大跨径钢管混凝土拱桥施工技术

大跨径钢管混凝土拱桥施工技术

1工程简介

位于沪蓉国道主干线湖北段某特大桥全长503.548m，主桥

为计算跨径338m的上承式钢管混凝土拱桥，交界墩位于拱座顶面，拱上桥跨布置为三联6X 20m共360m连续空心板结构，桥面结构分幅设计。主拱圈采用变截面悬链线，拱轴线矢跨比1/5 ，拱轴系数m=1.543,拱顶截面上下弦中心高度 4.9m,拱脚截面上下弦杆中心高度7.9m;拱上立柱采用双排钢管混凝土排架，立柱盖梁采用钢箱梁。

2总体施工思路钢管拱桥的施工由基础明挖开始，拱座、墩身墩帽、桥台施工，钢管拱工厂制造、预拼、涂装、运输、现场组拼成桁架，安装拱上建筑以及上部结构等工序组成。钢管拱采用缆索吊吊装方案，拱肋的拼装采取悬臂扣挂，拱肋预拼场设于桥下，拱肋通过组装预拼成单元节段运送至拱桥跨中、由缆索吊整体吊装。

3主要施工方法

3.1 、缆索吊施工

用于吊装钢管拱肋的缆索吊机主跨466m矢跨比为13.4 , 垂度34.65m,最大垂度38.6m，两岸边锚距均为42m缆索吊设两组承重主索（2X8巾60钢丝绳），四台跑车；主索在塔顶鞍座位置可横向移动,横向移动范围沿桥中心线上下游各7.75m, 以满足横桥向不同位置、不同吊重吊装的需要。缆索吊总体方案示意图

缆索吊机的主要设备和机具有：承重索、起重索、牵引索、压塔

索、缆风索、扣索、塔架、地锚、滑轮、电动卷扬机及跑车等。

缆索吊总体施工顺序：缆索吊机锚碇、塔座基础、缆风绳及卷扬机基础施工f塔架拼装f卷扬机系统、塔顶索鞍走道梁与索

鞍安装f缆索系统绳索安装f跑车及吊点安装f缆索吊机试吊。

3.2拱座（含引桥墩基础、缆索吊锚碇、扣索锚碇）施工拱座基坑

施工采取由上至下、逐级开挖、边开挖边防护的方

法，以爆破开挖为主，机械开挖为辅。基坑靠山的三面采用光面爆破，为避免山体扰动，爆破均采用密集炮眼、小药量控制。拱座混凝土采用大体积混凝土施工技术，采取分层浇筑、按混凝土强度分界线交错进行施工。拱座位置与地面高差较大，采用多级泵站接力泵送混凝土。

3.3交界墩、引桥墩墩柱施工交界墩及引桥墩台均以常规方法施

工，高墩柱（交界墩）配

备塔吊施工。钢筋混凝土薄壁空心墩采用爬模爬架法逐节段向上施工，浇注节段高度为4.5m，外模采用打面钢模，内模采用木模。

3.4钢管拱肋的加工制造钢管拱主拱肋制造、拱肋横联制造和立柱

（含排架）制造均分为厂内制造预拼，桥址组拼和桥上施工三个阶段。厂内制造分为筒节制造、筒节对接形成单管单元件、相贯线加工和涂装，然后预拼装，解体后汽车运输到桥址，在桥址拼装场地分别形成主拱肋吊装节段、一字撑立体单元、斜撑片装单元和立柱（含排架）立体吊装单元，然后在桥上进行装焊、补涂装和最后一道面漆的涂装。规格为①219与①299的钢管采用成品直缝钢管，规格为①450、①500与①600的钢管采用工厂自制

钢管。零件下料采用预加补偿量一次下料的工艺方案。钢管厂内纵环焊缝采用全自动埋弧焊的焊接方法，钢管相贯切割由数控相贯线切割机完成，主弦管弯制采用热弯。

3.5钢管拱肋的运输、存放和预拼钢管拱肋在工厂制造、组拼、验收合格后，编号解体成单管运输至工地，受交通条件限制单管长度不超过12m单车重量不

超过40t 。

分批次散装发运至桥址的钢管拱肋在小拼装场地内预拼，入场节段散件在吊装平台（大拼场）上焊接成起吊节段，相邻节段间腹杆与横联在节段法兰盘啮合状态下预组拼，每一轮节段组拼完成以后再分开等吊，以保证在高空时的连接精度。

