建筑与工程 Ｉ■ Ｃｈｉｎａ ＳＣｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ 如何解决钢管混凝土系杆拱桥施工技术中的难题 陈［关键词］钢管混凝土系杆拱施工难题对策 中图分类号：［ＴＯ１７８］ 文献标识码：Ａ 鹏杨东 （中交隧道局（天津）第五工程有限公司 ３００１４３） 文章编号：１００９ ９１４Ｘ（２０１０）１１ ０１８８—０２ １引言 多试验几个品种，膨胀剂应对混凝土后期强度及质量无害，与所用水泥适应性 好。 近年来，钢管混凝土系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、 省建材 等优点，被广泛应用于公路工程。但该桥型技术复杂，施工难度大，已经暴露和 潜在的问题还很多，亟待广大工程技术人员在实践中不断探讨和完善，本文将 结合工程实践就有关问题做简要阐述。 ２钢管混凝土系杆拱桥施工技术难题及对策 ２ １支承系统 （１）功能 系杆拱桥支承系统宜选用ｗＤＪ齿碗扣型多功能支架，该系统具有支架竖向 组合微调功能，主要以工具支架和特制微调座组成。 （２）地基处理 ｗＤＪ齿碗扣型多功能支架必须搭设在经处理的坚实地基上，地基须高出原 地面０．５～０．８ｍ，做好防水，避免雨季浸泡。在立杆底部铺设垫层和安放底座， 垫层可采用厚度≥２０ｃｍ的混凝土或厚度术ｌＯｃｍ的钢筋混凝土或厚度术５ｃｍ 的木板 （３）预压 支架使用前须全程预压，不能以一孔预压取得的经验数据推概全桥。静 压５ｄ（１２０ｈ）以上及达到沉降稳定状态２ｄ（４８ｈ）以上，沉降稳定标准：２４ｈ沉降不 超过１ｍｍ。 ２．２主拱肋拱轴线控制系统 （１）以激光照准和精密测标组成定位系统：监测项目为拱肋的线形变化、 拱脚位移和拱脚沉降。 （２）建立测量控制网 在每节拱肋端头设置固定的测量控制点，控制点设在拱肋中线位置。施 工放样及检查都采用全站仪进行，每架设一节段拱肋，对全部控制点都要进行 观测。此外，对拱座的偏位进行观测。钢管拱对温度，特别是日照影响非常敏 感。为了减少温度和日照对线形控制的影响，标高的测量包括合拢时间都安排 在凌晨。 （３）施工控制 ①在扣索塔架顶部设有扣、锚索调整装置千斤顶，通过改变扣索的张 力，并采用在拱段之间的内法兰盘接头处抄垫钢板的方法，来实现拱段接头标 高的调整（跨径较小的拱肋可利用ＷＤＪ支撑系统高度及其竖向微调功能实现）。 ②设置临时横撑固定拱肋。每架设一节拱肋，就利用钢管拱的横联钢 管临时焊接固定上下游拱肋，特别是在合拢段基肋端一定要设置临时支撑。 ⑨在焊接拱肋接头外包板时，对称布置的焊缝，采用成双焊工对称施焊，这 样可使各焊缝所引起的变形相抵消：非对称焊缝，先焊缝少的一侧，这样可使先 焊的焊缝变形部分抵消。 ④为保证钢管拱在吊装过程中的横向稳定性，在每吊装一节段拱肋时，采 用通过对称设置两道浪风绳来调整和控制拱段就位中线位置，减少拱肋自由长 度，增大横向稳定。控制浪风绳长度基本相同。 ２ ３钢管混凝土配制 （１）选材 ①设计高性能微膨胀混凝土应选择５２５Ｒ早强型水泥为主体，其用量不宜 过大，初凝时间以８～ｌ ２ｈ为宜。 ②配制高性能微膨胀混凝土须使用干净的河砂并严格控制云母含量、硫 化物含量、含泥量和压碎值，一般选用细度模数２．６ ３．１的中砂为宜。不宜用 砂岩类山砂、机制砂、海砂，此类砂对混凝土的膨胀率影响极大。 ③粗骨料石质对高性能微膨胀混凝土影响很大，主要体现在骨料一砂浆界 面粘结强度、骨料弹性模量和骨料强度。在考虑混凝土可泵性的同时，要考虑 混凝土的早强性和后期强度。碎石需二次破碎，使其基本无棱角，并减少针片 状颗粒的含量。选用时应严格控制含泥量、强度、弹性模量和粒径≤３０ｍｍ。 ④粉煤灰与水泥“二次水化反应”产生的凝胶封堵了混凝土的毛细管 路，增强了密实性，提高了耐久性。