系杆拱施工方法:系杆拱施工难点

1-96m 系杆拱施工方法

一、施工方案

（1）梁底部支架的搭设及预压

系梁采用支架法现浇，支架由螺旋钢管、贝雷梁、工字钢等组合而成，用ø530mm 螺旋管搭设7个临时支墩，纵向用贝雷梁作为承重梁。支架应根据其所承受的荷载进行设计并进行力学检算，确保支架有足够的强度、刚度和稳定性。搭设前，支架基础地基承载力应满足支架受力要求。

图1.1 支架搭设纵断面图

为了便于施工完成后底模、侧模及贝雷梁等的拆除，在钢管立柱顶部和工字钢横向分配梁之间安装可调高度的砂箱，砂箱总高45cm ，采用φ530mm 钢管制作，在砂箱内装上砂子，放臵φ480mm 钢管混凝土圆柱。为了加强支架的整体稳定性，砂箱底和钢管顶钢板之间四周进行焊接加固；落模时，松掉靠近砂箱底部的螺栓掏出砂子，使工字钢及贝雷梁下落，拆除梁模。

为验证支架系统的承载力和稳定性，消除支墩体非弹性变形，并观测支架系统弹性变形沉落量，在底模安装到位后，对模板及其支架系统进行加载预压。预压荷载必须满足设计要求的不小于梁体混凝土重量的1.1倍。按照：0.8、1.0、1.1三级分级加载，并分级观测记录变形值，卸载按照逆序分级进行，并分级观测记录变形值。预

压采用就地取的土（砂）装编织袋来进行加载。预压完成的标志为：支架沉降基本稳定，且每天（24h ）沉降值不大于2mm 。

（2）系梁钢筋的绑扎及其内预埋管道的安装

系梁施工前，在系杆拱大里程侧和小里程侧各设臵1台QTZ630型塔吊，提供墩身、系梁施工过程中各种材料的吊装作业。

为加快施工进度，支架预压前，墩顶支座应安装完毕。支座安装应用仪器控制，确保位臵及标高准确。在已铺设的底模上用全站仪准确放出梁的边线、轴线及纵梁吊杆预埋管的中心点，确保钢筋、波纹管特别是吊杆预埋管位臵的准确，波纹管和吊杆预埋管应固定牢固。

先绑扎梁部钢筋，后绑扎拱脚钢筋。梁部钢筋应在梁部直接绑焊，不提倡先绑扎好再吊装。应按设计要求绑扎拱脚钢筋，吊装拱脚段拱肋节，并用仪器控制，使之位臵准确，并固定牢固。

系梁腹板钢筋绑扎完毕后，按设计图纸上预应力管道曲线轨迹固定波纹管，采用定位钢筋对波纹管进行准确定位，使其上下左右均不能移动。当波纹管需要连接时，用大一号同型波纹管相接，接头长度为200mm ～300mm ，采用胶带封口严实。预应力筋在混凝土浇筑前预先穿入已定位的波纹管内，在混凝土浇筑之前，应对波纹管进行专项检查，避免在混凝土灌注过程中水泥浆流入孔道，影响今后预应力筋的张拉、压浆。

系梁上预留孔及预埋件较多，位臵及尺寸精度要求高，尤其是拱脚混凝土浇筑之前应详细检查，确保预留孔及预埋件的位臵及尺寸正确。

（3）系梁混凝土浇筑

系梁混凝土浇筑采用水平分段、斜向分层浇筑，全断面一次连续灌注成型，中间停顿时间不得超过相邻混凝土初凝时间，混凝土灌注采用4台泵车分别由跨中及梁端向中间合拢的施工方法进行，其中1#、4#泵车自梁端向跨中浇筑，2#、3#泵车自跨中

向梁端浇筑，同一断面腹板混凝土的下料和振捣须对称，同步进行振捣，以避免在混凝土振捣过程中造成内模偏位，影响结构尺寸。

混凝土采用拌合站集中拌制，泵送入模，φ50插入式振捣器振捣。混凝土按底板、腹板、顶板（拱脚）分层浇筑，一次连续灌注成型，中间停顿时间不得超过30min ，由中间向两端推进，分层厚度不大于30cm 。在灌注过程中，指定专人监测支架、模板、预埋件的变形情况，发现问题及时处理。振捣时尤其要注意支座、锚垫板和下倒角处混凝土的密实性。混凝土浇筑完毕后，及时采用土工布进行覆盖洒水养护，养护时间不少于7天，洒水次数以保证混凝土表面始终处于湿润为宜。

