公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術的應用研究

*通訊作者：和新全，1986年1月，男，白族，云南大理人，現任新疆北新土木建設工程有限公司項目副經理，中級工程師，本科。研究方向：道路橋梁方向。

摘? ? 要：在我國各項基礎工程建設過程中，公路橋梁工程是非常重要的，而在公路橋梁工程中，鋼管混凝土拱橋技術又是一項核心技術，在各種大跨度橋梁工程建設當中得到了廣泛應用。該技術的快速發展也促進了鋼管混凝土橋施工技術本身要求的提升，需要重視加強對周邊環境的勘察，了解鋼管混凝土拱橋技術應用的要點，并且加強橋梁建設的質量控制。本文具體分析研究公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術的應用，以供參考。

關鍵詞：公路橋梁;鋼管混凝土拱橋施工技術;技術要點;耐久性

Abstract： In the process of various basic engineering construction in China， highway bridge engineering is very important， and in highway bridge engineering， concrete-filled steel tubular arch bridge technology is a core technology， which has been widely used in various long-span bridge engineering construction. The rapid development of this technology also promotes the improvement of the requirements for the construction technology of concrete-filled steel tubular bridge itself. We need to pay attention to strengthening the investigation of the surrounding environment， understand the key points of the application of concrete-filled steel tubular arch bridge technology， and strengthen the quality control of bridge construction. This paper analyzes and studies the application of concrete-filled steel tubular arch bridge construction technology in highway bridge construction for reference.

Keywords： Highway and bridge; Concrete filled steel tubular arch bridge construction technology; Technical key points; Durability

一、引言

當前在公路橋梁建設事業逐步發展的背景下，我國公路橋梁建設的規模也在進一步擴大，在各種惡劣的環境當中，一座座高難度、高跨度的公路橋梁工程被我國工程人員成功建設，尤其是一些西南地區的橋梁工程。常規的橋梁技術和普通的材料無法符合施工要求，就算完成項目后期也會在使用過程中出現各種質量問題，而使用新型施工材料通過鋼管混凝土拱橋施工技術往往可以解決這些問題，保證公路橋梁的適用性。

二、公路橋梁鋼管混凝土拱橋施工技術的優點

當前我國在公路橋梁項目施工過程中，鋼結構和鋼筋混凝土結構的應用較為廣泛，鋼結構橋梁的特點在于性能較好，但是會耗費大量的鋼鐵資源，成本較高，傳統的鋼筋混凝土結構橋梁因為普通混凝土性能不佳，無法保證較強的耐久性，因此不滿足公路橋梁高性能使用的需求。為了將這些問題解決，需要通過鋼管和混凝土約束共同受力以達到力學性能和耐久性能的極限。因此，鋼管混凝土拱橋施工技術應運而生，該技術廣泛用于一些大型公路橋梁當中具有較好的效果，其優點如下。

（一）具有良好的耐久性

普通混凝土公路橋梁在后期惡劣環境作用下壽命會大幅下降，混凝土的耐久性能無法達到要求，而使用鋼管混凝土功效技術可以大幅度提升混凝土的耐久性，確?；炷聊軌虻挚雇獠坎涣加绊懸蛩?，能夠在惡劣環境下長時間使用，具有較強的耐久性。

（二）抗壓性能較好

公路橋梁施工過程中，混凝土路面和墻面結構需要承受大量的載荷，另外混凝土公路和鋼橋梁結構的使用壽命要求較高。為了符合混凝土受力的需求，通過鋼管混凝土拱橋施工技術可以使墻面和路面的抗壓性提升，防止路面橋面在長時間使用時產生破損、開裂等問題，使公路橋梁的使用壽命延長。

（三）適用性較好

鋼管混凝土拱橋施工技術應用過程中可以大幅度提升公路橋梁質量，與此同時也滿足經濟性的需求。首先，通過該技術可以確保公路橋梁的穩定性和使用壽命符合社會發展的具體需要;其次，混凝土和鋼管的共同作用也可以大幅度增加公路橋梁的承載能力，使公路橋梁在長時間使用的過程中具有較好的穩定性，降低高負債對橋面路面的損害，使整體的性能提升;最后，鋼管可以直接作為混凝土的模板和支護結構，在實際施工過程中滿足實用性需求，又可以節省施工模板費用，使社會效益和經濟效益能夠有效統一。