“二次水化反应”只有Ｉ级粉煤灰和磨细粉 煤灰可以彻底完成：“使混凝土升温降低１５％￣３５％：应严格控制粉煤灰Ｓ０３含 量，以０．５％～１．５％”为宜：粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土 中的粉煤灰》规定。 （５）膨胀剂在有钢管约束条件下，在结构中建立０．２～Ｏ．３ＭＰａ预应力，可抵 消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力，从而提高抗裂能力。选择时一定要 １８８ Ｉ科技博览 （２）设计高性能膨胀混凝土的二个问题 ①混凝土施工可按一般高性能混凝土设计方法进行配制强度计算，不必 计算后将强度提高一个等级作为配制强度，关键在于旖工配合比的施工现场验 证。设计时应严格控制水灰比，将其确定为定值。 ②混凝土是采用钢管中顶升灌注，粗骨料在顶升过程中不能因自身重力而 下落，否则会造成顶升压力过大而失败。在设计混凝土配合比过程中碎石应稍 微呈悬浮状态，不能下沉。所以该种混凝土的砂率可提高一些。 ２．４主拱肋钢管的拼装 （１）钢管拱肋的制作 ①钢管拱主弦管直径＞６００ｍｍ采用螺旋焊管。 ②宜选用具有ｃＡｎ加工设计技术和成功经验的厂家：单元阶段制造好后在 工厂进行平面和立面组拼检查：螺旋焊管弯曲成型在中频弯管机上进行，采用 埋弧自动焊：腹板安装采用ｃＯ 气体保护焊：单元阶段焊接完成后，若与理论线 形不符，可用“火工矫正法”矫正。 ③钢管拱单元阶段制好后运至工地组焊成吊装段，运至施工现场，最后用 跨墩龙门吊机或其它起重设施将吊装段吊上桥组装。 ④为便于调整拱肋预埋段制造、温度引起的偏差，钢管制造在工厂时，拱 脚预埋段与拱中段之间预留８０ｍｍ调整量：拱肋合拢锁定温度为１０～１５℃。 （２）钢管拱肋单元构件的防护 预拼成型的安装节段必须对接口进行地面预接和必要的技术处理，拱肋每 一个吊装阶段之间采用内法兰连接，法兰间可抄垫钢板进行微调：单元制造阶 段之间采用临时外法兰连接。 （３）钢管拱肋的悬拼 ①拱肋吊装采用悬拼和扣挂施工。拱肋作完后，首先在制作场地进行预 拼，合格后方可吊装。 ②拱肋吊装前应安装好拱脚ｌｆ缶时铰，悬拼过程中允许拱肋绕铰转动。每 吊装一个阶段除安装好横撑及临时横撑外还要设置横向浪风索。以利调整拱 轴线和保证横向稳定。 ③两阶段接头端面先用螺栓对接，安装合拢段前应预先通过扣索调整拱肋 横向位置，然后再安装拱顶合拢段。 ④两条拱肋全部合拢后，再全面校核一次拱轴线坐标，并调整至误差容许 范围内。再对焊主拱钢管、烧掉螺栓，用加劲钢板补焊拱肋钢管接头，以保证 受力连续。 ⑤用钢管焊接封死拱脚Ｉ 时铰，浇注拱座预留槽口Ｃ５０混凝±，形成无铰 钢管桁架拱，待拱脚混凝土达到强度后拆除扣索： ⑥泵送压注填充管内Ｃ５０微膨胀混凝土。 （４）跨径较小的桥梁可用ＷＤＪ支撑系统配合吊车、揽绳完成拱肋组拼。 ２ ５波纹管堵塞 系杆拱桥横梁、系梁多为群锚后张预应力混凝土，于是防治波纹管堵塞， 避免钢铰线局部拉伸率、应力超标是施工中不容忽视的大问题。对此我们的 预防措施是： （１）波纹管固定后，将半硬性塑料管穿入波纹管内，其外径小于波纹管内径 ８～ｌＯｍｍ，长度大于波纹管长４～６ ： （２）指派专人，在浇筑混凝土过程中不停抽动塑料管至混凝土浇筑完毕： （３）抽出塑料管，清除其表面灰浆，擦净备用。抽动半硬性塑料管法，可从 根本上解决波纹管堵塞问题。 ２ ６支座垫石钢板悬空 预埋支座垫石钢板下混凝土悬空，既影响下部结构受力，又危害上部结构 荷载均匀传递和受力平衡，也就是说，出现这种现象是很危险的，其主要原因是 混凝土在浇筑流动过程中，预埋钢板下的气体无法排除，形成了空洞，为避免该 现象的发生，可在钢板中心用电钻打一个直径５ｍ的“排气孔 浇筑预埋钢板 处混凝土时，浓水泥浆由“排气孔”冒出即可。 ２ ７拱脚混凝土空洞 （１）拱脚混凝土振捣 拱肋与系杆节点——拱脚之钢筋构造纵横交错、交叉重叠，混凝土浇筑 困难，振捣棒无法正常工作，混凝土密实成了问题。一般采用刚度较大的钢模， 建筑与工程 — ■ｌ 桥梁伸缩缝病害原因和维修养护分析 张元亮 （上海政通建设发展有限公司） ［摘 要］本文分析了桥梁常见伸缩缝病害和破坏因素及破坏形式，提出了具体的维修和养护措施，供大家参考。 ［关键词］桥梁伸缩缝病害维修养护 中图分类号：ＴＵ６０７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９ ９１４Ｘ（２０１０）１１ ０１８９ Ｏ１ １前言 为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响 下自由地变形，就需要使桥面在两粱端之间以及在粱端与桥台背墙之问设置横 向的伸辅缝。其结构有简有繁，视桥粱变形量的大小和活载轮重而异，其作用 是不但要保证粱能自由伸缩．并使车辆在伸缩缝处能平顺地通过和舫Ｉ七雨水、 泥土等渗入阻塞。 与整个桥梁结构比，伸缩缝装置似乎是谳不足道的小部件．而且由于所 需费用占工程造价的比例也很低（约５ 以下），故不易 Ｌ起重视。限于桥梁 伸缩缝装置的材料及施工水平．所以伸缩缝的质量，往往是整个桥梁的晟薄弱 环节。 伸缩缝装置的损坏，不仅车辆行驶其上颠簸不止．噪声扰人．使桥梁的 服务水平降低．而且危及桥粱的安全。伸缩缝装置损坏后．渗水不但侵蚀粱， 而且也使支座锈蚀卡滞老化，影响了粱体的正常伸缩．从而使梁体的有关结构 承受设计时没有计算在内的应力，降低了桥梁的安全性能。由此可见，对Ｆ桥 梁伸缩缝的养护维修必须重视和加强。 ２常见伸缩缝病害 伸缩缝的病害因其构造形式及材料不同而异，以下介绍几种常见伸缩缝的 病害。 ２，１板式橡胶伸缩缝 此类伸缩缝适用于中等伸缩量，在高速公路和－一般公路都有使用，工作时 可被拉伸和压缩。它具有构造简单、安装方便、通用性强等优点，但其刚度小、 易变形、不易固定螺帽、维修时间频繁。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝 的主要病害有：①橡胶件的破损、橡胶板的脱落：②锚固件的损坏、伸缩缝装 置下陷、鼓出及螺栓孔填料被拉离等：③橡胶条连接部位漏水：④车辆行驶不 适，发出噪声：⑤伸缩缝的整体破坏、功能丧失。 ２ ２ ＴＳＴ伸缩缝 此在工程中广泛采用。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的主要病害有：① 伸缩缝接头活动异常，锚固件损伤：②梳齿板的断裂或翘出，震动严重，行车噪 音大；③表面梳齿板焊接部位损伤：④漏水严重，缝内堆满尘土和垃圾。 ３桥梁伸缩缝病害防治 根据重庆马鞍石嘉陵江大桥维修的施工经验，主要总结为： （１）全面分析，准确计算桥梁伸缩的温度取值。 （２）受各种客观因素的影响，伴随着桥梁结构的变位，伸缩缝也将要产生相 应的伸缩变位以顺应结构的变位，首先在安装时要精确对伸缩量进行计算，并 考虑一定的富余量，以保证伸缩缝在今后运营中始终处于良好的工作状态。 （３）伸缩缝安装定位要准确，浇筑的混凝土必须用标号Ｃ５０以上配比１振捣 要密实，伸缩缝体的锚固钢筋必须与台背和梁头钢筋连结可靠有效。混凝土浇 筑后养生必须要在７ ｄ以上，并留好试块，在２８ｄ试块强度达到设计标号方可 开放交通。 （４）在开放交通前要对伸缩缝模板进行清理，缝内决不能遗留杂物，并要检 查是否有跑模现象，如有少量跑模可进行剔凿处理，严重时进行返工重新浇筑 混凝土。 （５）严格控制桥梁主体和台背的施工精度，不应有跑模和不合图纸尺寸标 准现象发生，留足、留准预留锚固钢筋，桥梁主体完成后要用厚钢板对伸缩缝 部位进行保护覆盖，防止施工车辆行车碾压破坏。 ４桥梁伸缩缝的养护和维修 桥梁伸缩装置是最容易遭到破坏且又相对难以加强和修复的部位。因 此，它在公路桥梁维修养护管理上存在的问题也较多。如果置小的破损于不 顾，势必会发展成严重的破坏，以致危及行车安全。因此，注意做经常性检查， 及时进行养护维修工作显得尤为重要。 （１）首先要做好档案记录工作，对伸缩缝要进行定期检查，做好检查记录。 （２）在平常养护工作中要做到对伸缩缝前后出现的坑槽及时修补，经常清 扫伸缩缝上面的垃圾和污物，雨季前要做好伸缩缝处的排水工作，对已锈蚀部 分及时进行防护处理。 ＴＳＴ桥梁伸缩缝是利用ＴＳＴ在高温下的流动性，浇入预先放在切好缝中的 碎石上，使其和桥面及路面高度持平。伸缩缝所承受的竖向应力主要由碎石承 受，横向应力主要由ＴＳＴ材料本身承受。ＴＳＴ将碎石黏固在一起，以满足均匀收 缩变形要求。当车辆经过伸缩缝时，桥梁会产生振动，而伸缩缝表现出较好的 弹性特征，而当温度变化引起梁长伸缩时，伸缩缝又会表现出靼性以满足变形 缝的需要。它具有施工简单、快速，与路面衔接平整，耐酸、碱、水性强等优 点，但在严寒地区容易脱落，耐久性差。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的 主要病害有：①伸缩缝填料经车辆长期荷载作用，容易隆起与凹陷，造成行车冲 击较大；②伸缩缝填料长时间暴露易发生老化与脱落、开裂渗水、侵蚀桥 跨结构。 ２．３毛勒伸缩缝 毛勒伸缩缝是目前最好的一种伸缩缝，现在的高等级公路和国、省道公 路大多采用，因为其具有较长的使用寿命，其燕型橡胶带更换方便，能满足伸 缩、止水等一系列要求。大量桥梁病害调查发现，该类伸缩缝的主要病害有： ①伸缩量过大，橡胶条被拉裂或挤出；②橡胶条的老化、脱落：③型钢断裂及 锚固混凝土的开裂、破碎：④伸缩缝安装标高与两侧路面有差异，引起伸缩 缝处跳车：⑤伸缩缝本身变形或锚固筋脱落等造成早期损坏。 ２．４钢制梳形板伸缩缝 这种伸缩缝装置是将钢板做成梳齿状，跨越伸缩缝间隙后，搭在另一端预 埋钢板上，伸缩量可达４０ｍｍ以上。该种装置可承受较大的水平变位，一般多 用于中、大跨径的桥梁。由于这种装置结构本身刚度较大，抗冲击力强，因 （３）更换伸缩缝时，考虑伸缩缝侧壁的受力和桥梁结构的伸长量，选择合适 的伸缩缝。 （４）对于桥面铺装层上容易产生车辙的凸凹不平处，要特别注意铺筑材料 时不应产生高低差。 （５）在凿除原有混凝土铺装时，不要损伤伸缩缝两侧桥面板混凝土及钢筋 或预应力筋锚头。 （６）当原伸缩缝装置的锚固钢筋损坏、松动或无锚固钢筋需增设时，应先 凿出锚孔或槽口后再安设钢筋等锚固件。 结语 桥梁的伸缩缝的性能不仅影响桥梁的声誉，而且影响桥梁的使用寿命。 对桥梁伸缩缝的设计、施工和养护必须予以高度重视，以提高桥梁的服务水 平。 浇筑混凝土时，先用一巨型扁铲（其宽度≥振捣棒直径）在振捣棒插入处，临 时将钢筋间距拨宽，至振捣棒顺利插入、正常振捣为止，可确保混凝土振捣密 实：待振捣棒拔出后，开启固定于模板两侧的附着式振动器，一方面有助于被 拨动的钢筋恢复原来位置，另一方面可避免混凝土漏振，有助于混凝土密实、 均匀。 （２）拱脚混凝土预防裂缝 为预防拱脚混凝土裂缝。可选用钢纤维混凝土，钢纤维用量一般为６０ｋｇ／ ｍ＝ ｛２ ８空腹式端横梁浇筑工艺 端横梁为封闭式变断面空心梁，其施工有两种方法：一种方法是采用木模 或其它一次性芯模，不考虑翻番周转，此类模板只侧重考虑其强度，满足混凝土 几何尺寸需要即可：另一种方法是采用钢模或其它可周转性芯模，浇筑混凝土 时在梁顶预留“天窗＿待拆除芯模后再二次浇筑混凝土，将天窗堵死，但应 注意两期混凝土的结合牢固问题。 科技博览｝ １８９