桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术

龙腾云

（中铁十六局集团第三工程有限公司， 浙江 湖州 313000）

1 拱肋施工工艺概述

所谓拱肋施工工艺，就是对支架进行预压，将其坐标和高程调整到符合设计标准之后，通过机械设备，逐段地把钢管拱拱肋吊装至支架上，进而实现逐步拼装和焊接，满足施工要求[1]。对拱肋进行吊装作业的时候，需要按照前后对称、左右对称原则实现吊装，保证不平衡安装最多不多于2 个吊装节段。

2 工程概况

某桥梁的108#墩和109#墩属于两侧主墩，同在一个半径为1200m 的圆曲线上。桥梁线路大里程方向和河道有70°的夹角，主桥设计有1 孔96m 的平行系杆拱桥，桥梁各方面参数可见表1。

表1 某桥梁工程参数

该桥梁的拱肋横截面是一个哑铃型钢管，高度是3m，由钢板（16mm）和钢管（16mm×1000mm）所组成。拱肋腹板内部和上下弦管的内部都由强度为C55的无收缩混凝土进行填充。桥梁吊杆属于尼尔森体系，横线间距是9.6m，纵向间距保持在8m。桥梁的系梁通过单箱双室预应力混凝土箱形截面，钢管混凝土拱肋当中悬挂模板，使用先拱后梁方式进行施工。

3 桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术要点

3.1 确定施工方案

由于该桥梁桥下通航能力有限，所以上部结构要通过先拱后梁方式进行施工。为了更加顺利、高效地安装拱肋，选择浮吊安装法进行拱肋安装，以保证技术性基础上，兼顾经济性[2]。首先，对拱脚预埋段和拱肋两边系梁节段对应的现浇段1进行施工，两节段长度都保持在15m，通过支架安装法实现合理施工。通过工厂分节段的对大节段钢管拱进行加工，在施工现场进行拼装，之后对整体加以吊装。通过固定泵当中的四趾对钢管拱混凝土实现同时顶升，并通过挂篮悬臂浇筑系梁。

3.2 节段1 和拱脚施工

（1）对支架桩基还有冠梁进行施工作业。吊杆张拉操作之前，系杆拱对应的风撑、拱肋以及系杆等荷载都施加在了支架纵梁当中，进而向钢管桩传递。钢管桩支架通常都在水中，所以支架基础需要通过钢管桩（A235 钢）施工，以保证支架基础足够坚固和稳定。在科学验算之后，确定钢管桩最多需要向持力层打入8.4m。在振沉支墩钢管桩的时候，需要结合地层地质情况以及钢管桩实际受力情况，确定入土深度，确保每个钢管桩承载力要超过600kN。插打完所有钢管桩之后，对简易工作台和塔吊进行搭设，一次性完成所有冠梁，构成整体结构。

（2）搭设支架。基于钢管桩支墩，联合贝雷连续梁这种结构形式，进行支架搭设。横桥方向上布置7 根钢管桩，桩间距保持在2～2.5m 之间；纵向在系梁实体段位置、标准段位置还有系梁渐变段位置分别布置一排钢管桩，同时通过16#槽钢和剪力撑使钢管桩形成整体，同时以工字钢当做分配梁，设置在贝雷梁之上。在分配量上面放上方木，并在上部铺设竹胶板，以12.6#槽钢为剪力撑。通过塔吊吊装其他有关构件。

（3）通过合理方式对支架加强变形观测，并做好压载试验，确保施工安全、顺利的推进。由于系梁1 以及1’对应前半部分属于单箱双室结构，后半部分属于实心箱型梁，中间过渡时采用的是2.5m 渐变段，所有总体长度是15m。拱脚位置实体箱梁属于预应力混凝土结构，该部位混凝土是分两次逐批浇筑的，在二期恒载施工全部完成之后，才能进行第二批浇筑。同时，预应力筋也是通过两次分批张拉施工。

