简支拱跨高速公路施工关键技术

赵晓宇

（石家庄市京昆高速公路京石运营中心，河北石家庄 050000）

1 工程概况

某桥梁工程为一座跨高速公路的简支拱桥，系梁采用单箱双室预应力箱形截面，跨中系梁的顶部和底部宽度分别为15m 和13m，拱脚部分梁底和梁顶加宽，系梁端部与拱脚一并浇筑，选用的是强度等级为C55的纤维混凝土。边腹板和中腹板的厚度分别为55cm 和40cm，拱脚位置处做加厚处理。拱座预应力筋选用精轧螺纹钢，金属波纹管，设置两道拱肋，17对吊杆。该简支拱桥由于上跨高速公路，经研究后，决定系梁采用支架上分段浇筑的方法施工，拱肋在系梁与支架上拼装合龙。本文对简支拱跨高速公路施工关键技术展开分析。

2 简支拱跨高速公路施工关键技术

2.1 系梁施工技术

2.1.1 现浇支架

（1）支架施工前，需要先对地基基础做相应处理，清除软弱土体，若遇到泥浆池，则应挖除后换填。通过动力触探的方法，对地基的承载力作现场检测，超过200kPa为合格，承载力过低应换填夯实，直至达标为止。地基处理后要立即施工支架基础，避免基底长时间暴露。

（2）支架基础采用的是强度等级为C30 的混凝土，根据设计要求，基础高度为1.0m，宽度为2.0m，基础上下配置钢筋网片，按15cm 的间距布设网格。基坑垂直开挖，土模一次浇筑成型，当基础强度达到设计要求的80%以上，便可安装支架。

（3）本工程采用碗扣式支架，应确保材料的质量符合现行规范的规定要求。拼装支架前，先对立杆放样，此项工作由专业的测量小组负责，准确测放出梁体的中心线及底座的十字线，采用弹墨线的方法标示，按照测放的位置摆放底座，随后调整立杆的垂直度并扣紧碗扣[1]。首层横、立杆全部安装就位后，按照上述方法安装第二层，达到最顶层后，设剪刀撑，加装上托座。

（4）支架从中间位置处开始安装，逐步向两侧推进，立杆垂直的偏差控制在±7.0mm 以内，丝杆外露的高度不得超过30cm，以20cm 为宜。支架上铺方木时，要测放出基准点，并对丝杆的长度加以调节，使方木的顶面达到设计标高。剪刀撑的宽度为4.5m，连续设置，净距控制在4.0m[2]。

（5）支架采用钢管立柱，由螺旋焊管现场制作而成，柱顶与柱脚均设置加劲钢筋，其中柱顶的加劲钢筋与桩顶分配梁相连接，柱脚的加劲钢筋则与扩大基础相连接。为避免立柱在系梁施工过程中出现失稳的现象，用槽钢作为连接系设置在立柱间。高速公路两侧的支架立柱在安装的过程中，采用整体吊装的方法，作业区内设置护栏，确保行车安全。

（6）由工字钢以组焊的方式制作桩顶分配梁，为便于运输，采用分段的方法制作，运至现场后，连接成整体，通过间断焊缝，与立柱牢靠连接。安装分配梁时，应选择车流量相对较小的时段，并将高速半封闭，在确保车辆通行的前提下，保证施工安全。

（7）安装贝雷梁主桁架前，要先作预拼装，根据吊装阶段拼装贝雷片，用吊机转运、起吊。桁架施工要临时封闭高速公路，其间安排专人疏导交通，保证车辆的正常通行；底模分配梁为定型工字钢，施工过程中要加以保护，避免损伤，按贝雷梁节点位置摆放，纵向的安装间距控制在75cm，通过U 形螺栓与横架连接固定[3]。在安装跨高速公路区域内的支架顶底模分配梁时，要对公路临时封闭，以此来确保施工安全。

（8）在支架上铺设厚度为5.0cm 的脚手板，作为施工平台，外侧搭设防护栏，高度不低于1.2m，跨越公路区域内的增设厚度为1.2cm 的竹胶板，对支架顶部外侧做封闭围挡，避免施工时杂物掉入高速公路车道内。当支架成型之后，在跨高速公路区域的支架底部，用厚度1.2cm 的竹胶板和方木悬挂做全封闭处理，避免材料、工具等掉入公路。支架可在箱梁现浇体系转换后拆除，按照与安装时相反的顺序拆除，先拆高速公路以外的区域，再拆跨公路的部分。拆除时，要封闭高速公路，保证施工安全。

