公路桥梁钢管混凝土拱桥技术研究

秦家豪

（山西路桥第一工程有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

公路桥梁施工环节，钢管混凝土拱桥技术的应用范围较小，但其本身具备一定的优势，如在实际应用中抗震性和抗压性强，这样能够更好地保证工程的整体性能，能更好地满足实际需求[1]。在一些跨度大的桥梁工程中，优势更加明显。目前，相关领域的研究者对钢管混凝土拱桥技术的研究更加深入，使此项技术能够在更大范围得到应用，如应用在公路桥梁工程中，能降低桥梁中的裂缝数量，提高桥梁的安全性和稳定性，保障公众日常的安全出行，降低交通事故发生率。

1 公路桥梁工程概况

某公路的桥梁总长度是586.35m，宽度达28.58m，主桥部分以五孔钢筋混凝土作为下承式系杆，填充钢管采取C40 微膨胀混凝土，高71.2m，跨0.85m，宽1.78m，总体结构稳定，施工正常，公路桥梁实际应用能力强。

2 工程施工方案准备

2.1 施工方案

公路桥梁建设参照力学原理，施工时相关人员在拱桥的拱轴线两侧开设压注孔，大约在1.9～2m 处。施工过程中通过输送泵压注混凝土，为了使钢管内混凝土密度大、强度高，满足工程需求，考虑采用钢管混凝土拱桥技术来进行。

2.2 前期准备作业

工程施工之前要进行好准备作业，其中包括观察和测量，做好准备作业利于方案的后续开展。在施工之前对工程情况进行严格检查，测量好公路轴线，最大限度地减小施工中的误差，降低对施工的影响。同时，还需做好技术交底工作，要求技术人员了解钢管混凝土拱桥技术施工方案重点，掌握技术操作流程，为项目后续实施奠定基础。

3 工程施工工艺

3.1 拱肋支架

第一，采取相关措施，预防在钢立柱受力环节出现柱脚周边部位上的连系梁损坏的情况，否则将造成整体结构的性能不合格。根据工程的施工需要，应该增大柱脚部位系梁结构的受力面积，或者采取加强的措施，以确保结构性能符合要求。按照设计方案的要求，在现场施工中增加柱脚临时钢筋混凝土基础结构，其尺寸和性能需要符合标准，促进结构受力性能的提升，确保结构的总体质量符合工程标准[2]。

第二，拱肋支架需要安装到钢管拱架的连接位置上，在空间设置上，通常需要在拱肋的位置应用千斤顶进行上下结构调节，并进行满焊连接，形成整体结构，为钢管拱的焊接施工提供基础条件。由于钢管焊接作业对质量要求较高，所以要加强现场焊接控制，采取包裹措施，以免受风力影响，降低焊接效果。

第三，由于拱肋的高度比较高，因此在支架相关参数的验算环节，应考虑风荷载的作用，尤其是横向风荷载，并加强管理和控制。除了现场应进行必要的围护，还要对系梁的梁面以上部位采取各项横风受力保护措施。如果拱肋混凝土施工在冬季进行，风荷载受力的验算分析还要考虑养护的要求。为了使支架结构的稳定性符合标准，建议系梁现场施工中预埋钢筋或者螺栓，使之与钢柱的柱脚以及底部的混凝土结构稳定连接，达到横向连接的施工效果。

第四，拱肋支架采取纵横对称设置的方式，支架施工材料临时存放在系梁处，容易导致荷载升高、结构偏载，因此要加强现场管控。

3.2 钢管拱加工

在钢管拱加工过程中，需要注意以下几点。

第一，必须遵循工艺方案设计分段长度，并在实际加工过程中按照方案进行。如果现场设计没有特殊要求，应从运输、安装的便利性出发考虑分段长度[3]。

第二，钢管接口的部位应该尽量避开吊杆、拱肋预埋套管等结构，明确接口部位之后，按照现场要求设计拱肋支架结构。

第三，钢管拱加工环节，针对相邻钢架连接口的部位，要采取临时加固的方式进行处理，而后采取焊接机对钢板进行焊接施工。焊接工作结束后，进行钢板切割处理，确保不会对后续施工带来影响。

第四，在钢管拱加工环节必须按照设计方案进行操作，并采取有效措施加以管理和控制。

第五，加工钢管拱时应预留孔洞，以便进行泵送混凝土状态检查和排气。监理单位需进行质量监督检查，并派遣专人进行监造，确保整个过程严格按照设计方案和工艺标准进行，每项参数均能满足施工要求，若出现问题需及时采取修正措施。钢管拱加工施工现场见图1、图2。

图1 钢管拱加工施工现场1

3.3 观测钢管拱

在公路桥梁建设中，完整的测量数据是必不可少的。在观测钢管拱的过程中，要仔细观测各项数据指标，明确每个环节的情况，并严格落实好各个环节的施工，如果发现问题要及时处理。经过初次测量，要根据实际情况绘制曲线图，以便更直观地掌握钢管输送混凝土的情况，同时记录好每个阶段的情况，并及时监测各项数据，将之绘制表格中。

