海南琼州大桥钢管混凝土系杆拱施工工艺

1、PAGE PAGE 21钢管混凝土系杆拱施工湖南省通盛工程有限公司 袁智慧摘要:本文详述了琼州大桥钢管混凝土系杆拱桥的施工工艺，可供同类大桥施工时借鉴和参考。关键词:钢钢管拱分分段 钢管拱拱肋安装装 预埋拱拱脚 边拱 次边拱 顶拱 管内混混凝土灌灌注 吊杆张张拉一、琼州大大桥工程程概况琼州大桥主主桥为5跨钢管混混凝土系系杆拱结结构，墩墩中距分分别为88、98、108、98、88m，相应应的净跨跨径分别别为79、88、98、88、79m。拱肋肋为等截截面的钢钢管混凝凝土结构构，钢管管混凝土土拱肋截截面为亚亚铃形。拱壁厚度：拱脚段为16mm，其余为14mm,包括风撑在内，采用Q345D钢板在工厂卷

2、制焊接成钢管，煨弯成设计的拱形，现场拼装成拱。本文全面介绍钢管系杆拱桥施工工艺，从中总结经验以期进一步提高施工技艺。琼州大桥钢钢管拱分分段 1、钢钢管拱基基本技术术数据 琼州州大桥系系杆拱，设计分3种跨径。虽然跨径不同，但是，各跨拱轴线都是二次抛物线，净矢跨比都是f/L=1/4.5。 抛物物线方程程：y=f- 4(ff+f)XX/L22 拱轴轴线切线线角：ttg=8(f+f)XX/L22 式中：f矢高，跨跨径1008m的矢高高 跨径径1088m的计算算矢高为为22118.22cm、净净矢高221177.7ccm、拱顶缘缘矢高223577.7ccm； 跨径径98m的计算算矢高为为20006.55

3、cm、净净矢高119555.6ccm、拱顶缘缘矢高221955.6ccm； 跨径径88m的计算算矢高为为18112.99cm、净净矢高117555.6ccm、拱顶缘缘矢高119955.6ccm。 琼州州大桥系系杆拱主主拱圈采采取少支支架现场场拼装成成拱。拱拱肋在工工厂卷焊焊成管、煨煨弯成拱拱，按照照施工设设计图要要求分段段制作。 5孔孔钢管系系杆拱，分分成3种不同同跨径，矢矢跨比为为f/LL=1/4.55。 计算算矢高： 孔径径1088m的矢高高为22218.2cmm；98m的矢高高为20066.5cmm, 88mm的矢高高为18812.9cmm。 相应应的孔径径的安装装预留拱拱度，分分别为1

4、0、9、8cm。2、拱肋安安装分段段 施工工设计图图规定，各各孔径钢钢管拱，每孔的的拱肋皆皆分为7段现场场拼装，拱拱脚预埋埋段与预预应力系系梁和端端横梁浇浇注在一一起，构构筑成固固结结构构，是钢钢管混凝凝土系杆杆拱桥的的关键部部位。其其余5段采用用少支架架现场拼拼装。 三、系杆拱拱桥安装装方法 系杆拱桥桥受力特特点：既既有梁桥桥的特征征，也有有拱桥的的优势，因因此，能能跨越较较大的跨跨径。钢钢管混凝凝土系杆杆拱桥构构造特征征是：拱拱肋是由由钢管和和混凝土土组成；一般先先架设钢钢管，然然后，灌灌注混凝凝土，最最后形成成钢管混混凝土拱拱。钢管管混凝土土系杆拱拱桥施工工大致分分为两种种主要类类型：

5、1、第第一类施施工方法法在桥梁墩台台上，将将拱脚预预埋段拱拱肋与端端横梁和和系梁端端部节段段浇注在一起，构构筑成固固结结构构；采取支架施施工，安安装钢管管拱肋，拼拼装成钢钢管拱；视墩台抵抗抗水平力力的能力力，在两两拱脚之之间张拉拉无粘结结力的钢钢绞线，平衡钢钢管混凝凝土拱肋肋产生的的水平力力；调整好立面面位置，即即可灌注注钢管内内混凝土土；安装吊杆、吊吊杆横梁梁；张拉拉吊杆；以吊杆横梁梁为支承承，现场场浇注系系梁，张张拉预应应力钢束束、卸架架，最后安装桥桥面板。 该该种施工工方法，简简单称为为先拱后后梁法。其其特点：省浇注注系梁的的支架，吊吊杆与系系梁上、下下位置极极易对齐齐，保持持垂直。 2