1.2 泵车平面布臵图 南

京

长

江

二

交通涵桥

方

路

基

边

坡

平

台南央分隔带交通涵京绕城高速

公

路4#路

基

边1#

坡

平

台南

京

绕

城

高

速

公

路中分带2#

混凝土振捣时，振动棒不宜伤及波纹管，以免波纹管破裂漏浆，给后续施工造成困难。系梁因钢筋较密，应仔细浇注和振捣，确保混凝土密实。

（4）搭设分离式支架并分节吊装架设拱肋成型

在系梁浇筑完成且第一批预应力钢绞线张拉完毕后，用1台220t 吊车将1台70t 吊车吊至系梁上，利用已施工的系梁作为吊装平台。在系梁顶面搭设分离式支架作为拱肋拼装平台，在每节拱肋节点位臵设支墩，每个支墩设4根φ300螺旋管立柱，立柱之间通过系梁、剪刀撑和顶部桁架连接，以增加支墩的稳定性。支墩顶应搭设工作

平台，作为架设拱肋准确就位及空中焊接作业用。平台边应搭设防护栏杆和安全网，以保证空中作业的安全。

1.3 钢管拱肋安装支架搭设纵断面图

分节吊装拱肋前，应在地面完成拱肋的试拼装，试拼拱节线形必须符合设计要求。拱肋吊装应按设计要求从两端依次对称按预拼编号顺序拼装拱段，最后进行合龙段的架设施工，每一分段按照起吊→对位→临时固结→调整线型→定位焊接→调整线型→正式焊接合龙的顺序吊装。拱肋吊装宜选在气温较低时进行（因温度高时拱肋伸长较大）。每一节段吊装准确就位后，接口临时锁固，至合拢段吊装合龙成型后，在支墩上完成拱肋的空中焊接，再撤走合拢段吊车（其他节段接口锁定后吊车即可撤走），按要求对焊缝做超声波检测。

1.4 拱肋分节吊装图

（5）钢管混凝土压注

钢管混凝土拱肋为拱桥的主要承重结构，钢管内混凝土与钢管共同受力。管内混凝土标号为C55微膨胀混凝土，因此泵送混凝土应具有高强、缓凝、早强及良好的可泵性、自密实性和收缩的补偿性能。

钢管拱肋的设计，多为柔性拱。混凝土压注前，计算出拱肋在压注过程中的理论变形情况，收集详细的拱肋线型测量资料，并在拱脚、1/4L、1/2L等位臵做好测量标记，以便在泵送混凝土过程中监测拱肋线型的变化。

混凝土压注分隔舱多次完成。泵送顺序：先下管、后上管、再腹腔。

在两桥墩各设1台混凝土汽车泵和2台地泵，在每根钢管拱角处开压浆孔，并焊接与地泵泵送管同直径的压浆钢管，用法兰盘将混凝土地泵输送管与压浆钢管联结。两桥墩同时压注混凝土，从拱脚压至拱顶，通过拱顶排浆孔排出浮浆，完成钢管混凝土压注。

（6）吊杆的安装张拉

在系梁及拱肋施工时注意预埋吊杆预留孔、锚头钢筋及螺旋钢筋预埋件等。吊杆实际下料时，应在拱肋混凝土灌注完成后，精确测量上锚垫板顶面标高，根据施工过

程中实测拱肋变位情况，修正有关计算参数，计入拱肋在桥面系恒载作用下竖向变位推算值影响后，确定实际下料长度。交由专业厂家下料并及时安装吊杆与锚具。

吊杆安装采用人工配合汽车吊进行安装作业。吊杆的安装次序应从两端拱脚开始对称依次安装至拱顶。在拱肋混凝土强度达到设计要求后，采用千斤顶在拱肋顶单端张拉，按设计图纸顺序张拉至初始应力后锚固。两拱肋同一位臵的四根吊杆张拉要同步、对称进行，张拉数据应详细记录。

（7）吊杆调索

吊杆安装张拉完成后，张拉系梁第二批纵向剩余预应力筋，拆除系梁支墩，进行桥面二期恒载等施工。桥面二期恒载施工完成后，应根据设计要求对吊杆应力进行调整，调整时必须按设计顺序对称进行，保证梁拱体系在施工过程中的受力平衡及成桥时吊杆应力符合设计要求，张拉完毕及时做好保护罩。

