钢管拱桥外包混凝土施工技术

钢管拱桥外包混凝土施工技术

周刚

中铁大桥局集团第五工程有限公司江西九江332001

摘要：钢管拱桥完成转体施工合拢后进行钢管外包混凝土的施工，钢管拱桥外包混凝土是拱桥的主要受力部位。本文结合澜沧江特大桥外包混凝土工程实践，研究外包混凝土施工过程中的具体问题。

关键词：钢管拱桥;外包混凝土;实时监控

1、工程概况

澜沧江特大桥主跨采用悬链线拱，主跨342m，矢高为82.416m，矢跨比为1/4.15，拱轴系数m=3.4，每条拱肋为单个混凝土箱型截面，内包劲性钢骨架，拱顶处拱肋混凝土箱截面高为6.9m，拱脚截面径向高为10.9m。两条拱肋内倾角度6.8度，以适应拱顶刚架墩及桥面系布置。每条拱肋箱宽4.4m，为单箱单室，腹板壁厚1.0m～0.6m，上、下翼缘板壁厚1.1m。全桥共设置20道横撑，横撑也为混凝土箱型截面，内包钢管桁架做为劲性骨架，横撑弦管为空钢管。

劲性骨架半拱构造图钢管拱肋断面图

拱肋混凝土采用内填外包形式，待主弦管混凝土内填完成后进行外包混凝土施工。拱肋外包混凝土采用分环分段的浇筑方式。

拱顶外包分环示意图拱脚段外包分环示意图

2、施工顺序

劲性骨架由钢管桁架变成钢管混凝土桁架后，进行拱肋外包混凝土施工，拱肋外包混凝土采用缆索吊机配合、吊挂施工。拱肋外包混凝土采用“四环多工作面”方法浇筑，最先浇筑拱脚实体段，箱形拱肋采用“四环”方法，顺序为底板和下倒角→下半侧腹板→上半侧腹板→顶板和上倒角，各环间混凝土均间隔一个龄期，每环混凝土纵向再细分成“多工作面”，全跨底板混凝土采用“十工作面”间隔浇筑，全跨腹板、顶板混凝土采用“八工作面”浇筑，每段混凝土达到设计强度100%后才能浇筑下一段。拱肋横隔板与拱肋外包混凝土腹板同时浇筑，分为上下两部分，分两次浇筑。横撑外包混凝土在拱肋外包混凝土第二环完成之后浇筑，分为上下两部分，分两次浇筑。

3、前期准备

3.1钢管拱肋钢结构清理及表面处理

钢管拱肋混凝土外包前，应清除钢管拱转体时焊接的扣拉点锚箱等其它钢结构材料：

a.钢管拱上的临时结构应从焊接点切除，但不能损伤钢管拱肋。

b.外包钢筋安装前对拱肋锈蚀情况进行检查并进行除锈处理，保证钢管拱肋表面无浮锈。

3.2钢管拱肋的温度控制措施

为保证混凝土浇筑时混凝土的入模温度与钢管拱肋的温差不大于10℃，对钢管拱采取温度控制措施。于钢管拱布置温度传感器，监控不同时段钢管温度变化并作相应记录。

1.夏季高温段对钢管拱采取晒水降温，晒水采用钢管拱内填安装的通长Φ2.5cm水管，水管全程设置水眼，保证钢管拱各个位置都能晒水降温。晒水降温应在混凝土浇筑前完成，并且保证混凝土浇筑时浇筑区段内无流水、无积水。

2.澜沧江特大桥桥址位置冬季平均气温较高，且雨水较少无霜降、雪降天气，冬季非极端天气无需采取保温措施。

3.3支架模板系统

拱肋外包模板采用钢模和木模相结合的形式。底模采用10*10cm方木，间距20cm，面板采用1.5cm竹胶板制作而成。腹板模板普通段外侧模采用钢模，背带采用2[20a槽钢，间距120cm，面板采用[8槽钢和6mm钢板加工而成；横撑处腹板侧模及内侧模采用木模，背肋由10*10方木组成，间距30cm，面板采用壁厚15mm竹胶板，背带采用2[20槽钢，间距120cm。顶板外侧模倒用底板的外侧模，内顶模采用木模，背肋由10*10方木组成，内模排架采用型钢支架制成，间距100cm；背肋由10*10方木组成，间距25cm；面板采用壁厚15mm竹胶板。

4.混凝土施工

本桥外包混凝土采用四环多工作面的分层浇筑方式。

a.本桥外包混凝土沿拱的跨度方向分段浇筑。各分段的界面应与拱肋中心线垂直。两邻浇筑段之间应预留间隔槽，其位置应设在拱架节点外，并应避开拱肋间的横撑、隔板以及梁上杆件。

b.预留间隔槽中的混凝土，应待各段混凝土浇完，且相邻段至少7天龄期后，方可由拱脚向拱顶对称浇筑。

c.封顶时，浇筑拱顶间隔槽混凝土应待两侧其他间隔槽浇完，且已浇筑混凝土的温度接近拱的设计浇筑温度时，方可进行浇筑。

5.浇筑过程中的实时监控

为了确保拱肋混凝土施工各项指标满足设计和规范要求，规范施工监控的各项指标、项目，整个施工进行仿真分析，指导现场施工。

在进行钢管拱肋轴线及标高跟踪检测的同时，对拱肋关键部位进行应力监控，及时反馈，为施工控制及时提供可靠的数据，并确保施工安全。适当调整施工中各道工序，确保合理衔接，调整不均衡施工状态。主要拱肋混凝土施工监测项目有：温度监测、应力监测、位移(挠度、轴线)监测、拱肋线形标高监测等。

观测拱肋混凝土施工过程中钢拱肋挠度和横向偏移情况，从而掌握拱肋在施工混凝土过程中纵横向稳定和变位情况，是成拱的纵横向位置达到设计要求的重要保证。

拱肋外包阶段应力监测共9个测试断面，18个测点.

各测试断面2个测点，各测点布置位置见下图

外包阶段测试断面测点布置图

6、结语

本文结合澜沧江特大桥钢管拱肋外包混凝土施工过程中的实际情况，探讨拱桥外包混凝土施工技术，在施工过程中采取了适当的可行性措施确保了钢管拱肋的安全及稳定，目前各项指标均满足相关要求。