段示意图。一个拱划分为10 节，节段最长尺寸约15.6 米，重19 吨。结合现场吊装能力及设计划分要求，现场再组焊成4 段。分节长度及重量见表1。分段长度及重量见表2。

厂内制作及运输段:

张镇河厂内制作节段表 表1

现场吊装段:

张镇河现场吊装分段表 表2

制作方法:采用卷板机将钢板卷制成圆管;装配焊接成2m～2.5m左右拱肋管及设计基本长度的风撑管;上下拱肋管采用以折代曲形成设计轴线，其后在设定专用胎架上完成定位、焊接和节段组装;各风撑管节段在另外平面胎架上完成组装。

大接头余量加放:为保证各步施工和工艺都能满足设计要求，达到规定的偏差精度，上下拱肋管现场拼接段接头加放50mm 余量，该余量节段组装时保留，只在分段计算长度处作出正作线。

焊接补偿量加放:考虑节段组装时，腹板焊接将使各拱肋节段上下管的距离受到影响，可沿径向线方向加放5mm 作为焊接补偿，以保证设计几何尺寸。

每段钢管对接时，由于此钢管为卷管，轴线方向会有直条焊缝，相邻两管之间对接应错开此直缝不小于150mm，及钢管拱内8 道加筋板也应避开此轴线直缝。

(5)拱肋吊装及焊接成型。按设计分段长度在接缝位置系杆两侧搭设钢管桩支架，在拱肋底部安装工作平台，搭设拱座，由于拱肋安装支架离系杆施工支架距离较近，在系杆施工周期中，为避免钢管桩对系杆施工造成干扰，钢管桩顶高程设置在系杆底模以下位置，在系杆施工完成后，通过接长方式完成拱肋安装支架搭设。

工作平台高程以拱肋设计高程为基准，留下适当调整间隙，用于使用千斤顶和钢板支垫，以方便调整拱座高程。拱座两侧设横向限位固定型钢。

工厂完成的拱肋半成品运至现场，本案以船运到场，使用350T 浮吊卸至岸上。搭设胎架，将单幅桥10 个节段焊接成4 个节段，满足吊装要求，现场最大安装重量为52T，经过反复论证采用350T 浮吊进行安装工作。

现场吊装顺序为从右侧向左侧依次完成单拱，每个单拱先安装两侧两个阶段，再安装第三个，接头焊接完成后最后安装合拢段，在焊接时现场设横向揽风索以固定，确保横向稳定性。

风撑安装同样用350T 浮吊安装，先安装中间哑铃撑，再两端K 型撑，以完成拱肋整体性。拱肋安装实况见拱肋安装实况图。

(6)拱肋注浆。单拱拱肋注浆分三次，第一次下拱圈、第二次上拱圈，第三次中间连接腔室。

拱肋注浆从两端底部向上压注，到最后顶部出浆口冒浆后封闭出浆口，持续稳压1～3 分钟，确保拱圈内注浆密实度。

(7)吊杆安装。吊杆采用Φ299X12mmQ235C 无缝钢管，内穿FPES7 -109 平行钢丝成品索，标准强度1670Mpa，采用双层HDPE 防护，在管内压注发泡剂，锚具为冷铸镦头锚。

吊杆FPES7 -109 平行钢丝成品索由工厂直接加工完成，现场采用吊机从下向上穿束，安装时注意保护好防护层不受损伤。

吊杆预应力分两次张拉，第一次张拉吨位为75T，张拉完成后进行中横梁安装。第二次在行车道板安装完成后张拉到设计吨位。

拱肋安装实况图

(8)中横梁安装。中横梁预制在后台，其工艺同预制梁施工工艺，在现场采用安装支架，由于拱肋安装完成后，中横梁就位受到约束，因此在拱肋安装前，中横梁预先采用350T 浮吊安放在中横梁临时支架上，支架仍旧采用贝雷梁式，中横梁安装时按设计高程支垫，两侧设横向稳定支撑，防止偏位和倒塌。

