公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)的應(yīng)用研究

陳開德

【摘 要】公路橋梁工程建設(shè)是我國各項(xiàng)基礎(chǔ)性建設(shè)中一個(gè)十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其中鋼管混凝土拱橋技術(shù)是公路橋梁工程中的一項(xiàng)核心技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用到大跨度橋梁工程建設(shè)中。在各項(xiàng)新興建筑技術(shù)得到迅猛發(fā)展后，鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)本身的要求及其應(yīng)用價(jià)值也逐漸提升。文章對(duì)公路橋梁建設(shè)所使用的鋼管混凝土拱橋技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)與方法進(jìn)行了闡述，目的在于給各類橋梁建設(shè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁;施工方法;鋼管混凝土拱橋施工技術(shù);技術(shù)要點(diǎn)

【中圖分類號(hào)】U445.471;U448.14 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）05-0127-02

0 前言

鋼管混凝土拱橋技術(shù)是公路橋梁工程建設(shè)中一項(xiàng)核心技術(shù)，其借助鋼管套箍原理，將微應(yīng)力混凝土技術(shù)作為依托，構(gòu)成三向應(yīng)力;在三向應(yīng)力所給予的支持下，混凝土?xí)哂懈玫淖冃文芰?，同時(shí)其本身的強(qiáng)度也能加強(qiáng)，從而提升了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的總體穩(wěn)定性。鋼管混凝土拱橋技術(shù)是依據(jù)拱橋需求研發(fā)的一種施工方式，其不但能夠增強(qiáng)公路橋梁本身的穩(wěn)定性、抗震性等，而且其各個(gè)結(jié)構(gòu)形式也具有相應(yīng)的可塑造性，提升了橋梁的美學(xué)水平。

1 工程概況

某橋梁的長度和寬度分別為585.56 m、28.5 m，由5孔無風(fēng)撐、鋼管混凝土系桿拱構(gòu)成主橋部分，其中鋼管混凝土系桿拱是雙承載面下承式。從拱本身的特性來說，其矢跨比為1∶5，拱肋的高度、寬度、厚度依次是72 m、1.8 m、16 mm，呈現(xiàn)為圓端形扁鋼管結(jié)構(gòu)，所使用的鋼管材質(zhì)是Q345D，同時(shí)使用微膨脹混凝土進(jìn)行鋼管內(nèi)填充。

2 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備是工程建設(shè)最基礎(chǔ)的一個(gè)環(huán)節(jié)，它可以給所有施工活動(dòng)提供實(shí)踐性和理論性的依據(jù)。施工準(zhǔn)備主要包括施工方案的選取、觀測(cè)測(cè)量、設(shè)備選取與管控等。

2.1 施工方案的選取

方案一：使用連續(xù)性拋落無振搗澆注混凝土技術(shù)對(duì)拱頂連續(xù)性地拋落混凝土。但是，需要打開天窗，并借助插入型振動(dòng)器對(duì)低于4 m的拱頂混凝土進(jìn)行振搗，采用這種施工方式在對(duì)澆注的混凝土進(jìn)行密實(shí)施工時(shí)，存在一定的施工難點(diǎn)[1]。方案二：在距離拱腳1.5～2 m處的拱軸線處，兩側(cè)對(duì)稱各開1個(gè)壓注孔，利用混凝土輸送泵的壓力將混凝土從壓注孔處焊接好的泵管自下而上連續(xù)地壓入鋼管拱內(nèi)，這種施工方法能夠獲得混凝土自密實(shí)的效果。盡管這種施工工藝比較簡(jiǎn)便，但是對(duì)輸送泵的壓力和性能有較高的要求。本工程選擇使用方案一。