3.4 注压、成型

钢管是公路桥梁建设中广泛使用的材料，其具有很强的承载力，可以抵抗变形情况，在大跨度桥梁工程中发挥着重要作用。因此浇筑混凝土时，可以利用钢管进行二级压注和一次成型。在压注和成型的过程中，要做好对材料的保护，减少对材料的破坏和损害，同时要注意施工效率和质量。注压、成型施工现场见图3。

图3 注压、成型施工现场

3.5 压注顶升施工

进行压注顶升施工时，需要注意以下几点：

第一，灌注钢管时要好好检查好泵管的接头，确保接头严密，避免泵送混凝土时气压过大，导致接口断开，从而发生漏浆。为此，要对接口及时加垫橡皮筋，若发现有接口未加垫要及时补加，以降低对工程工期和质量的影响[4]。

第二，进行回阀时，需要使用混凝土进行搅拌，并确保搅拌充分，这样才能保证其形成砂浆。将砂浆放入混凝土泵车时，必须使其先保持流动状态，以润滑泵管，进而降低运输中的阻力。

第三，使用泵车时需要派遣专人观察混凝土的情况。如果混凝土在运输中出现问题，需要进行及时处理。一般来说，如果出现一些异常声音，必须及时处理，因为这意味着可能压到了注点的位置。

4 工程施工期间需要注意的具体内容

4.1 科学设计混凝土成分配合比

进行钢管混凝土建设时，需要使混凝土保持流动性，这样才能使混凝土顺利泵送到规定的位置。所以，在混凝土施工期间，需要进行全面的考虑，并合理计算混凝土的配合比情况。同时，在混凝土配合比设计阶段，还需考虑混凝土坍落度，通过详细地计算明确指标取值，只有这样才能保证混凝土施工的质量。

4.2 拱桥两侧同步且对称开展混凝土压注

在混凝土压注过程中，需要保证混凝土能够同步开展对称施工。因为混凝土自身的重量比重大，在混凝土压注环节容易给拱线造成影响。因此，压注时需要派专人对现场的情况进行观察，并且在进行混凝土浇筑之前，还要做好拱形桥两侧水平线的测量，确保相关的施工参数满足要求，若出现参数偏差现象则进行调试后，方可开展混凝土压注施工。具体压注阶段，需要按照两侧同步压注原则进行操作，要求施工人员控制好节奏，同时对压注量进行观察，保证施工质量满足设计方案要求。此外，在施工环节还要控制好压注浆液的压力，减少工程质量问题出现。

4.3 提升公路桥梁工程质量的措施

在公路桥梁工程施工阶段，由于处于露天环境下施工，很容易受到天气、温度等影响，对项目开展造成阻碍，因此，在桥梁钢管混凝土拱桥施工时要加强施工现场的质量控制。

第一，优化混凝土的配合比。在混凝土配制中，需要控制混凝土的坍落度，保证在18～20cm 之间。同时，根据压注速度对混凝土的初凝时间进行测算，为了提升使构件的承载力，减少普通混凝土在灌注过程中产生的混凝土钢管间隙问题，可以设定相应的参数值。此外，由于钢管结构的安全性会影响钢管混凝土的质量，因此在配合比设计过程中，还需要特别注意对微膨胀率的分析，综合分析钢管和混凝土收缩空隙等问题，通过混凝土配合比试验控制膨胀率，避免造成泵送困难。

第二，做好压力控制。在钢管混凝土拱桥技术应用阶段，结构成型需要一次成型，这对钢管结构的承载力要求非常高。因此，为了减少钢管出现变形的情况，需要采取二次注压的方式进行施工，通过二次分层浇筑方式的应用，可以减少压浆冲击量产生的重力。

第三，如果混凝土之间的间隙比较大，会导致混凝土在实际施工中出现膨胀，钢管就容易出现变形问题[5]。为保证混凝土具备良好的承受力，需要采取有效措施，在施工期间将混凝土之间的间隙控制在合理范围内。在室外施工中，温度是最大的影响因素，因此需要采取合理措施来控制温度，最大限度地避免出现间隙，以确保整个工程的质量符合规定，符合实际生产要求。

第四，做好现场的质量与安全控制。公路桥梁钢管混凝土拱桥技术应用环节，做好现场质量控制与安全管理非常必要。一是从混凝土拱桥质量控制层面分析：要求技术人员按照桥梁施工规范及技术操作流程做好技术合理应用，不能出现违规施工等情况。在具体工程开展阶段，当分项工序完成以后施工方需要进行质量自检，查看结构强度等参数是否满足需求，唯有各方面参数满足规定后方可开展后续项目。二是从安全控制方面分析：在施工前期需要做好安全教育工作，施工人员需要持证上岗，施工过程加强基础安全防护措施。此外，还要利用信息化技术构建管理系统，实现全体监督管理，减少不规范或意外问题出现。

5 结语

总之，应用公路桥梁钢管混凝土拱桥技术时，要想切实提升工程的整体效率，需要明确技术方案，并按照工艺流程进行操作。同时要严格控制施工现场，并加强施工期间的管理控制，如此才能切实提升整体施工效果。