下承式钢管混凝土系杆拱桥施工技术研究

摘要 文章依托通扬线高邮段航道整治桥梁工程一沟大桥，探讨了下承式钢管混凝土系杆拱桥施工技术，通过对原位拼装法与整体吊装法进行比较，采取整体吊装法进行施工，具体阐述了桩基工程、下部结构承台及墩台身、空心板梁工程、预制箱梁、钢管混凝土系杆拱桥工程等关键施工环节。结果表明，整体吊装法在安全性、工期、经济性及对航道影响等方面均优于原位拼装法，具有重要的实际应用价值。

关键词 桥梁工程；拱桥；下承式；钢管混凝土系杆；施工技术

中图分类号 U445.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2025）02-0111-03

0 引言

下承式钢管混凝土系杆拱桥作为一种结构新颖、受力合理的桥梁形式，近年来在桥梁工程中得到广泛应用，其结构特点和施工技术的研究对于桥梁工程的设计与施工具有重要意义[1-2]。通扬线高邮段航道整治桥梁工程一沟大桥项目是该地区的重要交通枢纽，原桥梁为梁桥，新桥建设面临复杂的施工环境和高标准的工程要求。通过对该项目的施工技术研究，研究下承式钢管混凝土系杆拱桥的最佳施工方案，以提高施工效率、保证工程质量，为类似桥梁工程的施工提供参考和借鉴。

1 工程概况

通扬线高邮段航道整治桥梁工程一沟大桥位于高邮市龙虬镇与卸甲镇之间，原桥梁主跨跨径为28 m，桥面宽7.0 m，新桥位于原桥东侧约450 m处，航道北侧接线起于一沟路与S333交叉处，沿一沟路向北350 m后折向东，在金家圩处折向南横跨S333，航道南侧接至四支渠路，线路全长1.974 km。新桥桥面宽度为13 m，全桥长563.5 m，桥跨组成为（9×20）m+（3×25）m+82.64 m+（11×20）m；主桥上部结构为下承式钢管混凝土系杆拱，下部结构为柱式墩；引桥上部结构为20 m的先张法预应力混凝土空心板，以及25 m的装配式部分预应力混凝土连续箱梁，下部结构为柱式墩、肋板式桥台、薄壁式桥台及钻孔灌注桩基础。设计标准具体见表1所示：

2 钢管混凝土系杆拱施工方案比选

2.1 原位拼装法

利用主墩、临时立柱、贝雷梁、工字钢等搭设原位拼装的作业平台，并设置临时支架进行钢管拱的拼装。临时支架钢管柱及贝雷片施工平台，均采用水上施打及水上安装，劲性骨架、钢管拱、风撑等全部利用150 t浮吊进行安装。其中，拱肋采用岸上拼装成三大吊装节段，后期采用浮吊进行安装；中横梁采用预制后的浮吊船安装。

2.2 整体吊装法

岸上支架拼装，浮吊整体吊装就位。选择在河岸一侧，顺河方向平整拼装场地，进行劲性骨架和钢管拱的整体拼装，完成吊杆的安装，待拼装完成后利用2台300t浮吊进行整体吊装施工，吊装完成后进行拱肋混凝土、系杆混凝土的灌注，中横梁采用预制后的浮吊安装。

两种施工方案优缺点对比情况见表2所示：

从安全、工期、封航次数、经济等方面综合考虑，采用整体吊装法节约工期、安全可靠、施工便捷，且只须在吊装期间进行短暂封航，对航道的影响也小得多，故计划采用整体吊装法进行该工程4座下承式钢管混凝土系杆拱的施工。吊装机械拟选用2台300 t浮吊，每2座钢管系杆拱的吊装集中进出场一次，共两次进出场，陆续完成施工任务。

