公路桥梁工程中劲性骨架混凝土箱形拱桥施工技术

刘 虎

（四川兴蜀公路建设发展有限责任公司，四川 成都 610000）

0 前言

拱桥作为桥梁当中经典的桥梁形式，能够展现出桥梁本身的建筑美学，目前在在国内外公路桥梁建筑中得到广泛应用。在川内尤其是金沙江沿线高深峡谷地带拱桥的实际应用价值得到有力证明，对于公路桥梁建筑形式的使用价值有着巨大的提升作用。我国目前已经在劲性骨架箱型拱桥施工技术上有了很大的进步，而技术人员依然应该在不断的施工实践中找到可改进的地方，对该技术进行优化，使该技术不断地进步，以满足建筑施工中的其他安全性、建筑效率、建筑质量的要求。

1 工程案例

布拖冯家坪金沙江溜索改桥位于四川省凉山州布拖县，跨越金沙江，代替原亚洲第一高溜冯家坪村莺歌溜索，解决四川、云南两岸居民的出行问题，桥梁全长385.2 米，主桥桥面采用3%的单向纵坡。全桥跨径组合为3×21.2 米（预应力混凝土小箱梁）＋275.6（13×21.2）米（上承式钢筋混凝土拱桥）＋35 米（现浇预应力砼箱梁），主孔净跨为260 米，桥面宽度9.0m，设计荷载等级公路-Ⅰ级。该工程建设过程中采用的是斜拉扣锚索悬臂拼装劲性骨架的混凝土箱形拱桥，吊装采用100t 塔架式缆索吊机作为吊装设备，锚索采用桩柱式岩锚锚固在山体基岩中。本工程采用经性骨架混凝土箱形拱桥施工技术，取得了较为显著的效果。

2 技术难点

布拖冯家坪金沙江溜索改桥桥址处于西南山区典型的峡谷地貌，岸坡陡峭，地势险峻，金沙江峡谷蜿蜒转折幅度较大，正常蓄水位600m,最低蓄水位540m，水位变化较大，存在分叉水道，自然风经峡谷的峡管效应放大。有阵风强烈、端流强度大、风攻角大、风速沿桥轴线分布不均匀等特点，对桥梁主体、临时结构不利影响很大。同时该桥为四川省上承式劲性骨架混凝土箱型拱桥中第五大跨，结构较为复杂，技术难度高，技术难题多，如：拱座大体积混凝土温控问题，钢管拱肋现场焊接质量保证，大吨位缆索吊的设计及吊装方案的确定，劲性骨架吊装过程中的质量、安全控制，C60 微膨胀混凝土管内泵送提升工艺，外包混凝土施工方案确定等。这些技术难题需要在施工中制定操作性强的施工方案，并严格按照方案施工，注重全过程的质量控制。

3 劲性骨架混凝土箱型拱桥施工技术

3.1 缆索吊装系统设计与布置

全桥共设两套缆索吊装系统。可以方便地组合，便于拱肋、劲性骨架及桥面板安装。根据桥跨布置和现场情况，缆索吊机跨径布置为60.5m+402m+15m，四川岸索塔高68.6m，云南岸索塔高4m，包括缆索系统、塔架系统、锚固系统、缆风系统。

3.2 基坑开挖

基坑的挖掘工作需要选择晴朗、干燥的天气，在阴雨天气下应当避免进行挖掘工作，避免造成坑内积水，并且在阴雨天进行工作，雨水容易造成基坑的边坡稳定性受到不良影响。

两岸主拱座均处于砂岩上，开挖时以人工开挖为主，必要时可放小炮，应控制爆破强度避免过大损伤拱座基底及侧壁岩体强度与完整性，导致其承载力降低。基坑开挖关键控制点为保持边坡稳定和基坑底部围岩的完整性以及基坑内的降、排水控制。采用人工、机械和预裂爆破技术结合的方式开挖基坑，以维护开挖后边坡的稳定性和基坑底部围岩的完整性。开挖时按照设计尺寸由上而下在岩面上开挖成梯级截面，开挖后及时对拱座基底与侧壁作封闭处理，避免暴露于空气中或被水浸泡，以免降低其强度与承载力。工程的设计技术人员和工程的监督者要定期定时为工程的施工情况进行检查和确认避免基坑施工面积过大或过小，机械开挖基坑时只需要挖到基础底设计标准高的25cm 左右即可。

3.3 拱座砼浇注

拱座砼浇注均采用大块翻模施工工艺。拱座砼施工关键控制点为预埋钢筋的精确定位、大体积混凝土温度控制、混凝土外观质量控制等。浇注过程中应根据温控指令，及时通水冷却以控制混凝土内部与表面、表面与周围温差不超过25℃，防止温度裂纹的发生与扩展。

