论公路桥梁建设中钢管混凝土拱桥的施工技术

毛建平

摘 要：在当前的公路桥梁建设施工中，作为一种应用时间较短的施工技术，钢管混凝土施工技术用于拱桥施工时，不仅施工简便、结构稳定，而且抗压抗震性能强、形态优美，因而很多桥梁工程将其作为首先施工方案。在大跨度桥梁工程施工中，该方案的应用可行性显得尤为突出。现该文就结合工程实例重点来谈谈钢管混凝土在拱桥施工中的具体应用，以供参考。

关键词：公路桥梁 钢管混凝土 拱桥 施工技术

中图分类号：T64M 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（b）-0091-01

与普通的钢筋混凝土相比，钢管混凝土在工程建设中的应用范围相对较少，但是其在大跨度公路桥梁施工中的应用优势要远远大于常规的钢筋混凝土。为此，目前南方很多公路桥梁建设工程中都会采用钢管混凝土来进行拱桥施工，以下就以某桥梁工程为例，分析钢管混凝土的施工工艺和技术要点。

1 桥梁设计概况

拱桥结构，总长585.56m，宽28.5m。五孔无风撑、双承载面下承式的钢管混凝土系杆拱构成（64m十64m+72m+64m+64m）其主结构。拱矢跨比为1/5，轴线则为二次抛物线，拱肋的结构为圆端形扁钢管。拱肋均是1.8m的宽度，64m跨为0.8m，高度72m跨为0.9m，钢管内填充C40微膨胀砼。拱肋厚为16mm，使用Q345D材质的钢管。

2 施工方案确定

在决定采用钢管混凝土作为拱桥主要施工技术方法之后，技术人员根据工程实际情况和水文地质勘测资料，制定了两个施工方案。其中第一种方案是：采用连续抛落的混凝土浇筑施工方法，这种施工方案无须进行振捣，省去一个施工环节，但是施工难度较大，且不易保证施工质量。第二种方案是：采用压注顶升法。这种施工方法是在拱轴线的部位钻开相互对称的压注孔，并利用输送泵的压力将混凝土压注到钢管内，实现从下到上的混凝土顶升灌注，使混凝土实现自密实。这种施工方案的施工效果较好，但是对输送泵的性能要求较高。在对两种施工方案的整体效益进行综合评价后，技术人员最终确定采用第二种施工方案。

3 施工准备工作

在确定了施工方案后，未具体实施之前，需要进行一定的施工准备工作。主要包括观测作业和机具准备工作两方面。之所以要进行观测作业，是为了保证桥梁的拱轴线的标高达到设计要求，以便于为后期的混凝土浇筑施工做好准备。而在压注顶升法的应用中，混凝土输送泵的性能好坏会对混凝土压注施工造成直接影响。为此在施工前必须要确保各个机械设备，尤其是输送泵的正常工作，为此在施工前要对各个机械设备进行检查和维护。

4 施工工艺

4.1 二级压注，一次成型

据混凝土所能产生的压力及扁钢管的抗变形能力计算（采用有限元结构分析软件分析计算），如果将混凝土从拱脚一直压到拱顶，那么扁钢管的直线部分就会因为钢管形状、矢量较大，以及加劲肋布置较远等原因，在混凝土的压力下弯曲。采取“二级压注，一次成型”的方法可以避免这种情况的出现：可在原有拱脚底预留焊接的泵管接头，然后在拱高1/2处（含1.5m的拱顶排气管），增加对称且型号相同的接头，并增设直径20cm，高1.5m的排气增压钢，其位置设在紧靠拱顶吊杆位置两侧。

4.2 钢管拱的观测方法

要获得较完整的测量数据，需要对混凝土压注过程进行全程观测。当混凝土压至每一个控制点时，都对拱轴线及标高进行观测，并将测量结果绘制成随时间或工况变化的曲线图，根据该图，就能对钢管拱在泵送混凝土各阶段变化情况有个较为直观的了解。