三、案例分析

（一）工程概況

某橋梁的設計長度為585.56米，設計寬度為25.5米，擬使用鋼管混凝土系桿拱為主橋構件。其中鋼管混凝土系桿拱是雙層載面下承式，具體分析橋梁本身的特性，其實跨比為1∶5、內拱的高度為72米、寬度為11.8米、厚度為10毫米，主要使用原端面變鋼管結構，并且通過微膨脹混凝土來填充鋼管。

（二）施工準備

在施工過程中，需要進行施工準備。施工準備是為后續活動提供支持，理論和實踐結合的基礎施工準備工作，主要包含了選取施工方案，對現場進行觀測和測量以及選取相關設備。

1. 施工方案的選取

方案1，是通過連續性拋落無振搗澆注混凝土技術來連續對混凝土進行處理，需要將天窗打開，通過插入式振搗器來振搗低于4米的拱頂混凝土。這種技術在應用的過程中可以快速對混凝土進行振搗，但是在實際操作時具有一定的難點。

方案2，主要是在距離拱腳1.5米到2米位置的工作線區域兩側對稱開若干個壓注口，通過混凝土輸送泵的壓力逐步將混凝土壓入到鋼管拱當中。這種方式在應用的過程中可以使混凝土達到致密性的效果，雖然這種技術在應用過程中較為簡便，但是對輸送泵的信任和壓力具有較高的要求。

具體綜合分析本工程選擇方案1。

2. 觀測測量

通過具體觀測后進一步了解橋梁控制點標高、拱軸線等有關指標的特點，在檢測過程中，如果拱軸線產生誤差，需要參照相關標準糾正風攬，如果控制點標高比計劃數值高，需要在后續施工環境當中進一步調整高程[1]。

3. 設備選取和管控

在選擇和管控設備過程中，主要對混凝土運輸車、混凝土輸送泵等設備進行購買、管理和檢查。從公路橋梁工程施工的角度出發，在泵送頂升施工過程中，泵送的壓力相對較大，因此需要選擇合適的混凝土輸送泵。另外還需要依照施工要求選擇混凝土運輸車，并且制定相應的備用方案，以保證采購和施工的有效進行[2]。

（三）施工工藝

1. 選取二級壓注、一次成型的方式

通過有限元結構分析軟件進一步分析加勁肋布置、扁形鋼管的布設，依照二級壓注、一次成型的施工要求進行施工，避免混凝土因為拱腳持續被壓至拱頂的過程而壓彎部分變鋼管。除預留下的原有拱腳底焊接的泵管接口外，還需要設置泵管接口在1/2拱腳位置的兩側。與此同時，需要重點控制排氣，確保這些高度1.5米、直徑為20厘米的鋼管能夠與拱頂吊桿有效結合。

2. 對施工中的鋼管拱進行觀測

全程觀測壓注混凝土的過程，并且通過傳感器對測量數據進行采集，每壓混凝土到一個控制點時需要觀測共軸線標高等，收集相關的觀測數據，并且繪制變化曲線，以便保證泵送混凝土過程的有效進行，了解鋼管拱產生的變化情況[3]。另外，需要加強現場檢查工作，讓施工人員在工作的時候更加認真，施工人員的工作態度對施工質量的影響是很大的，認真工作會提高施工的質量，保證施工效果。橋拱觀測現場如圖1所示。

3. 壓注頂升的施工程序

在準備灌注施工前，需要嚴格檢查泵送和輸送泵的各種接頭，了解各接頭間的密封情況，是否有橡膠圈等，將止回閥閥門打開。為了降低泵送混凝土過程中的模組力，在施工時需要采取合理的方式潤滑泵車和泵管的砂漿，需要使用與混凝土相同標號的平臺和品種，確保鋼管孔外部能夠有效地將砂漿排出[4]。