3.4 拱圈劲性骨架加工

本桥钢结构工程数量约700t，数量大，任务重，施工质量要求高，是本桥施工的关键分项工程之一。其中钢拱肋加工工序繁多、技术复杂，是本分项工程的重点。本桥主拱肋轴线采用二次抛物线，计算跨径为 L=260m，矢跨比为 1/5，拱肋断面形式为桁架式，拱肋高 4.2m，拱肋宽7.2m，拱肋由上、下弦杆通过腹管组成，上、下弦杆分别由3 根φ508mm，内灌C60 混凝土的钢管混凝土弦杆；弦杆通过横联角钢和竖向角钢连接而构成型钢-钢管混凝土桁架，在拱肋横联对应位置设交叉撑，加强横向连接。腹杆及平联于弦杆均采用焊接连接。

钢管拱肋、钢管风撑、劲性骨架等钢结构的加工，委托专业的有资质的钢结构加工厂在厂内分片进行加工。运至现场后，在砼平地上按1:1 的比例用全站仪放出全拱肋的坐标控制点，进行卧拼。

3.5 劲性骨架安装

劲性骨架节段安装采用两岸对称悬拼，每拱肋劲性骨架半跨分12 个吊装节段和一个合龙段(吊段最大重量约为45 吨)。每两个吊段为一扣段，每一扣段中，前一吊段采用临时扣索扣住，待后一吊段就位后张拉正式扣索，同时拆除临时扣索。临时扣索采用钢丝绳，每岸每肋各设两组，各扣段交换使用。节段安装就位后，应拉抗风索，确保横向稳定。

3.6 劲性骨架钢管砼灌注

大桥主跨劲性骨架单侧拱肋管内泵灌注C60 微膨胀混凝土。桁架在松索以后即可浇筑上、中、下弦钢管内砼。采用C60 高强砼，以泵压法自拱脚向拱顶压注完成。要求混凝土具有坍落度大、和易性好、缓凝、早强、且不泌水离析等性能；同时为充分发挥钢管的套箍作用，要求混凝土的收缩率小，在管内充分密实。灌注前，在拱肋弦管拱脚附近开设混凝土灌注孔各一个，并在孔口焊接上一段长约2m 的φ125mm 的输送管，输送管与主拱肋尽量保持水平，其夹角不大于30 度，并在输送管上靠近拱肋制作一道闸阀。在拱顶各开设一个直径为110mm 的排浆孔（排气孔），在孔上焊接长度为1.5m 的钢管，以利于拱顶混凝土的密实。灌注时，先把开口下面一段钢管灌筑砼，到开口位置后，泵入2m3净水泥浆润滑管壁，泵送混凝土应连续不断地自拱脚顶升至拱顶，两岸同时进行泵送。待混凝土从排浆管溢出，关闭倒流阀门入口，防止混凝土倒流。

3.7 拱圈混凝土浇注

拱圈砼采用C50 高强砼，浇筑采用“两环十二工作面”的浇筑方式。即先两岸对称浇筑底板+边腹板直至合拢，然后再两岸对称方式浇筑中腹板+顶板混凝土，每环混凝土浇筑合拢后应隔一个龄期（至少7 天），使混凝土强度达到设计强度80%以上时再开始下一环混凝土的浇筑。底板底模采用吊模，在拱脚处角度较陡，在底板顶面设置压模板，模板上开设震捣孔和砼灌注孔。

3.8 拱上立柱施工

拱上立柱共12 根，除1#、12#立柱为分离式C40 混凝土空心薄壁双柱墩，其余全为分离式C40 混凝土实心墩。墩上盖梁均为钢筋混凝土结构。墩身采用翻模施工，每节段施工高度为3 米。墩身四周搭设钢管脚手架，作为施工平台和人员上下通道。模板、钢筋、小型材料及工具采用缆索吊装系统中布置的5T 施工吊篮进行垂直方向运输。混凝土用施工吊篮配合吊斗入模浇注。

3.9 上部结构吊装

预制小箱梁在预制场加工制作，由100T 龙门吊起吊至滑移平台，再通过牵引装置滑移至起吊平台，通过缆索吊装系统起吊、纵移，落位至盖梁上设置的横向滑移装置，横向牵引箱梁至设计位置。吊装时利用吊具将四个吊点组合成2 个吊点进行抬吊，最大吊装重量为65T。吊装顺序根据现场施工进度和拱圈对称加载要求拟定从跨中向边跨逐片进行安装，先单列将边梁架通后再安装下一列箱梁。

4 结语

由以上的不完全分析可以得出结论，我国的钢筋混凝土箱形施工技术发展已经较为成熟，安全性已经能够有很大程度的保证，但是工程建设过程中的安全问题是无法完全保证不会出现安全问题的，因此，施工人员在进行公路桥梁施工时依然要以安全为核心原则，而技术人员要在对箱型拱桥施工技术进行更加深入的研究，目前我国的箱型拱桥施工技术已经较为成熟，能够显著提升桥梁的安全性，而为了我国国民的出行质量和建筑人员施工中的安全性，技术人员应该不断钻研箱型拱桥施工技术的可改进点，提供更为优质，更为安全的技术支持。