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某跨度150ｍ的下承式钢管砼系杆拱桥施工报告

本工程为一座跨度150米的下承式钢管混凝土系杆拱桥，位于城市主干道跨河节点，主拱采用哑铃形双肢钢管混凝土截面，矢跨比1/4.5，拱轴线为二次抛物线。全桥采用“先梁后拱、支架现浇+缆索吊装”综合施工工艺：首先在河中搭设贝雷梁与钢管桩组合式满堂支架，分段现浇预应力混凝土系杆及桥面系梁（含横向联系梁），形成刚性系杆体系；随后利用200t缆索吊机分节吊装拱肋节段（单节长12–18m，重约25–38t），采用高精度三维测量定位与临时铰接+千斤顶微调技术确保合龙精度（合龙口偏差≤3mm）；拱肋合龙后，同步对称泵送C60自密实混凝土，严格控制灌注顺序、压力及温度，完成钢管内混凝土填充；最后张拉体外系杆高强钢绞线（共16束，每束19φ15.2），并完成桥面铺装及附属设施施工。施工全过程应用BIM技术进行4D模拟与碰撞分析，依托智能监测系统实时监控拱肋应力、线形、支架沉降及混凝土温度场，确保结构安全与成桥线形误差控制在±10mm以内。该桥成功攻克大跨度下承式拱桥系杆预应力施加难、拱肋高空精确定位难、钢管混凝土密实度控制难等关键技术难题，为同类桥梁建设提供了可借鉴的工业化、信息化施工范例。（498字）

ZZ大桥（深圳北站大桥）位于深圳市火车北站，是连接八卦三路与田贝四路的一座城市跨线桥，其主桥为跨度150ｍ的下承式钢管砼系杆拱桥，与火车北站站场线路相交，一跨跨越站场，桥宽23.5m,为双向四车道。两端引桥为等高度预应力砼连续箱梁，桥宽20.5～23.5m，全桥起讫桩号为1+079.430～1+465.800，全长386.37ｍ。属深圳市次干道建设中“三横两纵”的项目之一。

全桥于1998年11月17日开工，2000年3月20建成通车。

该桥的建设单位是深圳市建设局支模架方案，资金由市政府投资。钢管砼除具有强度高、重量轻、延性好、耐疲劳、耐冲击等优越的力学性能外，还具有省工省料、架设轻便、施工快速等优越的施工性能。是高层建筑和大跨度桥梁中应用高强砼的一种最有效和最经济的结构形式，其应用已近百年历史。我国自1990年在四川省首建第一座钢管砼拱桥以来，短短数年间，钢管砼拱桥如雨后春笋，在全国各地兴建。据不完全统计，从1990年到1998年已达60多座。本桥由于所处的地理环境特殊，加上设计上采用四肢格构桁式钢管拱，故施工方案的选定遵从以下的原则：借鉴前人建桥经验，研究本桥的工程特点，结合自身的建桥经验和设备，合理组织施工，达到好而省的目的。因此，施工方案制订选择了如下的路子：

一是采用缆索吊吊装全桥的钢管拱、钢纵、横梁及空心板等；

二是采用斜拉扣挂的方法进行无支架施工法安装钢管拱；

三是优选砼配合比，掺缓凝剂，微膨胀剂和采取其他施工手段的综合技术，保证钢管拱内砼一次性浇注成功。

四是主桥钢结构部份委托具有加工能力的大型企业加工，经预拼装后运输至工地再安装以保证钢结构的加工质量及安装质量。

五是组织技术攻关小组，常驻施工现场，就地解决施工设计中的技术难题。

六是编制网络计划，以主桥施工为关键线路，控制各工序作业时间；根据系统工程原理组织各种构件加工、进场，保证总工期的实现。

七是加强与铁路部门的联系，制订落实严密的安全措施，确保施工期间不影响铁路的正常运营。

本桥主桥共有4根φ3.0m桩基础，长度在32～37.5m，距既有线最近的仅2m，采用人工开挖，水下灌注砼的方法施工，莰入基岩部份的采用上井口全封闭弱爆破的方法开挖。