2.1.2 安装支座

（1）使用吊机吊装支座，通过人工辅助的方式，调整支座的轴线位置，借助钢楔块调整支座标高，就位后，确保支座地面与垫石之间有2.0～3.0cm左右的空隙。选用角钢支座灌浆模板，内部空心尺寸要略大于支座每边，并用密封条将底面与垫石接触面封严，防止浆液渗漏。

（2）支座下部与锚栓孔空隙，采用重力灌浆法施工，灌浆从支座的中心部位向四周推进，直至全部灌满为止。正式灌注前，要计算灌浆量，确保实际灌注量与计算值的误差在允许范围内[4]。

（3）灌浆完毕后，待强度达到20MPa，可将模板与钢楔块拆除，若发现存在浆液渗漏的情况，则应及时补浆。当梁体混凝土浇筑完毕后，可将支座连接钢板与螺栓及时解除。

2.1.3 模板制安

（1）系梁模板为木模板，用钢骨架加固，提高模板的整体稳定性，避免浇筑混凝土时，模板变形影响系梁质量。

（2）在支架上制作安装底模，先将内外模在地面预制好，通过吊机起吊就位。安装侧模的过程中，搭设脚手架，以免模板移位。要确保模板表面清洁、平整，相邻模板的接缝部位使用腻子刮平，抹光，模板内表面均匀涂刷脱模剂。

（3）端模板的结构形式与侧模相同，制作过程中，要确保波纹管和钢筋的位置准确，模板的接缝部位要做密封处理，防止混凝土浇筑时，出现浆液渗漏的情况。

2.1.4 安装钢筋

（1）钢筋加工前，先做表面处理，去掉油污、铁锈，并用调直机将钢筋调直。正式安装前，要检查钢筋的品种、规格、数量等，看是否与设计要求相符，确认无误后，便可按照操作规程的规定要求安装钢筋。

（2）将运至现场的半成品钢筋，按照设计要求，绑扎成型，确保钢筋的位置正确、保护层的厚度足够，扎丝的端头不得伸入保护层中，骨架要绑扎牢固，避免浇筑混凝土时松动移位。为使保护层的厚度达标，可在钢筋与模板间加装垫块，并与钢筋扎紧，错开布设，构件底面的垫块数量应符合规范要求，即每平方米不少于4个[5]。

（3）采用焊接的方式连接纵向钢筋，将接头布置在承受应力最小的部位，以分散的方式布置，同一截面内的受力钢筋接头数量及截面积，应与现行规范标准的规定要求相符。

2.1.5 预应力管道

（1）系梁预应力束选用的是高强度、低松弛钢绞线，金属波纹管制孔，群锚系统。安装波纹管前，要抽样检查，看各项技术指标是否与规定要求相符。

（2）安装过程中，确保波纹管各部位的偏差均在规定范围内，不得超出。在对波纹管接长时，选用大一号的同型波纹管，长度控制在30～50cm，用密封胶带将接长管两端封好，避免浆液渗漏。

（3）采用钢筋网格对波纹管定位，以焊接的方式将定位网片与主体钢筋连接固定，焊好后，由专人检查确认合格，方可进入下道工序。波纹管的走向按图纸放样，曲线段波纹管安装时，要对弯点和拐点准确控制，抽检合格后，对定位箍筋加密。安装预应力管道与钢筋发生冲突时，可将钢筋挪位，确保管道与设计要求相符。系梁拱脚位置处的竖向预应力筋选用精轧螺纹钢筋，每两根在底部以钢管相连通，在顶板上压浆。

2.1.6 混凝土浇筑

（1）系梁混凝土的强度等级为C55，初凝时间在8h以上，坍落度控制在140～180mm，要有良好的和易性，便于泵送。掺入高效减水剂，提高混凝土的耐久性。

（2）混凝土在拌和站集中生产，由泵车将拌制好的混凝土输送至浇筑点。采用纵向分段、同步浇筑，斜向水平分层，逐步推进的方法施工。横向按照先中间后两边对称同步的顺序浇筑。

（3）沿着系梁腹板中心线的方向布设下料点，为避免混凝土离析，采用溜槽辅助，输送泵软管口对准溜槽出料，控制好下料，避免对波纹管造成直接冲击。每个点位一次性布料的厚度应控制在40cm 以内。需要注意的是，不得将下料点布设在拱脚和支座处。

（4）采用插入式振动棒对拱脚、实体段、腹板以及内箱底板等区域的混凝土进行振捣，确保混凝土密实。振捣完毕后，应及时按照现行规范的规定要求，采取包裹、浇水等方法养护混凝土，使混凝土构件保持湿润，避免早期裂缝。养护期间，要控制好混凝土内外温差，不得超过15℃。