3.3 对两端边拱肋钢管进行对称安装

在现浇系梁的上部进行支架搭设，并对拱肋钢管进行预拼，结合实际施工需求，临时增加设置定位撑，以对称的形式对两端边拱肋钢管进行安装，同时安装1号K 撑和风揽，对拱肋线形进行严格复查。

3.4 对中间大节段钢管拱进行整体吊装

（1）合理选择拼装场地。由于108#墩的右侧大堤有约为30m 宽、100m 长的场地，可以将此处作为拼装场地。工厂对钢管拱进行预制之后，分为七段运输到拼装现场，根据拼装顺序合理的放置在支墩旁边。节段钢管放置位置和支墩要保留8m 的车道，促使吊车在后续吊装环节可以顺利通过。在其它场地合理堆放锚具、拱角以及系杆等原材料，同时安排一个场地专门进行钢筋加工。

（2）拼装支墩。结合施工场地交通条件和地形地貌特点，通过地面卧拼的形式拼装拱肋。设置的混凝土临时支墩总共有28 个，所有节段下部都设置有两个支墩，支墩高度为1m。根据拱肋具体分段形式，设置的支墩（1m×0.5m×4m）有14 个。为了确保拱轴线线性合理，需要在地面对拱肋线形进行放样操作，同时在拱肋吊杆孔位置上端和下端设置位置控制点。拱肋侧面进行双向限位支架的焊接，确保拼装支架平面具有高度稳定性。通过三维坐标，测量并定位拱肋线形还有具体高程。

（3）拼装中间段拱肋。每个钢管拱肋都划分为7 个节段，在钢管拱按顺序进场后，通过吊车将钢管拱捆绑吊装到支墩上，吊装误差需要保持在20mm 之内。吊装就位之后，通过人工方式实现对位调整，保证吊装精确性。之后，严格检查并评定现场焊接工艺、设备条件、材料以及方法等，保证焊接接头的准确性。现场拼装焊接过程中，以焊接工艺对应评定报告为指导，如果现场条件出现比较大的变化，要重新评定焊接工艺。

（4）吊装单片拱片。在单片拱片吊装之前，有关操作人员和监管人员需充分掌握安装工艺流程，并做好安装前的各项准备工作。利用两台浮吊设备同时吊装，配备技术合格、数量充足的浮吊操作人员。根据浮吊操作中所谓位置高度以及各项条件，确定浮吊吊点位置和高度。吊运安装之前，先对中间阶段具体安装长度进行合理调整，保证出接口位置焊缝破口尺寸准确。吊运安装需要按照规范逐步、缓慢推进，之后焊接和龙。焊接完拱肋和龙之后，做好横撑焊接工作，等焊接工作结束后去掉风揽。

3.5 安装系杆和吊杆

将系梁当中的临时支架拆除，并进行系杆安装工作。之后，在拱助上下方向上垂直设置钢丝绳，将系杆索拉住，对预应力索进行张拉操作，同时进行灌浆作业，避免施工过程中系杆受到自重影响出现下垂现象。该桥梁设置的吊杆总共有20 对，并以尼尔森体系进行布置。安装完拱肋之后，对系杆索进行安装，对2#和8#系杆进行张拉操作，每根系杆对应索力为1900kN。之后，通过泵送拱肋上管混凝土和下管混凝土，做好钢管混凝土的养生工作。对1 以及1’段当中的横向预应力索进行张拉操作，同时灌浆作业，对2 和2’的吊杆进行安装操作，做好张拉操作，对支架进行规范化拆除，以对称的形式安装挂篮。

4 结束语

合理地将桥梁下承式系杆拱钢管混凝土拱肋的施工技术应用在桥梁施工中，能够显著缩短施工工期，降低施工成本，保证施工质量。在该施工过程中，需要严格把握好施工要点，控制好墩身底部和拱脚位置的弯矩，并对浮吊起吊稳定性和起吊能力进行合理化计算，保证技术应用的安全、可靠，为保障整体桥梁施工质量奠定坚实基础。