6、、第第二类施施工方法法（1）在桥桥梁墩台台上，将将拱脚预预埋段拱拱肋与端端横梁和和系梁端端部节段段浇注在一起，构构筑成固固结结构构； （22）搭设设系梁支支架，构构筑平台台，预压压支架，支支立模板板，浇注注预应力力系梁混混凝土； （33）安装装横梁； （44）张拉拉系梁预预应力钢钢束； （55）在系系梁上支支立少支支架，拼拼装钢管管拱； （66）向钢钢管内压压注混凝凝土； （77）安装装吊杆，下下端锚固固横梁，张张拉吊杆杆，卸架架；安装桥面板板。 该该种施工工方法，简简单地称称为先梁梁后拱法法。其特特点：施施工安全全度大，支支立少量量支架，拼拼装钢管管拱。但但是，吊吊杆与横横梁上、下下难以垂垂

7、直对齐齐。 此外外，还有有转体安安装法，或或整体吊吊装安装装。 琼州州大桥钢钢管混凝凝土系杆杆拱桥，采采用第二二类施工工方法，先先梁后拱拱安装方方法。即即先搭设设系梁支支架，构构筑系梁梁平台，支支立系梁梁模板，浇浇注系梁梁混凝土土，安装装吊杆横横梁，初初步张拉拉系梁预预应力钢钢束。待待系梁混混凝土达达到设计计强度后后，始安安装钢管管拱肋。 1、拱拱肋上、下下缘纵坐坐标 琼州州大桥钢钢管拱桥桥，虽然然其拱轴轴线为二二次抛物物线，但但是因为为截面为为等截面面压力哑哑铃形，其其上、下下缘已不不是二次次抛物线线，而是是两条不不同的高高次抛物物线。但但是计算算起来繁繁杂，我我们采用用Autto CCAD

8、 20000绘图图软件，取取步距为为1mm, 成功的的绘制出出钢管拱拱上、下下缘曲线线，实现现电脑放放样，轻轻松的到到钢管拱拱任意处处的上、下下缘坐标标，以达达到制造造和控制制钢管安安装质量量（图1）。 图1 跨径1008m系杆拱拱桥构造造（尺寸寸单位：cm） 图中：a为吊杆杆间距，跨跨径1008m的的吊杆间间距7005cmm； 跨径988m的吊吊杆间距距6822cm；跨径888m的的吊杆间间距6664cmm 2、系系杆拱桥桥钢管拱拱安装顺顺序 琼州州大桥5孔系杆杆拱桥，先先从海口口1617号墩墩之间的的桥孔安安装，搭搭设支架架，浇注注系梁，依依此浇注注1516孔，18819孔, 11920孔

9、, 11718孔。相相应的钢钢管拱安安装顺序序，与上上相同。 3、钢钢管拱安安装程序序 （1）拼拼装缆索索吊装塔塔架 在钢钢管拱拼拼装之前前，在引引桥14号墩和23号墩上上搭设缆缆索塔架架，架设设吊缆，完完成缆索索吊设备备，按吊吊杆横梁梁最大吊吊重300kkN试吊吊观测、测测量、控控制，保保证吊装装作业顺顺利进行行； （2）预预埋钢管管拱拱脚脚 支立立墩顶横横梁和系系梁端部部模板，安安装拱脚脚预埋段段钢管拱拱肋，并并用工字字钢、槽槽钢作支支撑，稳稳固拱脚脚预埋段段，并通通过精确确测量，控控制拱脚脚坐标符符合设计计位置；在混凝凝土浇筑筑过程中中，仔细细进行监监控，防防止在浇浇注混凝凝土过程程中发

10、生生位移； （3）利利用系杆杆中预埋埋铁板，用用万能杆杆件配合合槽钢在在系杆梁梁上搭设设简易支支架，支支承钢管管拱肋拼拼装的接接头，见见图2。用全全站仪对对接头位位置定位位定位和和测量检检验，控控制接头头位置的的坐标高高程。 图2 系梁上上的简易易支架 尺寸单单位：ccm 完成成上述准准备工作作，着手手安装钢钢管拱肋肋，按先先边段、次次边段、中中间段次次序吊装装，镙栓栓接头。 在吊吊装过程程中，同同时进行行监控，观观测钢管管拱肋中中线位置置和接头头高程。测测量监控控如付图图所示，具具体步骤骤如下：吊装边段拱拱时，以以已测知知坐标及及高程的的三点A，B，D重合边边段拱拱拱身上的的对应点点A，B，