2.2 觀測(cè)測(cè)量

觀測(cè)測(cè)量是指對(duì)橋梁（主要包括拱軸線、控制點(diǎn)標(biāo)高等）有關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、觀察;在檢測(cè)期間，如果拱軸線出現(xiàn)了誤差，應(yīng)馬上參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)風(fēng)攬進(jìn)行誤差糾正;如果控制點(diǎn)標(biāo)高超過了計(jì)劃數(shù)值，應(yīng)由壓注混凝土施工環(huán)節(jié)開始對(duì)高程進(jìn)行調(diào)整。

2.3 設(shè)備選取和管控

設(shè)備選取和管控主要包括購買、管理、檢查混凝土運(yùn)輸車、混凝土輸送泵等施工設(shè)備[2]。其中，對(duì)于公路橋梁工程而言，在泵送頂升施工環(huán)節(jié)中所需的泵送壓力較大，所以應(yīng)重視選取適合的混凝土輸送泵;對(duì)所有泵車都應(yīng)配備適合的混凝土運(yùn)輸車，并制訂備用方案。

3 施工工藝

3.1 選取二級(jí)壓注、一次成型的方式

借助有限元結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)較遠(yuǎn)的加勁肋布置、扁形鋼管等進(jìn)行分析、研究及計(jì)算，按照“二級(jí)壓注、一次成型”的施工原則，防止混凝土由拱腳持續(xù)被壓至拱頂?shù)倪@一過程中把部分扁鋼管的直線壓彎，因此除預(yù)留下來的原有拱腳底焊接的泵管接頭以外，還需把泵管接頭對(duì)稱設(shè)定在1/2拱高位置的兩側(cè)，此外2根直徑為20 cm、高度為1.5 m的排氣增壓鋼管需要設(shè)定在緊依拱頂?shù)鯒U位置的兩側(cè)。

3.2 對(duì)施工中的鋼管拱進(jìn)行觀測(cè)

全程對(duì)壓注混凝土進(jìn)行觀測(cè)后，能夠得到完整的測(cè)量數(shù)據(jù)。每壓混凝土到一個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，均應(yīng)對(duì)其拱軸線、標(biāo)高進(jìn)行一次觀測(cè)，搜集并歸整得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并繪制出相應(yīng)的時(shí)間變化曲線圖，這有利于掌握泵送混凝土過程中實(shí)驗(yàn)階段鋼管拱出現(xiàn)的變化情況。觀測(cè)鋼管拱如圖1所示。

3.3 壓注頂升的施工程序

在準(zhǔn)備灌注施工之前，應(yīng)對(duì)泵管與輸送泵的所有接頭進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，掌握所有接頭間是否具有橡皮圈。打開止回閘閥開關(guān)，為了把泵送混凝土過程中出現(xiàn)的摩阻力降至最低，在施工期間潤滑泵車和泵管的砂漿需要使用與混凝土相同的標(biāo)號(hào)、品種，并保障在鋼管拱外能夠排出砂漿[3]。混凝土灌注施工需要對(duì)稱進(jìn)行，并將泵送拱內(nèi)混凝土的有關(guān)情況進(jìn)行細(xì)致的檢查，保障兩臺(tái)泵具有相同的灌注速度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速度有差異時(shí)，要立即對(duì)不對(duì)稱問題進(jìn)行調(diào)節(jié)。本工程中，大多是借助鋼管拱在被鐵錘敲擊期間是否處在“清脆聲”“沉悶聲”的交界，以對(duì)混凝土是否已經(jīng)被準(zhǔn)確地壓注到預(yù)定位置進(jìn)行判斷，參照這一判斷方法也可以明確本工程是否對(duì)稱且同步地對(duì)混凝土進(jìn)行澆筑。只要兩側(cè)的壓注速度出現(xiàn)不一致，就必須馬上聯(lián)系指揮人員對(duì)泵車進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在第一級(jí)混凝土灌注結(jié)束后，可以對(duì)第二級(jí)混凝土進(jìn)行壓注。在排氣孔中冒出混凝土后，應(yīng)對(duì)灌注速度進(jìn)行科學(xué)且高效的控制，同時(shí)把同步且對(duì)稱的泵送方法轉(zhuǎn)換成兩交替泵送方法，為了保障鋼管拱中的所有混凝土都得到密實(shí)壓注，還應(yīng)在其中壓注1～2 m3的混凝土[4]。之后，才可以關(guān)上止回閘閥，并立即對(duì)泵車、泵管等進(jìn)行清洗，防止混凝土出現(xiàn)倒流。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 優(yōu)化混凝土的配合比