在拱肋完成后，中横梁与系杆现浇湿接头和穿预应力钢绞线张拉，使系杆和中横梁、拱肋、风撑全部形成整体，主要受力构造完成。

(9)行车道板安装。行车道板用两台50T 汽车吊从主跨两端向中间平衡架设，每跨从外侧向内侧逐片安装，直至合拢，浇筑湿接缝，形成整体。

至此系杆拱主桥主要受力构造基本完成，其后为常规桥面系和防腐等附属工程施工。

3 质量控制

针对系杆拱施工工艺复杂，工序繁多，对现场施工组织有较高要求，其质量控制也有较大难度。

如何做好其质量控制工作，在施工前期先分析施工难点并进行预控是非常必要的。

3.1 拱脚和系杆支架施工安全控制

由于本桥跨越四级航道河，水中部分支架搭设复杂，总共四套独立支架互不干扰，最小支架边缘距离仅20cm，如何避免支架由于定位出现偏差而导致的打架现象，以及钢管桩实际承载力是否满足方案要求控制确保支架整体性安全，是支架施工难点。

钢管桩插打由于地质情况复杂，难以保证精确定位，出现入土时跑偏现象，此时作重新插拔处理。插打时用全站仪精确定位，其承载力试验通过千斤顶加载试验确定其是否合格，见钢管桩承载力试验检测图。

3.2 系杆纵向主筋与吊杆部位冲突的处理

系杆纵向主筋规格为32mm 螺纹钢，设计意图是通长布设，但在吊杆部位不可避免会产生截断，为保证其有效联系，本工程采取环形加固箍筋处理，被截断的主筋与环形箍筋焊接，其处理方式借鉴连续梁人孔钢筋设计。

3.3 拱脚与拱肋连接钢板定位和焊接

本工程拱脚与拱肋联系是直接在拱脚面预埋连接钢板，辅以精轧螺纹钢张拉，难点在于如何控制连接钢板定位准确是控制关键点。

因为连接钢板自重达近2T，靠钢筋自身是不可能保证其不变形，为避免钢板在砼浇筑过程中产生变形和移位，本工程采取的措施是使用定位支架定位，支架直接浇筑在拱脚砼结构里，定位支架采用型钢焊接成型，不与模板钢筋骨架发生连接，确保钢筋骨架和模板变形对其不产生影响。

钢管桩承载力试验检测图

3.4 拱肋工厂加工质量控制

此为全桥质量控制重中之重，主控要素设置为:拱肋线形、焊缝检测。

线形控制控制要点:(1)确保上胎架的钢管定位正确，即钢管径向线及其中心线应与胎架纵向中心线及中线相吻合;(2)折线位置准确;(3)外力施加点要对称合理，加压要逐步、适量;(4)特别强调压力协调控制;(5)外力应避开环缝位置，约定带宽可依实际适当调整;(6)要随时观察、测量拱轴线的坐标，控制傍弯。(7)按编制好的预拼工艺制订预拼，妥善保管预拼测量数据，并采取一定措施保护好预拼控制点，以备安装时使用。

焊接控制:(1)做好焊前准备工作;(2)焊接工艺评定;根据要求做好焊前处理和试板生产;(3)做好焊接检测，委托第三方检测单位100%进行焊缝检测，确保焊缝质量。

3.5 拱肋与吊杆安装位置控制

吊杆偏差要求不大于10mm，上下吊杆点位有相对偏差，系杆预埋孔检测偏差值必须反映至上吊杆部位，两者偏差数据应该同向，拱肋就位时第一检测吊杆位置正确性，及时调整就位垫板保证其位置准确，按下吊杆点偏差进行调整，确保其相对位置正确。

3.6 拱肋注浆密实度控制

压浆宜一气呵成，中间不能停顿，考虑到每侧有10 道吊杆，吊杆内部结构对注浆砼流动性带来非常大阻力，因此优化砼配合比，选用优质材料、做好现场拌和控制非常关键。

4 结语

本桥总体控制状况良好，但有一根钢管桩发生沉降现象，给我们带来一定的思考。钢管桩抽检按2%频率进行，不可能全部覆盖检测，如何保证防止小概率事件发生而产生的不良后果，对此本人的想法是在准备工作前尽量考虑最不利因素影响，按其最不利情况发生时会导致何种后果而进行预控，可以将影响控制在最小范围内。

通过对张镇河大桥的施工，以及发生的不利情况，给同行工程技术人员一定的借鉴，对工艺复杂情况，如何做好过程控制，是我们应该努力的方向。