钢管混凝土拱桥施工技术探讨

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钢管混凝土拱桥施工技术探讨董云祥（中交第三航务工程局有限公司江苏分公司，江苏󰀃连云港󰀃222042）

摘 要：文章结合以往成功的钢管混凝土拱桥结构案例，参考类似的工程实例，分析施工地点的实际情况，对其各个环节的施工工艺和养护质检进行讨论，供参考、指正。关键词：钢管混凝土；拱桥；施工技术中图分类号：U445.57󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃随着施工技术不断发展和建筑建造模式不断更新，路桥的施工技术也不断更新。钢管混凝土拱桥以其自身的优点成为迎合市场和艺术审美的桥型，它跨度足够大、结构足够轻，节省了材料，保证了外形的美观大方，是适合多种地形地貌和社会环境的一类桥型。但钢管混凝土拱桥的工艺复杂，施工起来有较大难度，整个结构易存在安全隐患。要想改善钢管混凝土拱桥的弊端，必须改进施工方式方法，无论是施工单位还是设计人员都务必实地考虑施工现场的社会环境，采用最适合的桥梁设计，充分考虑各种荷载，保障桥梁的耐久性和强度。

1 钢管混凝土拱桥的原理及应用现状

钢管混凝土拱桥属于钢混结构的一种，利用钢管的径向约束，限制内部填充的混凝土的膨胀破坏，保证混凝土处于三方受压的环境下，从而大幅度提高混凝土的抗压能力，达到施工想要的强度。钢管兼具纵筋和横向箍筋的双方作用，可当作施工模板，也可当作劲性承重钢骨架，焊接方便，方便现场浇筑混凝土。对于造价方面，能够简化传统施工工艺，缩短工期，减少资金投入。我国从第一所钢管混凝土拱桥建成至今已有近三十年的时间，单跨度超过200m的拱桥就超过30座，相信未来还会有更多、更长、更美观的钢管混凝土拱桥建成。但是，调查数据显示，在已经建好的很多钢管混凝土拱桥结构中，暴露了很多问题，也潜存着不少亟待解决的隐患，广大技术人员和施工人员都期待完善整个结构，使钢管混凝土拱桥结构成为更加适合市场和地域的桥梁形态。

2 钢管混凝土拱桥各部分的结构设计

（1）钢管混凝土拱桥的下部结构是扩大基础平台配U型桥台，桥墩是桩式基础及墩柱，一般不设系梁，在柱顶一下约1.2m处加设箱型系梁，桩基采用嵌岩钻孔桩。（2）引桥部分分上下结构，两侧均为预应力空心板或小箱梁，桥面铺设水泥、沥青以及混凝土组合而成的桥面。（3）拱肋一般采用等截面钢管混凝土结构，两边较低且较窄，中间较高且较宽，根据实际情况进行确定。上下弦杆之间用缀板相连，缀板外距一般在30cm左右。钢管和缀板皆用微膨胀混凝土灌浇，以增加强度。主供结构的防锈一般采用热喷涂的方法，底层喷锌，面层喷铝，根据各工程要求不同，按照施工规范，喷涂不同的厚度，外层利用有机硅涂料，保护金属涂层，达到防锈的目的。（4）桥面板下设横梁和端横梁联系，桥面以

作者简介：董云祥（1979—），男，工程师，研究方向：路桥工程。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）09-0057-02

上设拱上横撑，边跨设拱上横撑。（5）吊杆部分间距一般为5m，采用镀锌高强平行钢丝，利用热挤聚乙烯保护。锚具采用冷铸墩头锚，吊杆上部采用可调锚头，下部采用固定锚头固定于纵梁。整个吊杆外部利用镀锌钢管保护。（6）拱上行车道由现浇钢筋混凝土桥板、现浇预应力中横梁、现浇预应力端横梁、两侧预应力纵梁、沥青混凝土桥面组合而成。施工时应设置伸缩缝与引桥和下承式拱连接，以控制不同温度湿度条件下各类建材的伸缩变形。（7）人行道与行车道结构相似，由自来水管的现浇悬臂部分、现浇人行道纵梁、预制人行道板、不锈钢护栏、照明设施、石质路面、桥边防撞栏杆、引桥栏杆及路缘石构成。施工时应注意预留电力、水利等各种设施的铺设。