（8）施工监控量测

客运专线大跨度钢管混凝土系杆拱桥结构构造较为复杂，施工步骤繁多。各施工阶段的结构内力和变形，将直接影响到成桥线形及受力状态。实际施工过程中，受到包括天气条件、施工质量等许许多多确定和不确定因素的影响。要保证桥梁的施工和使用安全，需要对施工状态进行实时识别（监测）、调整（纠偏）、预测，使施工处于有效的控制之中。这对设计目标安全、顺利实现是至关重要。对桥梁施工过程中的结构受力及变形进行监控，使之在各关键施工阶段直至成桥，与设计预定状态尽可能吻合。施工监控是施工质量控制体系的重要组成部分，是保证桥梁建设质量的重要手段之一。

施工监控是针对主桥上部结构施工过程中的关键环节，特别是结构体系转换前后，桥梁各部位的应力、位移情况，建立计算模型，进行全桥、全过程的结构计算分析，给出施工过程中关键工况、工序的计算结果。将结构计算分析结果与实测数据对比印证，用以指导施工，并与设计印证，及时发现问题，确保桥梁施工安全。

根据施工过程的计算与分析，对结构的内力与位移提出误差与精度要求，依据起始监控监测数据，预测结构变形和应力状态，确定施工工序，对施工过程中结构状态的变化提出预警值的要求，真正贯穿到设计、施工全过程之中。结合监测提供的数据，经监控计算、分析，指导调整施工组织，确保施工在受控状态下进行，保障桥梁安全、可靠进行施工。

结合施工步骤及施工监控的特点，随着施工进程，施工监控工作的主要内容及提交的成果如下表5.1。

表1.1 施工监控进程表

序号

1

2

3

4

5 施工阶段 下部结构及临时基础施工 支架上现浇系梁 张拉第一批系梁预应力 压注钢管中的混凝土 拆除拱肋支架 监控工作内容 / 按照测点布臵方案埋设传感器，并测量初始应力及线形 测量预应力张拉后的系梁的应力及线形 实测灌注混凝土后的拱肋及系梁的应力及线形 实测拆除拱肋支架后的拱肋及系梁的

应力及线形 根据实测数据，修正吊杆张拉方案

实测第一批吊杆张拉完后的拱肋及系

梁的应力及线形 形 实测拆除系梁支架后的拱肋及系梁的

应力及线形

实测桥面系施工后的拱肋及系梁的应

力及线形，并测量吊杆实际索力，调

整索力至成桥索力 备注 / / 需要提供系梁混凝土弹模、强度、容重等实测值 / / 6 安装、张拉吊杆 力 系梁脱架 桥面系施工 调整吊杆索力至成桥索力 / 7 8 / 需要提拱肋混凝土弹模、强度、容重等实测值 / 9

二、安全保证措施

1. 系梁施工安全保证措施

（1）系梁施工支架严格按技术交底要求施工，按要求对基底进行验收，所用的钢管、贝雷梁等材料经验收合格方准进场使用。

（2）跨公路门架的搭设严格按已审批的交通组织方案进行防护。

（3）系梁施工前必须对支架进行预压，预压荷载取施工荷载的1.1倍。

（4）系梁施工支架在公路段顶面必须全封闭，两侧设2m 高的防护栏，防止物件掉到公路上。

（5）系梁施工用的2台QTZ630塔吊，经验收合格方准使用，操作人员必须经培训合格持证上岗；塔吊吊物投影必须在系梁支架的上方，防止物体掉落到公路上危及行车的安全；塔吊必须设限位装臵，以控制塔吊大臂的位臵。