3.2 下部结构

下部结构共有4根由φ2.8m渐变到φ3.4m的无粘结预应力钢管砼墩柱、承台、系梁、帽梁等。

3.2.1承台、系梁

由于承台边缘距既有线最近才1.5m，同时承台、系梁需挖深达5m，故在施工前插打一排长9m的I45a工字钢作铁路保护，且在铁路轨顶上作好沉降记录，绝对保证轨道下沉量控制在9mm内。

3.2.2墩柱

墩柱系无粘结预应力钢管砼墩柱，单个钢管柱重达19t，采用两台25t的汽车吊安装就位，施工时注意确保无粘结钢绞线按设计位置准确就位。

3.2.3帽梁

帽梁长28m，是一箱多室，截面尺寸为4.76×6.6m的钢筋钢纤维混凝土结构，东西端各一个，每个帽梁的砼体积为395m3，预埋件很多，特别是拱脚预埋钢板（2.4×3.4m，厚30mm的钢板）的安装精度要求特别高，安装时采用在墩柱内预埋5根L100×100的角钢作支承架，同时在墩柱外搭设支承托盘，整个帽梁砼在碗扣支架上一次性浇注，浇注时特别要注意保证拱脚预埋钢板下砼的质量。

3.3架设高架索道

现代拱桥的施工技术已由以往在笨拙的满堂红支架上施工发展到无支架法施工：诸如缆索吊装法，劲性骨架施工法、悬臂拉索扣挂施工法和转体施工法等等。根据设计意图及周围的场地环境，结合施工单位的自身技术优势和设备，我们决定采用缆索吊装加拉索斜拉扣挂的方法进行施工安装。缆索吊系统能同时解决吊装钢纵、横梁及预应力砼空心板。由于受场地的限制，施工中采取主塔与扣塔共同，索鞍设计成可移动式索鞍，以便能够覆盖全桥。架设时主要解决如何确保不影响铁路站场29股道的正常运营。

3.4拱肋安装

本桥共设南北侧两条拱肋，其横向中心距为18.5m，中间通过4道一字型横撑和2道K型横撑联结以增强其横向稳定性，每条拱肋分7段安装，最大吊重37t，拱肋结构为四肢桁式格构。在经过充分的考虑及计算后，决定采取单片拱肋先合龙再安装另一片，最后安装横撑的施工顺序，单片拱肋采取两端对称安装，每段均用钢绞线作扣索，合拢段在合拢温度下准确测量后，切割余量进行同温安装。

3.5拱肋接头焊节

根据设计要求及现场实际情况，拱肋所有段间接头均在全桥拱肋（含横撑）安装完毕并经线型调整好后才进行焊接。接头处焊接施工的人员、机具及设备利用挂篮来解决，焊接时保证拱肋的线型主要是考虑焊接顺序，每次焊接长度，施焊时采取先横撑后拱肋，先中间后拱脚，南北对称，单个接头间上下左右对称的原则进行。拱脚部位的焊接要特别注意施焊时因受热集中而引起的变形及钢板下砼的爆裂，通过采取一系列保护措施，所有接头的焊接均一次性达到I级焊缝。

3.6拱肋内砼的浇灌

钢管砼的浇灌是钢管拱桥的一个非常关键的工序。以前因技术原因，多采用手工浇灌，施工时间既长而且质量也不稳定，同时施工操作人员安全威胁也很大。随着科技的发展，先进的泵灌顶升技术在施工中应用愈来愈，本桥从东西两端拱脚同时以混凝土泵向钢管内压注混凝土，一次连续压注到拱顶，借混凝土的自重挤压密实，工效既高，质量又好，因是两条拱肋，8根钢管，故压注时不但东西两端同时对称，南北两侧亦同时对称进行浇灌，全桥共分三次压注完成（最后一次四根钢管同时进行），经作敲击及超声波检测等，所有钢管内砼均一次性达到密实。