3 钢管混凝土拱桥的拱肋施工概述

（1）拱肋由中空钢管、吊杆采用墩头钢丝或墩头钢绞线制作而成，系杆采用H型钢。拱肋系杆分离，以直代曲，采用螺旋焊管制成15m左右的拱段，制作时应先制作拼接胎架，后吊装成形。利用纵桥向布置三角支架架成临时支架，分别在桥段两侧各40m的位置，横桥向利用缆风绳增加整体的斜向稳定性。相贯线端头在工厂内焊接至拱肋上，现场安装，斜平口对接，施工中应格外注意吊装钢管拱的安全性。（2）钢管拱的焊接工艺要求高，现场施工条件有限，钢管拱应在专业工厂制造完毕。采用符合国标规定的钢材，抽检试验过关后方可使用。另外，焊剂、焊液、焊条应选取符合国家标准要求的材料，以保证整个结构的强度。在该工程内，根据设计图纸，边跨分为两节，中跨分为三节，分段加工，防锈工作结束后，再运输至现场进行组装吊装。（3）拱肋应焊接安装吊耳，方便运输。吊耳的位置应对称于单段钢管拱的重心两侧，利于吊装，还应考虑运输途中的情况，防止建筑物与杆线的影响。（4）拱脚安装、系杆预埋螺栓安装预埋部位部件应与拱肋下法兰孔对应，预埋地脚螺栓精确的定位能够方便拱肋的安装。还要注意安装过程中预埋部分的临时加固措施。（5）因工程不同，一般每三段拱肋拼为一段，每个拱圈需架设两个临时支架以便施工。由于系杆刚度加大，除拱肋支架外，还可借用系杆安装临时支架，方便吊装。为保证横纵两个方向的稳定性，工程上可用缆风绳加固。（6）拱肋安装过程要考虑到拱肋自重，施工过程的冲击系数和安装系数。若两台吊机同时工作，需有经验的专业指挥人员进行安装指挥，避免没有资质的工作人员参与吊装工作，特别是指挥工作。完成两底节端口复测后，法兰孔穿入预埋螺栓，调整底托螺母，临时工作台上千斤顶将拱肋精确定位，预

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| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2019年第9期

埋螺栓首次拧紧，上端口固定，临时支架固定，钢管拱内部混凝土浇筑，柱脚二次浇筑，最后完成浇筑前后的坐标复测。（7）系杆从一端开始安装，每隔23.5m一段，穿过拱肋三脚架时从拼装孔穿过，而不是从焊接孔穿过。系杆安装支架等吊杆调整完成后进行拆除工作。完成现场安装工作后，进行超声波和射线探伤检查，满足工程需求后才能进行下一步的施工。对于拱肋混凝土不密实的地方进行加固工作，如钻孔并压浆注满，增加强度。（8）施工过程中整个拱肋的混凝土应该以泵送顶升压注法从拱顶两侧，同时进行对称灌浆。每根钢管的灌注应一次性完成，同时完成各项指标的检测，计算满足规范要求后进行上、下弦管的混凝土浇筑。管内混凝土强度达到设计强度的80%后再压注下根钢管。在部分封拱脚的混凝土中按照施工规范添加钢纤维，以保证整体强度。