经过预拼组装的拱肋体积重量变大，则靠两台吊重为100t 的龙门吊机移动，设置滑道连接小拼场、存放场和起吊平台。钢管拱肋采取两节段匹配预拼，预拼场设计保证8 个节段同时预拼。

3.6 钢管拱肋的吊装钢管拱肋从拱脚至跨中逐节对称吊装，在大里

程侧13＃节

段合拢。吊装时及时安装扣索和横向连接系（K 撑），设置横向缆风绳，保证悬臂拱肋的稳定与扣索受力的安全。拱肋节段安装采用两岸对称悬拼，每半跨拱肋分13个吊段以及 6 个正式扣段，最大吊重约133t 。节段为单肋吊装，待上下游同一节段安装就位后，安装节段间连接横撑，即完成一个双肋节段。扣段完成后，即施焊节段间焊接，扣段间的焊缝待拱肋合拢并调整拱圈标高达到设计要求后进行。主拱圈合

拢线形误差控制在规范允许范围内，且合拢温度符合设计要求。

空钢管拱肋合拢、各节段接头焊接完成并形成无铰拱后，予以逐级松扣，将扣索拉力转换为拱的推力，使空钢管拱肋呈自重作用下的无铰拱状态，其松扣顺序为：从跨中至拱脚两岸对称分索分级松扣，各扣索放松一级，暂停15〜20分钟后，测试各项

资料，待有关参数确认后，再进行第二级放松循环，最后一级可保留10％左右的扣力，暂不放松。待拱肋钢管内灌注混凝土完成并达到设计强度后，彻底放松扣索，并逐步予以卸扣。钢管拱扣索卸载完成后浇筑封拱脚混凝土，从而完成体系转换。

3.7钢管拱肋混凝土浇灌拱肋混凝土以泵送顶升压注法从拱脚至拱顶两侧同时对称灌筑，每根管一次性灌完。完成各项监控测试，并经分析满足计算及规范要求以后，即可浇筑上下弦管内C60高强混凝土。待管内混凝土达到设计强度的80％后再压注下一根钢管，灌注混凝土时分不同阶段张拉监控指定的扣索及索力。同时泵送混凝土采用微膨胀高润滑早强缓凝混凝土，部分封拱脚混凝土按设计添加钢纤维。

3.8拱上立柱排架施工钢管排架的制作及安装采用工厂制作成空间排架节段，运输至桥址起吊安装。立柱下端与拱肋相接的接头部分钢管事先在工厂焊于拱肋弦管上。立柱排架采用缆索吊机起吊安装，吊装就位后即进行校正，确保立柱的垂直度和设计标高。

按对称均衡的原则灌注立柱内C50 混凝土。由于钢管立柱较高，其稳定性较差，特别是抗水平撞击及偏载能力极差，因此吊装立柱顶端盖梁时设置临时纵横向拉索于立柱顶端。

3.9空心板梁的预制和吊装主桥桥面空心板梁在梁场集中预制，

用自行式轨道台车运至吊装点。主桥桥面的空心板梁架设顺序为纵向由拱脚至拱顶，横向由中间向两边，每次两个半幅桥对称安装，并完成纵向和横向的连接。

3.10 桥面系施工

桥面施工按照拱上荷载的加载程序进行，二期恒载从两岸拱脚向跨中对称浇注，纵向两个半幅桥对称浇筑，横向以桥轴线对称，且两岸二期恒载进度不得超过10m。

4 小结

在交通极其不便的山区、且施工场地狭窄以及洪水泥石流频发的恶劣环境下，建设者们克服重重困难，进行了周密布置、详细论证，在悬崖峭壁上安全顺利的修建了大跨度钢管混凝土拱桥，为沪蓉国道主干线湖北段2009 年底的贯通起到了关键作用。实践证明本桥的施工方法是可行的，为类似工程施工提供了有益的参考经验。