3.7钢横梁的安装

本桥共有15根标准钢横梁，单根长23.8m，宽0.98m，高为1.08～1.21m，2根端钢横梁，单根长27.8m,宽0.98m,高亦为1.08～1.21m。最大吊重19t，设计安装顺序为先拱脚两根端横梁，后跨中标准横梁，然后从跨中依次向两端对称安装，由于钢横梁长度比两拱肋间的净距（16.5m）大得多，加上缆索两个跑车是纵向运行，同时吊杆间距也只有8ml13j4-2 专用门窗，故钢横梁的吊装只能用一个吊钩起吊，在空中转向后采取渐次推移法安装，即先安装两端横梁、跨中横梁、然后对其它横梁用钢丝绳在拱上临时栓挂，以使其它梁能够扦入安装，待所有横梁均已临时吊安好后，再逐次移动至部位进行安装。最后进行钢横梁内预应力体外束的张拉。

3.8钢纵梁的安装

本桥共32根标准钢纵梁，单根长7.02m，截面尺寸为高×宽（0.6×1.2），端纵梁4块，宽为2.8m，最大吊重7t，由于钢纵梁正好位于拱轴线下，无法一次吊安就位，故安装时采取先吊装至本跨后用拖拉法横向移动就位，然后与钢横梁先点焊，待全桥安装完毕后由跨中向两端逐一焊接。

3.9桥面系施工

本桥桥面系结构型式采用清华大学研究的新型预应力钢——砼叠合板组合梁结构，即桥面横梁采用预应力箱式钢梁，上置预应力砼空心板（与钢横梁焊接），通过钢横梁上的抗剪栓钉与桥面后浇层形成一个整体。其结构形式目前国内还未应用到其它桥梁上去。它的最大优点是由于钢横梁内的预应力作用，使得钢横梁截面高度比普通形式大大减小，同时由于栓钉与整个桥面系共同作用，使得吊杆间距变大，桥面厚度大大减小，结构本身自重亦随之大大减轻。施工时首先要保证栓钉的焊接质量，其次要保证栓钉与空心板间、桥面后浇层钢筋的有效结合，同时浇筑砼的先后顺序亦影响其共同作用的效果，在采取各种有效措施后整个桥面系的施工质量经进行动静载试验，所有指标均符合设计及科研要求。

3.10钢管拱肋面漆补涂

钢管拱在工厂加工制作时，表面防腐只是按设计要求进行各层的处理，其最后面漆喷涂都是在工地安装好后，并且在所有可能损伤到油漆的工序完成后再进行最后一道面漆的喷涂，由于拱肋离地面高达几十米，而且因为引桥的施工，此时缆吊系统早已拆除，而本桥又不设人行检查道梯，如何进行拱肋及横撑的补涂呢？若拱肋跨度不大，矢高不高是可以考虑采用高臂台车的dbj51∕t 074-2017 成都市地铁设计规范，或在桥面上搭设脚手架来进行，但对于本桥来说，这都不现实，使用高臂台车一是费用太高，二是高度达不到，三是桥面还在施工，工期不允许。搭设脚手架就更不现实了，在铁路站场29股道上拱设几十米高的脚手架,由于横向无法拉缆风是不能保证其稳定性的，这对铁路来说是个极大的危胁，经过多方论证讨论，最后决定采用可移动式的能够覆盖全桥横向范围的挂篮来进行拱肋补涂，此挂篮主要要解决如何在拱肋上移动时不损伤油漆；如何根据在不同的部份拱肋垂高的不同来保证挂篮的垂直度、操作平台的空间；挂篮如何穿过吊杆、横撑时不互相影响；如何牵引及其安全可靠度如何保证等等的问题。