11、D来调整整拱身，并并且在稳稳定桩O上架立立全站仪仪测出C点的坐坐标高程程对应理理论数值值来验查查，然后后用千斤斤顶调整整预拱度度。同理，以CC，D，F为吊装装基本位位置点，以E点为测量点，监控次边拱，再调出预拱度。在吊装顶拱拱时，以以两个接接头的四四个点控控制检验验。（4）边段段拱肋就就位用缆索吊装装设施，将将边段钢钢管拱肋肋吊运至至安装孔孔，通过过设置在在墩顶横横梁上的的卷扬机机，再将将拱肋横横移至安安装位置置，徐徐徐松驰起起重索，使使边段拱拱肋下端端与拱脚脚预埋段段管端头头对接，临临时用镙镙栓连接接。注意意，此时时，镙栓栓不要拧拧的太紧紧。边段段钢管拱拱肋另一一端落在在支架上上（接头头1）

12、。用经经纬仪调调整钢管管拱肋中中线，使使其左右右偏差不不大于0.51cm，且且用水准准仪调整整上端头头接头处处标高，使使接头比比设计高高程抬高高510cmm左右，最最后松摘摘吊点，将将边段拱拱肋完全全落于千千斤顶的的支架上上。同一孔一边边两个边边段拱肋肋安装完完成后，在在安装次次边段前前，应当当反复核核对接头头高程。然后再进行对应边拱安装。 （55）次边边段拱肋肋就位重复上前述述程序，次次边段拱拱肋横移移至安装装位置，慢慢松起重重索，与与边段拱拱肋端头头对接，用用临时镙镙镙栓连连接，也也不能太太紧，另另一端落落于支架架上（接接头2），用经经纬仪调调整拱肋肋中线，使使其偏差差不大于于0.51cm

13、，并并用水准准仪观测测上端接接头，用用5000kN的千千斤顶，调调整接头头3的标高高，将上上端接头头处预抬抬高1020cmm ，即为为接头2的预加加高度的的2倍，最最后松摘摘吊点，使次边段拱肋完全落在支架3上。拱顶段拱肋肋安装重复前述程程序，将将顶端拱拱肋吊装装到安装装孔。就就位钢管管拱肋合合拢。拱肋合拢是是钢管拱拱肋安装装作业中中的关键键工序。为为使钢管管拱肋位位置符合合设计要求，保保证安装装质量，必必须用两两部水准准仪，同同时观测测4个接头头（支架架3）标高高，并用用经纬仪仪观测两两条拱肋肋的中线线。程序序如下： = 1 * GB3 慢松起起重索，同同时控制制住拱肋肋两端标标高，当当降至比

14、比设计高高出13cm时，停停止松起起重索； = 2 * GB3 按先降降边段拱拱肋，后后次边段段拱肋顺顺序，两两侧接头头处均匀匀下降，反反复循环环至与拱拱顶接头头合拢； = 3 * GB3 用镙栓栓临时连连接拱顶顶接头； = 4 * GB3 依次降降边段、次次边段拱拱肋起重重索，使使各接头头处标高高符合要要求； = 5 * GB3 调整拱拱肋中线线位置，符符合设计计要求后后便固定定； = 6 * GB3 拧紧镙镙栓，并并用薄钢钢板嵌塞塞缝隙； = 7 * GB3 电焊各各接头部部件。 （8）安安装风撑撑 当一一孔钢管管拱肋安安装完毕毕，位置置调整得得符合设设计要求求后，用用缆索吊吊安装风风撑，

15、安安装就位位，使整整孔钢管管拱成为为一个空空间稳定定结构。 （9）卸卸架成拱拱 = 1 * GB3 卸架成成拱次序序，先降降边段拱拱肋，然然后降次次边段拱拱肋，两两条拱肋肋两边对对称、均均匀卸架架，每次次下降高高度不超超过1ccm； = 2 * GB3 在卸架架过程中中，同时时观测各各接头点点标高，拱拱顶及1/8跨截面面标高，并并随时进进行调整整。同时，考虑虑海口地地区温度度特点，为为保证合合拢时温温度要求求，将合合拢时间间安排在在凉爽的的傍晚进进行。钢管混凝土土施工工艺艺1、混凝土土配合比比设计 拱圈混混凝土材材料水泥：4225号普通通硅酸盐盐水泥，广广西柳州州通峰水水泥股份份有限公公司生产

