[浅谈“集包铁路大黑河4号大桥3-64米系杆拱结构”桥梁施工方法�]黑河铁路大桥

　　摘 要：本文根据系杆拱结构桥梁的施工方法，以中铁十九集团集宁至包头增建第二双线工程大黑河4号大桥为例，从结构安全、功能使用、排洪需求、减小桥墩对河道的挤压等方面对大黑河4号大桥3-64米系杆拱结构进行了分析,提出了系杆拱结构桥梁在跨越河流时的施工方法。
　　关键词：系杆拱结构；跨河流；施工方法
　　
　　 目前系杆拱结构桥梁在国内的应用较为广泛，一般都是应用在城市内作为景观桥跨公路、铁路而设计。但是系杆拱结构桥梁在跨越较大河流时较为少有。因此有必要详细介绍系杆拱桥在跨越河流时的施工方法。
　　1.大黑河4号大桥工程概况
　　大黑河四号大桥中心里程为DK592+522.97，桥全长460.79m，。本桥线间距4.6m，集宁台采用T型桥台、基础采用φ100cm的钻孔桩，包头台采用挖井基础，桥墩采用圆端形实体桥墩，钻孔桩基础。1~9号墩桩径φ100cm,10~12号墩桩径φ150cm。全桥孔跨布置为：10-24m后张法预应力混凝土简支T梁+3-64m预应力混凝土简支系杆拱。
　　2.大黑河四号大桥主桥（3-64米系杆拱）的施工方法
　　由于大黑河常水位时水流较急，在汛期时，流量更大。若三跨全部采用满堂支架，则在主河道中的第12、13跨满堂支架势必会对水流形成很大的阻力，不能保证整体结构的安全。综合考虑，主河道中第12、13跨采用门式支墩、贝雷梁支架的方案，该方案不但能减小支架对水流的阻力，同时也能满足结构的安全。箱梁底模、侧模均采用15mm厚的竹胶板，内模用木模提前拼装成箱型，用吊车直接起吊安装。箱梁混凝土分二次浇注，第一次浇注底板及腹板混凝土，第二次浇注箱梁顶板及翼缘板。
　　钢管拱肋在加工厂集中制作试拼，然后将各管节嵌套焊接成单元体运至施工现场，将各个单元体拼接成吊装段，用两台50T汽车吊车吊装、焊接拱肋。拱肋在提前搭设好的支架上拼装合拢。拱肋上、下弦管内C50微膨胀混凝土采用输送泵顶升灌注，泵送混凝土由两台输送泵分别从两端拱脚向拱顶一次性对称完成。
　　2.1基础施工
　　大黑河四号大桥主桥桩基础是采用φ150cm钻孔桩。按照正常工艺流程即可，不再详细介绍。如何减小水流对支架基础的冲刷，保证整个支架体系的稳定，也是本工程的重点之一。
　　2.1.1支架基础
　　按照总体施工方案；第11跨（边跨）采用碗扣式满堂支架，第12、13跨采用门式支墩、贝雷梁支架。由于第12、13孔横跨大黑河主河道，施工期正直六月，也是呼和浩特的雨季时节。为了保证支架结构的强度、稳定性，基础采用16米长3米宽1米高（16*3*1）钢筋混凝土条形基础，在基础开挖后先测一下地基承载力，达到要求后严格按照条形基础施工方案实施。为防止水流冲刷条形基础，对支架结构造成安全隐患，每个支架基础施工前在其上游施作长5米、深4.5米、宽1米的分水尖。施工分水尖时，将河道临时改移至第13跨，第12跨施工完成后，再将河道改移至第12跨，施工第13跨垂裙，这样就减小了水流对条形基础的冲刷，保证了支架的整体稳定性。为了便于门式支墩的安拆，关键一道工序就是控制条形基础的高程，提前根据材料高度从梁底标高反算到基础顶标高即可。
　　2.1.2支架安装
　　安装方墩及沙箱；安装方墩之前要实测每个条形基础的标高。安装方敦后在和基础连接用膨胀螺栓锚固以之稳定，之后用12cm的槽钢做钢管桩的截刀撑使之加大稳定系数。沙箱是方案的关键程序，因为它是用来拆卸支架和调节标高的。而且沙箱里的沙子必须是干的、粒径小，拆卸方便。沙箱上面是俩根长16米的工36工字钢（工字钢定尺12米，所以需要帮片焊接：将1.2cm的钢板割成和工字钢面积大小差不多的六棱片俩侧帮片焊接，在帮片焊接之前先将焊接的俩根工字钢坡口焊接）。纵向贝雷分配梁（用连接网片将俩片贝雷梁连接形成一个长方体起到稳固作用），在箱梁俩侧预留出吊杆张拉的位置（40cm*40cm）,采用角钢做40cm*40cm的连接网片。在贝雷梁上面横向是0.175m的型钢、纵向是10cm*10cm的方木，方木上面是1.5cm的底模。