3 钢管混凝土系杆拱施工要点

3.1 桩基工程

桥梁基础采用钻孔灌注桩，设计为水下混凝土灌注桩，桩基直径分别为φ1.5 m及φ1.2 m，河道驳岸钻孔桩直径为φ1.0 m。桩基设计为摩擦桩，桩身范围的地质主要为粉质黏土、粉土，拟采用循环钻机（以反循环为主）。钻孔灌注桩采用循环钻的施工工艺，配套施工设备如下：滚焊机、泥浆泵、电焊机、钢筋调直机、钢筋弯曲机、钢筋切割机、汽车吊等。循环钻孔灌注桩施工工艺流程图如图1所示：

3.2 下部结构承台及墩台身施工

主墩为方柱型式，尺寸为2.2 m×1.8 m，高度分别为4.234 m、4.255 m，承台为6.4 m×6.4 m×2.5 m。引桥桥墩为圆柱式，其中14#、15#墩设系梁。施工工艺流程如下：填土筑岛—钢板桩围堰—基坑开挖—桩顶凿除、检桩—测量定位—钢筋绑扎—模板支设—混凝土浇筑—基坑回填—拆除钢板桩围堰。

钢板桩围堰需用型钢作为内导梁制成围笼，在插打钢板桩时起导向作用，并作为钢板桩的内支撑。内导梁制作按设计尺寸直接下料，接头安排在横撑支点处，接头采用焊接。钢板桩插打顺序从远离河岸侧开始，在另一侧合龙，每边一角插至另一角，插打时应严格控制桩的垂直度；尤其是第一根桩应从两个相应垂直方向进行控制，确保垂直；插打一块或几块桩稳定后即与导框进行联系，当偏斜过大不能用拉挤方法调整时，应拔起重插；在防止与纠正均无效时，可采用特制楔形桩合龙。

承台钢筋在钢筋加工场集中加工，运至现场进行钢筋安装。钢筋在进场前必须进行检验，检验合格后方可进场。材料进场后应存放在仓库或料棚内，不得直接堆放在地面上，必须用方木或其他方法垫起，工地临时保管钢筋时，应选择地势高、地面干燥的场所，上部加盖棚布。钢筋下料前，应先检查钢筋表面是否有油渍、漆污、水泥浆或铁锈等，若有应清除干净，下料时应严格按照图纸要求进行钢筋长度的下料。承台钢筋绑扎时应严格按照图纸要求进行钢筋间距的绑扎。为确保混凝土保护层厚度，垫块应采用与承台混凝土同标号的混凝土垫块。混凝土保护垫块厚度尺寸正偏差不得大于5 mm，且不得有负误差。构件侧面或底面的垫块应至少为4个/m2，绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内，避免形成锈蚀通道[3]。承台钢筋绑扎完成后，进行测量放样，放出墩身钢筋位置，绑扎墩身预埋筋，钢筋间距应严格按照图纸要求绑扎。

3.3 空心板梁工程

该工程空心板梁工程量较小，且施工现场无场地满足预制要求。根据目前的现场调查，工程项目周边30 km范围内有3座空心板梁预制场，且均能满足现场板梁的工期和质量要求。项目现场不再进行空心板梁预制，待预制好的空心板梁强度达到设计要求后，运输至现场进行吊装安装工作，如图2所示：

该桥梁空心板梁安装拟采取1台130 t汽车吊吊装。根据桥台所具备的吊装条件，先吊装0＃桥台～1＃桥墩梁板，剩余梁跨吊装的吊车在桥下便道，垂直于桥跨方向进行支腿，吊车不上桥面，梁安装按照中梁、边梁、次边梁、中梁、边梁、次边梁的顺序依次架设。每一片梁采用预埋的吊耳进行四点起吊。

3.4 预制箱梁施工

箱梁由预制场集中预制，由运梁拖车经路基直接运输到架桥机位置，使用架桥机架设安装。预制梁在运输和起吊过程中，注意保持梁体的横向稳定，架设后应及时焊接梁间的横隔板主筋，并及时施工现浇连续结构。采用架桥机架设预制梁的桥梁，在预制梁之间的横隔板和翼板湿接缝浇筑混凝土，并达到混凝土强度设计等级的85%[4]且采取压力扩散措施后，方可在其上运梁。