16、产，各项指标均均符合现现行国家家标准。砂： 海口口南渡江江中上游游河砂，中中砂，视视比重=2.6122，含泥泥量1.55%，平均吸水率率1.119%。碎石：海口口永安军企石场生产产的碎石石，粒径径范围525毫米，平平均含泥泥量0.6%，平均吸吸水率1.555%。掺和剂： 海口马马村电场场 = 1 * ROMAN I级粉煤煤灰。外加剂： 江西武武冠WGHEA混凝土土防水剂剂。 拱圈混混凝土配配合比设设计原则则配制的混混凝土抗抗压强度度，满足C40号混凝凝土的技技术要求求，比设设计标号，高出一一个等级级，即C50号；水灰比应应当小于于或等于于0.335，坍落落度宜在在1218厘米；混凝土和和易性及

17、及初凝时间间，应满足足每孔管管道的压注注完毕后后，仍有有良好的和易性性，为此此掺加WGHEA防水剂剂，目的的改善混混凝土的的和易性性，减少少用水量量，水化化时生成成微细颗颗粒，填填充混凝凝土中孔孔隙，使使管内混凝凝土更加加密实。 拱圈混混凝土配配合比设设计拱圈混凝土土设计标号号为C550号，坍落落度1820厘米，适适应钢管管混凝土土灌注。经过设设计、实实验，确确定出混混凝土配配合比，见见表1。琼桥钢管拱拱内压注注混凝土土配合比比 表1混凝土中各各种材料料用量kg/ mm3水水泥砂石掺合剂外加剂水灰比砂率%抗压强度MPa189470744102727430.3542728重量配合比比例 kg0.

18、40:1:11.5883:22.1885:00.0557:00.0990.354244.757.62、钢管拱拱压注施施工注随着工业业化水平平的不断断提高，钢钢管拱圈圈混凝土土浇注方方法，通通常都采采用泵送顶升压压法，从从拱脚一一次对称称浇注至至拱顶。当当压注高高、泵送送距离远远时，也也可采取取分级泵泵送。比比较成熟熟的工艺艺流程是是：准备备工作压注管管内混凝凝土关闭压压注口处处闸阀、稳稳压拆除除闸阀，完成压压注。（1）压注注前准备备工作安装高压压泵，敷敷设泵送送管道琼桥泵送最最远距离离1000米，最最近距离离5米，压压送最大大高程445米。钢管管拱肋的的拱脚处处，在上上下钢管管上，分分别设置置

19、设置一一个混凝凝土进料料导管，露露出系杆杆顶面30厘米，顶顶口处设设置法兰盘盘接头和和插板，与与输送泵泵管道相相接；塞塞钢管内内法兰盘盘间缝隙隙；在灌注混混凝土前前进方向向上，每每隔30米处设设一个排排气孔，能使管内的空气排出；在距离拱顶截面30厘米处，两边对称各设一个排孔，分别排除拱顶截面两边的被压缩的空气，以使混凝土能够顺利的灌注满拱肋；在钢管上上，每隔隔3.000米，设设置一部部固定附附着振捣捣器备用用，便于于浇注边边灌边振振，保证证混凝土土密实；在灌注前前，先注注入清水水清洗，不不得留有有油污、锈锈蚀物；精心布置置，做好好人员配配置，明明确各自自的工作作岗位和和职责。为保证混凝土泵输送

20、成功，在开始浇注前，应按实际距离和高度，进行泵送和压注模拟试验，检查设备运转是否正常，也使每个工作人员做到心中有数，确保准工作无误，使压注作业顺利进行。 (2) 压注钢钢管混凝凝土方法法在灌注钢管管混凝土土时，先先灌注拱拱圈下钢钢管混凝凝土，采采取顶升升法灌注注，从两两拱脚向向拱顶压压注。灌灌注混凝凝土的速速度，拱拱顶两边边的压注注速度要要匀速、对称，采采取慢速速抵压的的方式，两两端混凝凝土顶面面高差不不大于1米。当压压注的混混凝土顶顶面，接接近拱顶顶截面时时，要避避免出现现一边压压注过快快现象，绝绝对避免免越过拱拱顶截面面，引起起钢管骨骨架纵向向振动而而失稳。压压注工作作业要一一次完成成拱圈