在混凝土灌注施工時，需要通過對稱施工的方法保證兩臺泵具有相同的灌注速度，有效地控制泵送混凝土的相關參數。如果速度產生異常，需要注意立刻進行調節。在本工程當中主要使用鋼管拱在被鐵錘敲擊過程中是否處于“清脆聲”“沉悶聲”的交界，以此確定混凝土是否能夠準確的被壓注到預定位置。為了確保鋼管拱通道混凝土能夠有效的壓注，還需要注意最后壓入1～2立方米的混凝土，最后將止回閘閥關上，然后清洗泵管和泵車，防止混凝土產生倒流等情況[5]。

四、施工技術要點

（一）優化混凝土的配合比

在施工過程中需要對混凝土的坍落度進行控制，保證混凝土坍落度在18厘米到20厘米之間，依照壓注速度對混凝土所需的初凝時間進行測算，為了使構件的承載力提升，使普通混凝土在灌注過程中造成的混凝土鋼管間隙問題減少，可以設定相應的參數值。在配合比設計過程中需要注意加強微膨脹率的分析，主要因為鋼管結構本身的安全性會對鋼管混凝土的質量產生影響，很容易造成泵送困難，因此需要綜合分析鋼管和混凝土收縮空隙等問題，采取混凝土配合比試驗來控制膨脹率[6]。

（二）保證壓注過程中混凝土兩側對稱且同步

需要全程關注壓注混凝土的過程，在此過程中需要同步對稱進行實施，然后在調節控制點的過程中使用的是非對稱技術，在壓注混凝土較高一側時需要快速觀測拱橋的變形情況，只要與其設計規范符合就可以進行同步澆筑[7]。

（三）二級壓注、一次成型的設計要求

在本工程施工期間使用二級壓注、一次成型的方案，考慮到第1級混凝土和第2級混凝土間具有連續性。因此，在第1級混凝土初凝工作沒有完成前，需要快速澆筑第2級混凝土，迅速對二級混凝土壓注件過程中的間隔時間進行控制[8]。

（四）加強鋼管混凝土的保溫

微膨脹混凝土由于混凝土和鋼管間產生的空氣而導致本身的性能優勢喪失，從而導致拱的承載力受影響。產生這一問題的主要原因在于保溫措施不到位，為了避免這一問題的出現，需要通過麻袋包繞鋼管拱的方法使室內外溫差降低。

（五）重視人員的管理

在鋼管混凝土拱橋技術應用過程中，施工單位和施工人員需要逐步加強學習，不斷強化自身的專業知識和能力，這樣才能在施工過程中理論結合實際，找到更加科學有效的施工方式，完善路面路基施工的管理制度，不斷地完善并改進路面路基的施工工藝，提高施工單位和施工人員施工過程中的靈活性，從而提高公路橋梁工程建設的質量。

五、結束語

總而言之，在當前我國公路橋梁逐步增多的條件下，需要在很多復雜區域進行大型公路橋梁的施工。為了保證施工的質量，延長使用壽命，需要通過先進的鋼管混凝土拱橋技術來保證公路橋梁具有較強的實用性，需要深入了解鋼管工混凝土拱橋施工技術的優點，在施工過程中依照施工要求合理展開施工工序，重視施工細節的控制，這樣才能使應用價值提升，保證我國公路橋梁建設事業的快速穩定發展。

參考文獻：

[1]姜丹丹，劉吉梅.鋼管混凝土拱橋施工技術在公路橋梁施工中的應用分析[J].門窗， 2014（09）：131-131.

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[4]張杰.公路橋梁建設中鋼管混凝土拱橋的施工研究[J].建材與裝飾， 2018（4）.112-113.

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[7]袁玲瓊.公路橋梁施工中鋼管混凝土拱橋施工技術分析[J].建筑知識：學術刊， 2014，000（B01）：319-319.

[8]黃煒.淺析公路橋梁建設中鋼管混凝土拱橋的施工技術[J].建筑工程技術與設計， 2016，000（007）：1079-1079.