1-64m钢管混凝土系杆拱施工与监控方法.doc

1-64m先梁后拱钢管混凝土系杆拱施工与监控 1. 前言 随着我国铁路事业的快速发展，铁路跨越高速公路的桥梁施工逐步增多。在跨越高速公路的桥梁施工中，钢管混凝土系杆拱桥因其结构高度小，所留净空高，造型美观，施工快捷等特点，在跨越高速公路桥梁中得到了迅速发展。对于跨越高速斜交钢管混凝土系杆拱，施工中除满足本身拱桥的质量与线形外，需严格保证对既有高速公路的路基边坡稳定性及高速公路的行车安全，因此对在此条件下施工的钢管混凝土系杆拱提出了更高要求。 2. 工程概况 新建铁路海天至青岛线跨威乌高速公路特大桥1-64m钢管混凝土系杆拱跨越既有威乌高速公路。威乌高速全宽36m，路基高度5米，双向四车道，系梁与高速公路斜交66°。系梁梁长65.5米，梁高2.5米，保证高速公路净空6米。梁体为预应力混凝土简支梁，全长分布30束纵向预应力，梁端拱脚范围内加设6束横向预应力及8束竖向精轧螺纹钢。拱肋由两根上下钢管（700×18mm）及两块厚18mmQ345qE钢管焊接组成，计算跨径64m，矢高12.8m，矢跨比1/5。两片拱肋之间由一道“一”字撑及两道“K字撑相连接。全桥共设11对吊杆，吊杆采用PESFD7-61新型低应力防腐成品索体，冷铸锚锚固，张拉端设于拱肋顶部。 3. 工法简介 全桥采用先梁后拱施工顺序，系梁采用碗扣式支架配合门式钢管柱进行支撑。为保证高速公路路基边坡的稳定性，将路基边坡帮宽填筑至高速公路顶面再进行整体支架搭设。钢管混凝土拱脚采用槽钢焊接而成的定位支架对预埋拱脚进行精确定位。梁体内模采用整体拼装后一次吊装就位，梁体混凝土采用整体一次性灌注。拱肋拼装通过设置监测点及提前加工的接头夹板，控制拱肋的线形精度。 施工中通过预埋在梁体及拱肋上的应变计，实时监测梁体及拱肋在不同施工阶段的应力变化，获得桥梁结构实际施工状态与理论受力状态之间的差异。通过对这些差异进行识别、分析，调整桥梁的施工状态，使之最大限度的接近理想状态，最终保证成桥线形及应力状态均满足设计要求。 4. 工法特点 （1）采用帮宽填筑原有高速公路路基，保证高速路基边坡稳定性。 （2）拱脚采用定位型钢支架固定，保证精度，提高效率。 （3）内模采用整体吊装，缩短工期，保证梁体质量。 （4）采用实时监控指导施工，保证梁体及拱肋线形应力满足设计要求。 5. 施工工艺流程 跨高速钢管混凝土系杆拱施工工艺流程为：高速公路路基边坡处理→碗扣式支架及钢管立柱门洞搭设→支架预压→外模支立→拱脚定位安装→钢筋及预应力管道安装→系梁混凝土浇筑→拱肋支架搭设→拱肋吊装→拱肋混凝土灌注→吊杆安装张拉→成桥。总体施工流程如下图所示。 图1 高速公路路基边坡地基处理 图2 碗扣式支架及钢管立柱门洞搭设 图3 拱脚安装及系梁混凝土浇筑 图4 拱肋支架安装及拱肋拼装 图5 拱肋混凝土灌注及吊杆安装张拉 6. 施工工艺要点 6.1 高速公路边坡支架地基处理 由于既有高速公路与系梁投影斜交，斜交角度66°。既有高速公路路基边坡高度5米，为不影响既有路基边坡的稳定性，高速公路边坡处支架基础采用将路基边坡进行帮宽填筑施工方案。 坡底采用挖机清除原有承台基坑淤泥，换填A组填料，采用22吨压路机碾压，直至基底承载力达到180KPa。填筑采用B组填料，按虚铺30cm，压实25cm控制进行分层填筑，保证每层压实后承载力不小于180KPa。填筑完成后，在填筑土体顶面采用砂袋配合钢筋进行堆载预压，消除土体短期沉降，监测土体沉降情况。所有填筑土体的顶面及边坡采用C20混凝土全部硬化，硬化顶面施作一定的排水坡，保证支架的基础不被雨水浸泡。 6.2 系梁支架搭设及预压 6.2.1 系梁支架搭设 系梁支架在填土路基面及高速公路停车带处采用48mm×3.5mm碗扣式脚手架搭设。跨中门洞采用426mm×10mm钢管立柱配合H型钢进行搭设。 系梁支架首先在填土硬化面采用全站仪精确放出系梁中心线，梁底边线、7.05分界线等控制线。根据放出控制线，墨斗弹出所有支架的投影线，在投影线上直接摆放方木，保证每道方木的位置。根据梁体标高及硬化面标高推算碗口支架底托、顶托的调节高度，通过计算高度统一挂线进行底托摆设。支架搭设采用从中间向两边，从梁端向梁中心的顺序。每搭设完成5排后，拉线绳进行横纵向的精度调整。保证支架整体搭设的横平竖直。 高速公路门洞净高5.5m,净宽8.5m,钢管柱采用φ42.6cm壁厚10mm,间距1.8m。钢管柱下浇筑条形基础宽80cm×高80cm，条形基础与高速公路路面铺设土工布或彩条布进行隔离。为方便钢管柱的调节，采用支座砂浆进行灌注条形基础与钢管柱底钢板间隙。钢管柱顶横纵梁均采用双拼HN450×200×9×14。 考虑门洞处标高的调整及后期拆除钢管立柱方便，在柱顶设置高度约40cm沙箱。沙箱外套管采