4.3 压注顶升的施工步骤

对泵管及输送泵的所有接头进行认真检查是灌注之前比不可少的，为防止漏气、漏浆，可在接头之间应垫橡皮圈。开启止回闸阀K1、K2，可用水泥搅拌的砂浆对泵车与泵管进行润滑以减小混凝土泵送时的摩阻力，但用于润滑的砂浆必须与混凝土具有的相同品种及标号，且砂浆必须在钢管拱外排出。以对称的方式灌注混凝土，同时需安排专人观察混凝土的泵送情况，必须保证两台泵灌注处于相同的速度，如没有保持同步，要及时加以调整。常用简单实用的“锤击法”来观察，可通过铁锤敲击钢管拱，借助声音清脆与否来判断混凝土压注到具体位置了。这样做可以很好地保证混凝土浇筑的同步。一旦出现速度不同步之类的异常情况，应及时联系泵车指挥人员前来处理。小部分偏载造成的钢管拱弹性变形并非不能完全恢复的，因此上述方案能有效保证拱轴线满足设计要求。

当灌注到超过K3、K4压注孔的位置时，泵送要立即停止，并随即关闭K1、K2闸板阀，再迅速将泵管接至K3、K4压注孔，并将其打开，即进入二级压注过程。当混凝土从排气孔冒出时，需要对灌注速度加以控制，此时，为保证达到密实的压注效果，需改变对称泵送的方式，使两泵采用交替泵送的方式，继续压注1～2m3的混凝土。最后，为了避免出现倒流现象，要立刻关闭止回闸阀。结束时，对泵管和泵车进行清洗也是不必可少的。

5 施工技术要点

5.1 混凝土配合比的优化

在钢管混凝土的施工中，混凝土的和易性、流动性和自密性对其施工质量会有直接的影响。另外，混凝土的可泵性良好与否也会对施工的连续性产生很大影响。而混凝土这些性能又都与其配合比设计有很大关联。为此必须要对混凝土的配合比进行优化设计。在本工程中，所采用的混凝土是微应力混凝土，并且为了提高混凝土的性能，还加入了一定的膨胀剂。为此微膨胀率的确定十分关键，需要在实验室中进行多次的实验，以保证混凝土的可泵性。

5.2 混凝土的压注

在压顶升法的施工中，混凝土的灌注主要是通过压力的作用将其泵送到钢管内，所以在浇筑时应该保证两边的对称性浇筑，否则就会影响到压强和混凝土压注效果。这首先要求开孔时应做好测量工作，确保所开的灌注孔为对称状态。其次是在施工中要做好实时观测工作。因为在压注的过程中可能会因为焊接等问题而导致压强不一，从而导致压注不对称的现象发生。在本工程中的压注施工观测中，发现拱的下半部分出现各段标高不一的现象，从而造成钢管拱线形出现变化。针对这一情况，施工技术人员及时采取了调整措施，具体如下：先从偏高的一侧进行混凝土压注，并对拱的变形情况进行严密观察，等拱两侧的控制点标高大体恢复到设计高度时，开始在两侧进行同步浇注，为保证最后同时到达拱顶，必须控制好两侧混凝土的压注量。混凝土压至拱顶时，不可停止，让混凝土从排气增压孔中排出1～2m3，待到排气孔不冒气泡时方可停止压注，最后关闭混凝土止回阀。

5.3 确保混凝土压注的连续性

在钢管混凝土的施工中，压注作业需要一次成型，但是出于桥梁为扁拱型容易变形的考虑，本工程决定分两级进行压注，但是仍然要保证一次成型。这就需要控制两级压注之间的间隔时间和混凝土的浇筑连续性。本工程中，两级压注之间的时间间隔为混凝土的初凝时间，间隔较短，所以取得了很好的一次成型效果。

6 结语

总之，本桥梁工程通过合理的设计和全面的施工管理，利用钢管混凝土施工技术取得了很好的工程施工效果，拱桥的质量验收结果符合国家相关桥梁工程施工质量要求规定，并且在后期的运行中也未出现较大的质量问题。为此本文所采取的施工技术方案值得同类工程参考借鉴。

参考文献

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