　　2.2施工预压
　　 预压完成后将重新调整箱梁底板标高，误差控制在1cm之内，而且要设置预拱度；施工预拱度的确定：在支架上浇筑梁式上部构造时，在施工时和卸架后，上部构造要发生一定的下沉和产生一定的挠度。因此，为使上部构造在卸架后能获得设计规定的外形，须在施工时设置一定数值的预拱度。在确定预拱度值&时应考虑下列因素：(1)卸架后上部构造本身及1/2活载所产生的竖向挠度&1;(2)支架在荷载作用下的弹性压缩 &2;(3) 支架在荷载作用下的非弹性变形&3;(4)支架基地在荷载作用下的非弹性沉陷&4;(5)由混凝土收缩及温度变化而引起的饶度&5;上部构造和支架的各项变形值之和即为应设置的预拱度
　　2.3铺装底模、钢筋安装、波纹管及预埋下锚箱的安装
　　预压完成后调整低模的标高控制在与设计标高的误差之内，开始安装底板钢筋。钢筋制作与安装符合设计和规范要求。底板横向钢筋采用螺纹20的二级钢 ，焊接采用双面焊接，焊接符合规范要求。底板的纵向钢筋采用螺纹16的二级钢，由于纵向67米长，所以箱梁底板纵向钢筋在箱梁上面制作和安装，焊接采用单面焊接，焊接符合规范要求。在安装完成底板和腹板钢筋后，开始安装下锚箱和拱脚的预埋件,下锚箱和拱脚安装是这座桥的关键。在施工过程中却出现了这样的问题：拱脚安装误差太大，造成后续安装拱脚出现问题。拱脚安装出现问题主要两个个方面：（1）拱脚安装时必须牢固。（2）现场施工人员的施工误差，在钢结构中是以毫米为单位的，所以在工人去安装钢结构时，千万不能疏忽以厘米为单位。
　　2.4浇筑箱梁混凝土
　　 在箱梁大体积混凝土施工中，控制好原材料、配合比及振捣是很关键的工序，特别是混凝土浇筑要进行二次振捣，即上层混凝土在振捣时，先将振捣棒插入下层进行二次振捣，这样既能保证混凝土的密实度，同时保证混凝土的外观质量，混凝土浇筑完成后要及时养护。
　　2.5 预应力张拉及压浆
　　预应力张拉按照设计要求张拉力和伸长量双控。只要将千斤顶检校合格，控制油表读数，实测伸长值（实测伸长值与计算伸长值的差值不超过6%）就可以了。压浆按照是在预应力张拉完成24小时以内进行。按照实验室的配比现场拌浆，随拌随用，在储浆罐的浆体持续搅拌，从拌制到压入管道的时间一般不要超过40分钟。
　　2.6 拱肋混凝土的灌注
　　在讲拱肋混凝土之前先说一下拱肋的开口，就是混凝土的进料口和出气口。混凝土灌注方案是用两台地泵在拱肋的两侧从下往上灌注，保证拱肋里混凝土的密实度。混凝土的进料口是在上下玄管的最下缘开口。出气口是在上下玄管中间位置的最顶面。混凝土灌注后会在出气口喷出混凝土就证明混凝土已灌满（这种观点是不对的），因为混凝土有泌水性，过一段时间混凝土会泌水下沉。在出气口处就会留出空间，所以拱肋里的混凝土不会密实。只有在出气口上面在加一段钢管，从钢管里喷射出混凝土，钢管里的混凝土泌水下沉正好到拱肋开口处密实。还有一点值得注意，就是预留拱肋的进料孔要与混凝土输送泵管径同型号，这样才能顺利的进行混凝土的灌注。
　　2.7横撑及吊杆安装
　　横撑和吊杆安装就比较简单了，横撑焊接是按设计要求二级焊缝焊接的。吊杆安装只要是吊杆张拉的预留孔安装垂直安装即可。
　　2.8吊杆张拉
　　吊杆张拉也是全桥的控制工程之一。吊杆张拉端设在系杆箱梁下缘，张拉时通过将张拉杆穿过预埋在系杆箱梁内的预埋管与下锚头连接施拉。吊杆张拉时在梁底布置0.4m*0.4m、厚2cm钢垫板，以免千斤顶直接作用于混凝土面。吊杆张拉时，沿两个拱肋的对称桥轴成对进行。主要是控制油表的张拉力和吊杆是伸长量。当箱梁混凝土及拱肋内混凝土强度达到90%以上，且龄期不小于14天时，可以进行吊杆张拉工作。
　　3.结语
　　我中铁十九局集团承担集宁至包头增建第二双线四标段的施工任务，大黑河4号大桥也是全线的重点控制工程，该桥的施工方法在今后类似的桥梁中可作为一定的参考。