兰新铁路大跨度系杆拱桥施工

【摘要】针对大跨度系杆拱桥施工工艺复杂、质量标准和耐久性要求高的特点，结合兰新铁路大跨度系杆拱桥施工，介绍了系梁现浇、拱肋加工及安装、钢管混凝土顶升、吊杆施工等几个关键工序的施工控制方法。实践证明：只要在施工前制定切实可行的施工方案，精心组织，就能够保证桥梁的质量和施工安全。

【Abstract】Aimed at the characteristics of long?鄄span tied arch bridge such as the construction process is com?鄄plex, and quality standard and durability requirements are high, combined with the long?鄄span tied arch bridge

construction of Lanxin Railway, the construction control methods of several key steps such as tied beam cast?鄄in?鄄place, rib processing and installation, concrete filled steel tube jacking construction, and hanger construction were introduced. It is shown that if an elaborate construction scheme is made before construction, and the construc?鄄tion is organized carefully, the quality and safety of the bridge would be ensured.

【关键词】铁路；大跨度；系杆拱桥；施工控制

【Key words】 railway; long?鄄span; tied arch bridge; construction control

中图分类号：U448.22 文献标志码：B 文章编号：1000-033X(2012)03-0067-03

0 引言

兰新铁路1～128 m系杆拱桥，其结构比一般类型的拱桥更加复杂，施工步骤多，工期紧，施工工艺精度、质量、耐久性要求高；且上跨乌鲁木齐公路快速路，车流量大，现浇支架跨度大，安全防护难度高。因此制定一个详细可行的施工方案，并结合现场条件对施工方案进行优化，对保证工程质量和安全，满足工期要求具有重要的意义。

1 工程概况

主桥上部结构采用128 m简支系杆拱，拱轴线采用二次抛物线，矢跨比为1/5，理论计算跨度为128 m，理论拱轴线方程为：y=0.8x-0.006 25x2。横桥向设置两道拱肋，拱肋中心间距13.8 m［1］。结构设计为刚性系梁刚性拱。设两道拱肋，采用外径130 cm、壁厚20 mm的钢管混凝土空腹哑铃形截面，上下两钢管中心距2.6 m，拱肋截面高3.9 m。拱上共设置6组K形横撑，横撑均为空钢管结构。横撑上下管采用外径800 mm、壁厚12 mm的钢管；K撑上、下管采用外径600 mm、壁厚10 mm的钢管。两道拱肋共设17对吊杆。第一对吊杆距离支点14.4 m，其余吊杆中心间距均为6.2 m。每处吊杆均由两根85丝Φ7 mm的环氧喷涂平行钢丝束组成，双吊杆之间的纵向间距为50 cm。在距梁顶4 m范围内，于吊杆PE护套外加设0.8 mm厚的不锈钢钢管进行防护。吊杆上端锚于拱肋。对应吊杆处，拱肋设置钢锚箱，箱梁外侧翼缘板下设置高1.5 m的梯形锚固块用于锚固吊杆。吊杆张拉端设在系梁下端。系梁设计为单箱两室预应力混凝土箱形截面，全长132.5 m，系梁除梁段局部加高至3.5 m外，其余梁高均为3 m。跨中系梁顶宽15 m，底宽13 m，拱脚处一定范围内梁底加宽至15.6 m，梁顶加宽至16.1 m。全桥总布置如图1所示。

2 施工方案

2.1 总体施工方案

系梁采用支架上分段现浇施工，钢管拱肋在系梁及支架上拼装合龙，即采用先梁后拱的施工方法。施工步骤具体如下。

（1） 31#、32#墩桩基础、承台及墩身施工；搭设现浇支架并预压，分段浇筑梁体；施工拱座及拱肋预埋段；梁体混凝土强度及弹性模量达到90%后，张拉部分第一批纵向预应力钢束和横向钢束（先张拉横向钢束）；张拉拱脚预应力粗钢筋，如图2所示。