3.5 钢管混凝土系杆拱桥工程

钢系杆拱桥采用钢构件在钢构厂进行半成品加工，运输至现场西岸进行现场拼装。在陆地上完成系杆劲性骨架（台座应考虑纵断面起拱和预拱度的设置）及7道系杆临时横梁的安装，然后在胎架上拼接拱肋钢管，风撑与管肋同步安装，焊接成整体，安装系杆模板，绑扎系杆钢筋，安装吊杆并张拉部分吊杆预应力作为收紧力；随后将拱肋及劲性骨架整体吊装就位，安装主墩支座，临时固定[5]。主桥整体施工工艺流程如图3所示：

3.6 拱脚及端横梁现浇

拱脚实体段为双向预应力的混凝土结构，顺桥向与系杆梁拱脚现浇段相接，横桥向与端横梁固接[6]。拱脚处设有GPZ（2009）12.5盆式橡胶支座，共有三种类型、四种安装方式——双向活动支座（SX）1个、单向活动支座（DX）2个、固定支座（GD）1个，其中单向活动支座有顺桥向、横桥向两种安装方式。根据该工程现场调查情况，拱脚、端横梁实体段混凝土采用支架现浇方案，其中4#墩位于水中，端横梁和拱脚支架采取钢管桩支撑，钢管桩支撑在承台位置，纵向通过槽钢连接；5#墩位于岸边，可以采取满堂支架方案，现场通过对既有河岸边进行压实改良处理后，作为满堂支架的基础。

3.7 拱肋混凝土灌注

钢管内混凝土应按实验配比进行配置，混凝土中应掺入一定量的高强高效减水膨胀剂，既要保证混凝土的强度，又能获得所需的流动性，保证混凝土的密实性及泵送的和易性。C40无收缩混凝土添加剂的生产厂家较多，应加以比较择优选用，经过多次配合比试验，确定合适的混凝土初凝时间、和易性、流动性、坍落度，成功后方可正式使用。

3.8 系杆现浇施工

首先安装劲性骨架，在安装底层劲性骨架的同时将系杆空箱模板安装就位，然后安装顶层劲性骨架，绑扎钢筋，安装模板，最后浇筑混凝土并张拉预应力。系杆劲性骨架在厂内加工时，应按分段长度焊接成23 m左右段的整体，运至现场后直接吊至拼装平台支架上，焊接成整体。系杆纵向钢筋采用双面搭接焊，焊缝长度不小于5 d，或采用单面焊，焊缝长度不小于10 d，设计要求应尽量采用双面焊。首先安装下部的箍筋、水平筋，随后安装预应力孔道金属波纹管，待孔道安装完毕后再依次从系杆箍筋上部水平筋进行安装，随后依次向上安装箍筋和预应力金属波纹管。

4 结语

综上，结合通扬线高邮段航道整治桥梁工程一沟大桥建设项目，明确了下承式钢管混凝土系杆拱桥的施工难点和关键技术。研究表明，整体吊装法在该项目中因其安全性高、工期短、经济性好及对航道影响小等优点，成为最优的施工方案。在施工过程中，科学合理的桩基工程、下部结构承台及墩台身施工、空心板梁和预制箱梁的安装工艺，以及钢管混凝土的灌注和系杆现浇等技术措施，确保了工程质量和施工进度。

参考文献

[1]何杰.铁路大跨度下承式钢管混凝土系杆拱桥施工技术分析[J].工程与建设， 2022（2）：472-477.

[2]赵宝鑫.下承式钢管混凝土系杆拱桥施工关键技术研究[J].工程机械与维修， 2022（3）：148-150.

[3]邱春.下承式钢管混凝土系杆拱桥上部结构支架施工技术分析[J].运输经理世界， 2023（8）：69-71.

[4]陈瑞.下承式钢管混凝土系杆拱桥上部结构支架施工技术探析[J].安徽建筑， 2022（7）：136-137+186.

[5]罗刚.大跨度钢管混凝土系杆拱桥顶推施工关键技术[J].工程机械， 2024（5）：128-131.

[6]田康.钢管混凝土拱桥施工全过程受力行为及稳定性[J].铁道建筑， 2023（10）：75-80.