21、下下环混凝凝土的压压注，然后用插插板堵死死送料开开口，防防止混凝凝土外溢溢。待下下环混凝凝土强度度达到设设计强度度的800%，再采用用同样方方法，灌灌注拱圈圈上横撑撑钢管内内混凝土土，直至至钢管拱圈形形成。在压注作业业过程中中，应派派实验人人员在拌拌和站监监督、检检查配合合比是否否按设计计的规定定作业，外加剂使用的是否得当，坍落度是否符合要求。工程技术人员应在现场监测拱座的位移，发现不正常情况，及时反馈信息，采取适当措施。(3) 钢钢管混凝凝土压注注的技术术措施压注压注作作业正式式实施前前，应先先泵入水水泥浆进进行观测测，是否否有异常常现象，一切正常后后再连续续泵入混混凝土。压注钢管灌灌注时，

22、环境气气温应不不低于5C；当环境境气温高高于40C时，钢钢管内温度高高于60 C时，应应采取措措施降低低温度，或选择应考虑在天气凉爽时灌注。四、钢管混混凝土质质量检测测按照公路路工程质质量检验验评定标标准（JTJJ071194）的规规定，应应对钢管管混凝土土浇注质质量进行行检测，其其检测项项目，见见表2。 钢管管拱肋混混凝土浇浇注质量量实测项项目 表2项次检查项目规定值或允允许值检查方法和和频率1混凝土强度度(MPaa)在合格标准准内按JTJ007198的附录D检查2混凝土填充充度98%在拱顶、LL/43轴线横向偏偏移(mm)拱顶1/50000用经纬仪检检查L/41/600004拱顶、拱脚脚及

23、接头头高程(mm)+20，-0用水准仪检检查表2中的第第1项检测测项目，钢钢管内的的混凝土土强度，通通常是严严格控制制通过实验确定的的混凝土土配合比比，按规规定规定定预留的的混凝土土试块，作作事后检检测。 表22中的3、4项检测测项目，通通常用仪仪器观测测确定。 表22中的第2项检测测项目，公公路桥涵涵施工技技术规范范（JTJJ041120000）规定定，应以以超声波波检测为为主，人人工敲击击为辅。 在钢钢管混凝凝土施工工中，时时常出现现的缺陷陷有以下下几种： （1）空空腔 由于在灌注注过程中中，拱肋肋内排气气不良，或或灌注间间断而残残留在混凝土内的的空气造造成的； （2）收缩缝缝 由于混凝土

24、土的水灰灰比过大大，水泥泥用量过过高，微微胀量不不足造成的；（3）混凝凝土与管管壁粘结结不良 由管内内壁锈造造成的；（4） 混混凝土离离析 由混凝土土配料不不佳，骨料料堆积或或采取抛投投灌注造造成的；（5）混凝凝土不密密实 由于泵力不足，或或灌注速速度过快快造成的的。 混混凝土灌灌注程序序和注意意事项： （1）先先灌注下下环钢管管拱肋混混凝土，待待下环混混凝土达达到设计计强度90以上上，才能能用同样样方法浇浇上环钢钢管拱肋肋。 （2）泵泵送混凝凝土时，钢钢管拱肋肋两边泵泵送速度度应协调调一致，对对称顶升升，特别别是接近近拱顶时时，要避避免上升升过快，切切忌避免免任一边边混凝土土超过拱拱顶。以以

25、免引起起钢管拱拱肋纵向向振动： （3）灌灌注混凝凝土时，要要对拱轴轴线变形形进行观观测，用用经纬仪仪测量横横向偏位位，用水水准仪对对1/4跨、1/8跨及拱拱顶各点点进行观观测。 灌注注钢管内内混凝土土要注意意：严格控制混混泥土拌拌送过程程，保证证一次性性升顶成成功。浇筑过程中中应时刻刻敲击测测定混泥泥土容量量。对于混泥土土散热，应应及时养养生保护护。吊杆安装张张拉钢管内的混混凝土达达到设计计强度后后，开始始安装吊吊杆，并并张拉，左左右拱圈圈吊杆同同步作业业。1、吊杆张张拉 （1）吊吊杆第一一次张拉拉，使系系梁脱离离模板支支架；以以跨径1108mm为例，各各个吊杆杆张拉数数值，见见表3。（注注：由海海口至琼琼山方向向编号17）单位位：KN 跨径径1088m为例吊吊杆第一一次张拉拉数值 表3吊杆标号3号6号4号1号5号7号2号张拉数值820800780780780780780 （2）吊杆杆第二次次张拉，使使桥面达达到高程程；各个个吊杆张张拉数值值，见表表4。 跨径1008m为例吊吊杆第二二次张拉拉数值 表4吊杆标号3号6号4号1号5号7号2号张拉数值980960950950950950950 （3）吊杆杆第三次次张拉，使使使系梁梁达到高高程要求求；各个个吊杆张张拉数值值，见表表5。