施工期間，應(yīng)控制好混凝土18～20 cm的坍落度，參照壓注速度測(cè)算出混凝土所需的初凝時(shí)間。為了提升構(gòu)件的承載力，并減少普通混凝土在進(jìn)行灌注后所引發(fā)的混凝土、鋼管間出現(xiàn)間隙的問題，可以設(shè)定微應(yīng)力[5]。在對(duì)配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，其關(guān)鍵的決定因素就是微膨脹率，這是由于工程結(jié)構(gòu)本身的安全性會(huì)被鋼管內(nèi)混凝土的質(zhì)量所影響，較易出現(xiàn)泵送較難、混凝土與鋼管之間具有收縮空隙等問題。因此，應(yīng)多次對(duì)混凝土的配合比進(jìn)行試驗(yàn)后對(duì)膨脹率進(jìn)行控制。

4.2 要求混凝土兩側(cè)對(duì)稱且同步地進(jìn)行壓注

對(duì)壓注混凝土的過程進(jìn)行全程觀測(cè)，這一過程需要對(duì)稱且同步地實(shí)施，但是在調(diào)節(jié)控制點(diǎn)期間，使用的卻是非對(duì)稱的方法，在壓注混凝土較高的一側(cè)，需要隨時(shí)對(duì)拱橋的變形情況進(jìn)行觀測(cè)，只要其與設(shè)計(jì)規(guī)范相符，就應(yīng)馬上進(jìn)行同步澆筑。

4.3 二級(jí)壓注、一次成型的設(shè)計(jì)要求

在對(duì)本工程進(jìn)行施工期間，使用“二級(jí)壓注、一次成型”的施工方案，這時(shí)考慮到了第一級(jí)混凝土與第二級(jí)混凝土間所具有的連續(xù)性[6]，在第一級(jí)混凝土進(jìn)行初凝沒有完成以前，應(yīng)盡快對(duì)第二級(jí)混凝土進(jìn)行澆筑，這就要求更迅速地處理兩級(jí)混凝土壓注之間拼接泵管的速度。

4.4 鋼管混凝土的保溫對(duì)策

微膨脹混凝土?xí)捎诨炷僚c鋼管間可能出現(xiàn)的空隙而喪失其本身的性能優(yōu)勢(shì)，從而讓拱的承載力受到影響;而出現(xiàn)這一問題最為主要的原因是對(duì)鋼管混凝土的保溫措施沒有做到位，因此為了防止這一問題出現(xiàn)，可以借助麻袋包繞鋼管拱這一對(duì)策，以降低內(nèi)外溫差[7]。

5 結(jié)語

綜上，公路橋梁建設(shè)是建筑領(lǐng)域中一個(gè)關(guān)鍵的分支，其對(duì)各項(xiàng)施工技術(shù)的要求都比一般工程要高，除了要兼具美觀性、實(shí)用性以外，還應(yīng)對(duì)其經(jīng)濟(jì)收益進(jìn)行充分的考慮。鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)是使用十分普遍的一種施工方式，其在公路橋梁施工的過程中發(fā)揮出良好的應(yīng)用效果與價(jià)值，但是在具體應(yīng)用這一技術(shù)期間，施工人員應(yīng)對(duì)施工要點(diǎn)給予重點(diǎn)關(guān)注，以促進(jìn)這一技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值得到提升，促使建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)長久平穩(wěn)發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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