梁全宽43.5m，分上下行两幅桥梁，横向共4榀拱肋。

拱桥吊杆距离为5m。拱桥净跨径为（60+95+60）m，主桥全长232m。主跨净矢高为23.75m，净矢跨比为1∶4；边跨净矢高为17.14m，净矢跨比为1∶3.5，主跨跨径为95m，拱高23m；边跨跨径60m，拱高18m。拱肋轴线形按二次抛物线方程设计，钢拱均按哑铃形排列，主跨拱肋由两根φ950的上、下弦管和侧向腹板及加劲钢板组成四根钢管拱；边跨拱肋由两根φ750的上下弦管和侧向封板及加劲钢板组成8根钢管拱。

6 结束语

在我国，由于地域广阔，地势多变，钢管混凝土拱桥有着广泛的应用前景。作为一种新兴的桥型，虽产生时间不长，但发展迅猛，有很多优点，相关设计理论和施工工艺也具有很高的研究价值。在充分考虑钢管内部填充的混凝土的徐变、收缩、温变等多方角度引起的内力变化，考虑到周围环境加注拱桥上的各种荷载后，再考虑优化简化施工工艺的问题，能够更好地保障钢管混凝土拱桥的使用寿命，也能提高行车舒适度。

4 施工注意事项

在工作安排上，应根据当地气候利用有利天气，做好各部分工作的衔接，使工程的每个环节实现流水作业，保证时间安排的合理性。无论雨季还是冬季，避免和预防因天气原因而造成的工程损失和安全问题。同时，也要注意在施工过程中的环境保护问题，杜绝随地排放，拒绝噪声污染，防止对周围居民或生态环境的破坏。

参考文献：

[1]高峰.提篮式钢管混凝土劲性骨架上承式拱桥施工关键技

术[J].工程建设与设计,2018(22):186-187.[2]何李.挂篮悬臂浇筑法在马蹄河大桥的施工应用[J].工程

技术研究,2016(8):67+97.

5 成功案例

在此以盐城世纪大道通榆河大桥钢管混凝土拱桥为例，主桥上部结构采用三跨中承式钢管混凝土拱桥，桥

（上接第56页）个桩长设计孔深范围采用通长钢筋混凝土护壁，然后人工挖孔取土，下钢筋笼、灌注混凝土。该方案由于人工挖土，需确保孔壁安全，存在很大的安全隐患，同时施工效率低。

方案三：桩孔建筑垃圾杂填土换填处理。该方案首先采用旋挖钻机引孔至13～19m的新老地层分界面；其次进行素土回填，将已成孔钻孔回填至现有地面，如图2所示。为防止塌孔，素土回填封孔后再采用长螺旋钻机二次成孔后插钢筋笼，如图3所示。若遇地下混凝土大块等不明障碍物，可局部采取调整桩位措施。该施工方案既经济，又能提高施工效率，还能有效解决深厚杂填渣土区成孔困难的难题。

4 结束语

杂填土地区成因较多、危害较大，应针对杂填土地层的特点，综合考虑技术可靠性、施工可行性、工期、造价等，选取合适的施工方案，确保工程能够高质、高效完成[4]。

针对深厚杂填土区存在的成孔困难、施工难度大的问题，文章提出了旋挖引孔素土回填加长螺旋二次成孔后插钢筋笼施工工艺，并对其施工效果进行了分析和总结。结果表明，该工艺能够解决深厚杂填渣土区成孔困难的问题，极大地提高了施工效率，降低了成本，有效提高了经济效益。

参考文献：

[1]田福凯.深厚杂填土地基的处理措施[J].水科学与工程技

术,2012(5):72-74.[2]杨定国,吴瑞潜,王秋苹,等.杂填土地基的评价与利用[J].

绍兴文理学院学报,2005,25(8):68-71.[3]周军红,曹亮,马宏剑.北京市区杂填土地基处理技术综述

[J].岩土工程技术,2007,24(20):95-97.[4]刘渤,赵磊.北京某工程杂填土地基处理技术研究[J].工

程质量,2016,34(2):76-81.

图2 旋挖引孔素土回填图3 长螺旋二次成孔后插钢筋笼