（2） 在梁顶搭设拱肋支架并预压；拱肋节段吊装就位，焊接合龙；吊装焊接横撑及K撑；顶升压注拱肋管内混凝土，如图3所示。

（3） 拆除拱肋支架；张拉系梁剩余部分预应力；安装吊杆；对称张拉吊杆，单根吊杆张拉吨位如图4所示；焊接封固吊杆锚箱；拆除系梁现浇支架。

（4） 桥面系施工；清理现场，成桥。

2.2 系梁浇筑施工

系梁施工采用支架法现浇成型。结合现场实际地形情况，施工支架设计方案考虑在高速公路的双幅上下方向行车道的超车带和避车带上各设置一排中间临时支墩，另在两侧路基边坡坡脚各设置一排临时支墩。路面上的临时支墩拟采用宽2.5 m、高1 m的钢筋混凝土条形扩大基础，基础与高速公路路面采用塑料布隔离后直接分段现浇成型。根据受力计算，支墩选择采用Φ630×8 mm钢管桩，管桩顶面设置型钢组拼的分配梁，支架顶面铺设贝雷片组作为主要承力梁。支架成型后，支架体系宽约21 m，在高速公路方向的斜交长度约34.5 m，支架下净空高度约9.5 m。占用乌鲁木齐、吐鲁番方向的超车道和避车道，单幅可提供有效行车道宽度约4.5 m；施工区域严禁设置其他类型车道。

为消除支架的非弹性变形，验证支架结构的可靠性，并测量支架的弹性变形以指导底模标高调整，在支架拼装完后，采用砂袋对支架进行静载预压。考虑到工期要求及现场材料组织情况，对支架进行逐步分段静载预压。

系梁共划分5个施工梁段，全段采用一次性现浇施工，梁段长度分别为2×13.75 m和3×35 m，箱梁混凝土共约2 965 m3。施工时应保证接头处混凝土的强度，在梁段混凝土施工缝处接续浇筑新混凝土时应符合相关规定。

预应力系统对提高梁体的抗裂度、刚度以及减小挠度具有至关重要的作用。后张法预应力预留孔道位置无论纵向、竖向、横向允许偏差均为4 mm［2］。在系梁浇筑混凝土时，如不采取可靠的保护措施，极有可能对已安装的预应力孔道造成破坏及移位，从而使后续预应力张拉达不到验收要求，影响预应力作用。因此，结合混凝土浇筑方案和预应力布置情况，应对预应力系统采取必要的保护措施。

2.3 拱肋加工及安装

拱肋由工厂分为13段完成加工（含拱脚），钢管拱钢结构全重536.4 t，分为26节拱肋、6节横撑及其他配件，拱肋最长节段为13.096 m，最大单重26 t（拱脚段）；横撑不分节，每件横撑长12.5 m，重6 t。钢管拱加工前，应按照设计及规范要求进行焊接工艺评定试验，试验数量和要求必须经设计单位确认。通过焊接工艺评定试验，获得必要的焊接技术参数，并以此为依据制订焊接工艺规程。焊接工艺评定方案必须通过各参建单位参加的评审后方可开始焊接作业。在实际工作中，要严格按照焊接工艺评定方案的规定进行操作。

根据设计图纸，钢管拱采用支架法进行安装，由钢管、型钢组拼成支架，与系梁梁面上的挡碴墙预埋钢筋连结牢固并浇筑混凝土基础，支架顶面安装拱肋调整设施，支架顶部设置操作平台，以便安装拱肋。支架拼装完成并检收合格后方可进行钢管拱节段的吊装，钢管拱节段由汽车吊吊至钢管支架上，通过支架顶安放的50 t手动千斤顶，将拱肋节段的水平位置和标高调整到设计值后，用码板将该拱肋节段与上一节段临时焊接固定后，方可进行下一节段的安装。钢管拱各节段的安装应对称进行，最大不平衡安装段不超过一个节段，同时安装相应横撑及焊接，合龙节段安装应根据设计要求的温度进行合龙。