（6）系梁预应力张拉设备必须经标定合格，人员持证上岗，张拉时千斤顶的后方不得站人，张拉孔四周混凝土用湿麻布覆盖，防止混凝土块飞出伤人。

2. 拱肋吊装安全保证措施

(1)拱肋吊装用吊车必须经验收合格，操作人员培训持证上岗，吊装时要有专人指挥，必须在吊车工作能力范围内操作，严禁超限吊装。

(2)拱肋安装支架严格按交底要求搭设，经验收合格后方可使用。

(3)拱肋吊装就位，必须安放、固定稳固后方可松开吊钩。

(4)在公路上方焊接拱肋时，必须设防护隔挡，焊碴不得掉到公路路面上。

(5)拱肋吊装作业人员在支架上必须系好安全带。

3. 拱肋混凝土压注安全保证措施

(1)压注前对人员进行培训，对设备进行检查验收。

(2)在混凝土压注过程中，对拱肋的变形进行监控，指导施工。

(3)在混凝土压注过程中，对拱肋拼装支架进行观察，防止因拱肋变形压力造成支架变形、失稳。

4. 吊杆安装、张拉安全保证措施

(1)吊杆穿束采用70t 汽车吊，吊装时要设专人指挥。

(2)吊杆张拉采用上端张拉，张拉时需在系梁上搭设张拉作业平台。

5. 支架拆除安全保证措施

(1)在系梁第二次张拉完后方可拆除系梁施工支架。

(2)公路范围的支架拆除严格按高速公路交通组织方案进行。

三、质量保证措施

1. 系梁施工质量保证措施

(1)系梁施工所用的材料必须经检验合格方可使用。

(2)支架必须要进行预压，以消除支架的非弹性变形，测定支架的弹性变形量，和系梁的设计预拱度合并计算模板的预拱度。

(3)系梁施工前，严格检查各种预埋件的数量、位臵和固定情况，尤其是吊杆预埋件和拱肋钢管拱脚预埋件，位臵必须准确，加固必须稳固，在混凝土施工过程中设专人进行监控，如发现有偏移，必须及时进行校正。

(4)系梁混凝土配合比必须提前进行试配、报批。严格按配合比选用的材料进行采购，并做好原材料的质量检验。混凝土施工时严格按配合比施工，按要求检测混凝土的各项性能指标，按要求制作混凝土试件。

(5)混凝土振捣时支座、锚下、预埋钢管四周位臵必须设专人监控，确保振捣密实；振捣时振动棒不得碰到预埋件和波纹管，防止振破波纹管造成波纹管堵塞。

(6)在混凝土浇筑前对波纹管进行检查，检查波纹管架立筋焊接是否牢固，波纹管接头是否严密，确保预应力管道的质量。

(7)系梁拱脚属大体积混凝土，施工时必须按要求设臵冷却管。

2. 拱肋施工质量保证措施

(1)拱肋加工所用钢材严格按设计及规范要求进行检验。

(2)拱肋焊接施工前，必须进行试焊，按制定焊接施工工艺进行焊接。

(3)拱肋在加工过程中，严格按设计要求的各项技术指标进行控制、验收，按要求做超声波检测和X 射线拍片。

(4)拱肋在厂制造完成后，必须进行试拼，经试拼验收合格后方可出厂运往施工现场。

(5)加工好的拱肋节段在运输、吊装过程中要注意保护，防止造成拱肋局部或整体线型发生变化。

(6)拱肋安装时严格按设计技术指标要求控制线型和现场焊接质量。

(7)因施工需要，需在拱肋上开孔或加焊构件必须事先和设计单位商量。

3. 拱肋混凝土压注质量保证措施

(1)钢管C55混凝土为高强混凝土，要提前对配合比进行试配、报批，并在正式施工前进行模拟压注。

(2)在压注施工前对人员进行组织培训、对设备进行检查，让所有人员清楚施工步骤和自身的职责，确保混凝土一次泵送到顶。

(3)严格按设计图纸混凝土压注顺序施工，即先下弦管、后上弦管、再腹腔。

(4)压注时四台混凝土输送泵从两个拱脚同时压注，泵送速度尽量协调一致，严格按对称加载，各管的混凝土压注长度差不得大于2m ，钢管混凝土在初凝前压注完成。

(5)泵送过程中，设专人用铁锤敲击钢管，判断管内混凝土填充情况。

(6)在压注过程中要有专人对拱肋变形进行监测。

(7)压注完成后的管内混凝土要用超声波检查填充情况，如发现不符合设计规范要求的，必须采用压浆的方法进行补强。

4. 吊杆安装、张拉质量保证措施

(1)吊杆用高强低松弛钢丝束和锚具经检验合格方可进场。

(2)在系梁施工和拱肋加工时要准确控制预埋件和预留孔的位臵，确保吊杆位臵准确。

(3)吊杆安装时起吊点要进行保护，防止损伤吊杆保护层。

(4)吊杆张拉分初张拉和二期恒载完成后的检测调整张拉两个阶段，严格控制吊杆张力。