2.2 钢管拱施工技术

2.2.1 施工准备

在工厂内将钢管拱的拱肋分段加工，最长节段为13.1m。要做好钢管拱节段进场验收工作，对相关资料仔细检查，包括钢管拱的材质证明、焊缝探伤报告、出厂合格证等。同时还要对钢管拱的数量，拱肋断面尺寸、弧长，焊缝的外观质量、吊杆孔尺寸、配件等全面检查，确认合格后，便可对拱肋节段现场吊装。

2.2.2 拱肋吊装

（1）拱肋现场吊装的过程中，要明确吊装顺序，确保吊装作业顺利完成。采用汽车吊吊装拱肋，吊装前，要检查汽车吊的工作状态，看是否良好，发现问题及时处理，不得带病作业，引起发生故障造成安全事故。

（2）按照吊装顺序，将拱肋节段与横撑，对称摆放在系梁两侧的桥面上，留出一定宽度的通道，以3.0～4.0m 左右为宜。根据拱肋和横撑的重心位置，焊接临时吊耳，并确定吊装钢丝绳的长度，保证起吊的垂直度，避免偏斜。对钢管立柱顶部的圆弧托板准确定位，牢靠固定。吊装开始前，要做好质量、安全技术交底，确保吊装安全、有序开展。

（3）钢管拱合龙节段加工时，预留10cm 余量，合龙前，对合龙口的长度精确测量，按要求切割后，打磨成坡口，按左右幅分别安装合龙节段，确保施工时的气温在15±5℃[6]。吊装作业时，由专人负责现场指挥，避免节段发生碰撞。

2.2.3 拱肋节段焊接

（1）每安装好一节拱肋后，用码板临时固定，临时焊接后，安装下一节段。为确保钢管拱的整体稳定性，每安装一节临时固定后，要做永久性焊接并焊接横撑，直至合龙。

（2）在对拱肋节段永久性焊接的过程中，可从拱脚向拱顶，以对称的方式焊接接头，为防止拱肋变形，拱管接口处对称施焊。拱肋节段与横撑焊接时，先焊对接环缝，不少于三道，焊好后，将用于临时连接的码板割除，将焊缝打磨平整，采用无损探伤检测技术，测试焊接质量，确认合格后，便可安装瓦罐。

（3）拱顶合龙段吊装就位后，按上述临时固定的方法将节段锁定，随后从两侧拱脚位置处向拱顶永久性焊接，操作方法同上，作业时的气温以10～20℃为宜[7]。

2.3 拱肋混凝土顶升

钢管混凝土泵送施工中，从拱脚位置处，向拱顶连续顶升，泵送一次到顶。为避免混凝土泵送时，发生堵管的情况，施工前，要先用清水对泵管润湿。

2.3.1 原材料准备

（1）选用42.5#普硅水泥，进场后抽样检验，确认质量及性能合格后，方可使用。

（2）细骨料选用级配良好的中粗砂，确保有害物质的含量在规范允许范围内；粗骨料采用5～25mm 连续级配碎石，含泥量应符合规范要求。

（3）外加剂选用微膨胀高效防裂抗渗剂，掺和料为粉煤灰。

2.3.2 泵送顶升施工

（1）按照设计图纸的要求，钢管拱混凝土采取如下顺序施工：先左右幅上弦管，再下弦管。当前一次泵送混凝土的强度达到设计强度80%以上，方可进行下一次泵送。

（2）钢管拱弦管灌注孔布设在拱脚位置处，拱顶最高处布设出浆孔，灌注孔用高压管制作而成。施工过程中，同一根弦管内的混凝土泵送一次性顶升到位。借助混凝土输送泵从低向高顶升，利用混凝土的自重达到密实要求。由4台地泵，分别从4个拱脚处对称灌注。

（3）在气温相对较低的时间段开展钢管拱混凝土灌注，施工前，要检查并润湿泵送，防止堵管。压注混凝土时，由专人负责指挥四台地泵的操作人员，确保协调一致，达到左右幅对称的目标。采用高压慢速，确保缓慢、匀速泵送，料斗内的混凝土不得低于容积的2/3，以免进入空气，影响质量。

（4）混凝土顶升过程中，由专人负责检查，顶升至隔舱板附近时，可以使用小锤敲打排气孔附近的弦管、腹板，以便顺利排气[8]。混凝土从排气管冒出后，可停止顶升，将排气口封好，关闭截止阀即可。泵送顶升时，可按天气情况，在弦管、腹板表面浇水降温。

3 结语

简支拱桥跨高速公路施工是一项较为复杂且系统的工作，一方面要保证拱桥的质量达标，另一方面要避免施工过程对高速行车造成影响。为此，作业人员应掌握施工关键技术，并在实际工程中加以合理运用，确保简支拱桥跨高速施工保质、保量、按时完成。