2.4 钢管混凝土顶升施工

钢管混凝土的泵送采用由拱脚向拱顶的“连续顶升”施工。采用一级泵送一次到顶，拱顶弦管内以隔仓板隔开。为防止堵管，泵送混凝土除了要有合理的配合比并添加恰当的外加剂外，浇筑前宜先压入清水，润湿管壁，再压入一定数量的水泥浆作先导，然后才连续泵入无收缩混凝土。

泵送顺序为先上管、后下管。采用4台混凝土输送泵分别从4个拱脚同时压注，泵送速度尽量协调一致，严格遵守对称加载的原则。由于管内构造较为复杂，给混凝土泵送带来一定影响。混凝土受阻，泵压力将升高，此时应及时换管泵送。可在钢管拱中多留几组进入管。泵送过程中，质检人员采用敲击法判断管内混凝土的填充情况，如有空隙，及时用体外加振的方法解决。灌注完成后采用超声波探查管内混凝土填充情况，不符合规范要求的必须采用压浆手段予以补强处理。泵送混凝土的初凝时间应根据泵送工艺、混凝土方量等确定，要求混凝土初凝时间大于本次钢管混凝土泵送时间。

2.5 吊杆施工

按设计施工步骤规定，待系梁剩余部分预应力钢束张拉完毕即可进行吊杆索的安装。安装时，为避免索体损伤，先利用吊机将吊杆索穿入系梁张拉端的下预埋管，再将吊杆索拱上固定端准确就位。

吊杆张拉需在拱肋混凝土强度达到设计值的90%以上且混凝土养护龄期不小于10 d后进行［3］，按设计图纸要求对拱肋对称吊杆索进行单端张拉至设计吨位。

2.5.1 吊杆索的安装

（1） 首先将成盘吊杆索置于平整的硬化地面上，拆除索体上的打包带，利用人工将吊杆索在地面上展开并顺直。展开过程中，在索体与混凝土桥面之间每间隔3 m左右设置一根PE管，避免索体HDPE护套损伤。

（2） 系梁张拉端安装。在距离吊杆索锚固端1.5 m处的索体上用软质吊装绳设置受力点，提升吊杆索至系梁索导管上端口处进行辅助对位。为了避免索道管的口壁对索体的HDPE护层造成损伤，应在索道管端部与索体接触位置设毡布加以防护。先将索体穿入系梁预埋管内，待拱肋上锚点安装完毕后再安装张拉端的锚具等。

（3） 拱肋锚箱内锚固端安装。在距离吊杆索锚固端1.5 m处的索体上用软质吊装绳设置受力点，提升吊杆索直至张拉端锚杯提至拱肋索导管下端口处时，操作人员通过拱上平台下至拱肋索导管下端口处进行辅助对位，缓慢提升吊杆索，将吊杆索张拉端锚杯从拱肋索导管内牵引出锚箱锚垫板10 cm左右时，即可将球形纠偏垫圈、锚杯锚固螺母安装在锚杯上。

2.5.2 吊杆索张拉

根据监控方下达的吊杆索张拉施工控制指令进行张拉，保证同幅拱肋对称、分级张拉。索力需根据监控方下达的吊杆索索力调整控制指令对吊杆索索力进行调整。吊杆索张拉力监测合格后，按设计图纸要求进行拱肋锚箱内发泡型聚氨酯填充、锚具专用防腐油脂涂抹、锚箱防水罩与减震器的安装。

3 结语

对1～128 m系杆拱桥关键工序的施工方案进行研究，以保证工程安全和质量为核心，从关键工序的施工技术和资源配置入手，结合现场实际情况，制订了切实可行的安全、质量保障措施。为保证类似桥梁的施工质量和安全、优化施工工艺、节省施工工期提供了很好的借鉴。

参考文献：

［1］ 张志权，赵均海，张玉芬，等.复合钢管混凝土柱轴压承载力的计算［J］.长安大学学报：自然科学版，2010，30（1）：67-70.

［2］ TB 10424—2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准［S］.

［3］ 铁建设［2010］241号，高速铁路桥涵工程施工技术指南［S］.

收稿日期：2011-05-31

［责任编辑：王玉玲］

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