青岛即墨区政信

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青岛即墨区政信

政信知识：

结合施工实际，提出了施工控制的措施，对拱肋安装的实施具有指导意义　 　　关键词：钢管拱肋，无支架，悬拼安装，控制 　　1、前言 　　钢管混凝土是将混凝土填充到钢管内形成的一种组合结构，它使两种材料充分发挥了各自的特长，具有强度高、塑性和韧性好、耐疲劳、搞冲击等优点

    同时，由于在施工中钢管既可作为劲性骨架，又可作为混凝土模板，因而施工非常方便、快捷，降低了工程造价，缩短了工期

    由于其独特的优点，钢管混凝土拱桥被广泛应用于公路、铁路桥梁的建设中

     　　钱江四桥位于杭州市钱塘江上，是连接杭州市市区与滨江新区的一条重要的城市通道

    其设计为双层桥面，主桥上部采用了两种拱桥的结构形式,即计算跨径为85m的下承式系杆拱桥和上承式拱桥相结合的组合形式，以及计算跨径为190m的下承式系杆拱桥和中承式拱桥相结合的组合形式

     　　由于本桥跨度大，钢管加工分段多，钢管长途运输，易变形，加之采用缆索吊悬拼吊装方案，因此在施工中，如何保证拱肋（拱轴线）的施工精度是本桥受力及稳定的重要环节

     　　2、影响拱肋线形的主要因素 　　拱肋的施工精度控制贯穿于本桥上部施工的全过程，分析其施工的整个过程，拱肋线主要受加工精度、安装方法、温度、风荷载等因素的影响，因此，拱肋的施工控制过程是一个复杂和系统的过程，也是钢管混凝土拱桥上部施工的重点和难点

     　　3、 拱肋线形控制 　　拱肋加工前，设计、施工和加工厂三方应首先确定拱肋施工的预拱度值，并确定拱轴线设置预拱度值后的空间坐标及线形计算公式，以便控制成桥后的拱轴线满足设计要求

     　　3.1拱肋的加工控制 　　在拱肋的的加工过程中，杆件的温度变形、焊接的收缩、划线的粗细等均将导致加工的误差，因此，本桥钢管拱肋加工选择在工厂进行，并且在开工前做好充分的技术准备工作，如设计工装、编制工艺等，对拱筒的筒体成型，运输单元的组装、焊接、涂装等制定详细的工艺要求和制作标准

     　　对于拱肋的加工质量，在工艺保证的同时，对拱肋的外型尺寸及焊接质量应进行重点控制

     　　（1）公差控制拱肋加工过程中误差以及测量误差均将导致最终加工误差

    因此应参阅相关规范制定各工序的交验公差

    为确保竣工交验公差，在每工序完工时，设计、施工、工厂三方根据竣工交验公差及阶段实际情况共同拟定过程公差控制数据及方法以控制拱肋的外型尺寸

     　　（2）焊接控制拱肋由于其结构特点，一般采用自动、手工电弧焊接相结合，焊缝等级高，焊接工作量大

    因此，应成立专职的焊接工艺组，制定严格的焊接工艺，焊接完成后，应按要求进行探伤检测

     　　3.2拱肋的预拼装控制 　　为检验拱段加工尺寸是否符合成桥拱轴精度要求，保证在现场的顺利拼装，在厂内或现场对所有拱肋加工单元应进行1：1的预拼，如果场地不容许，也可进行1/2拱肋的分段预拼，通过预拼对不合适的部位进行修整，然后安装定位销、临时连接座和卡具，并对符合要求的拱段进行编号

     　　（1）设置预拼平台 　　根据拱肋的预拼长度设置混凝土预拼平台，平台浇筑时安装预埋件，用以安装支承胎架，每个运输单元用两个胎架，并在平台上设置控制坐标点

     　　（2）拱肋预拼装 　　在平台的胎架上，对拱肋进行预拼装，接口调整好后安装卡具固定，同时在拱肋管内组焊临时连接座和定位插销

    对预拼好后的拱肋进行各项指标的检验，特别是各接口处上、下缘线的坐标值符合工艺设计值，对不符合者，应进行校正

     　　（3）确定拱肋吊杆孔位 　　根据预拼拱肋的实测值，并考虑焊接收缩、温度变形修正等因素，在拱肋上开设吊杆孔

     　　3.3拱肋的安装控制 　　3.3.1拱脚的安装控制 　　拱脚是拱肋线形控制的基础，拱脚的施工应注意其几何尺寸位置及拱肋钢管的轴线尺寸、纵向仰角、横向垂直度，以确保拱肋安肋安装的精度

    另外，由于拱脚是与系杆梁、端横梁部分的混凝土一起施工，因此，在浇筑混凝土前，应将拱脚处拱肋钢管进行临时固接，以防在混凝土施工中移位

    在浇筑混凝土时，由于该处劲性骨架、钢筋以及预应力束密集，因此应制定详细的浇筑工艺，确保该处的混凝土质量

     　　3.3.2拱肋的轴线控制 　　拱肋的安装采用无支架方法施工

    在施工中应制定具体的控制措施

    特别是对测量定位、焊接等方面进行控制

     　　（1）根据桥位地形情况设置贯通的轴线控制点或布置一导线控制网，在拱肋安装的全过程进行轴线测量、监控

     　　（2）拼装前，应根据拱肋悬时各工况扣索的受力及变形，进行拱肋控制点的预拱度设置

    

     　　（3）测量时，应重视温差而引起的杆件长度变形和侧向变形，应尽量选择日出前或日落后温差最小时，或对拱肋进行洒水降温后，对其测量

     　　（4）拱肋安装时宜设置竖向及横向微调装置进行精确对位，对位后应及时通过定位销和临时连接装置进行连接，然后施焊

     　　（5）焊接时，应选择合理的焊接工艺，严格控制焊接产生的侧向变形

     　　（6）在拱肋拼装过程中，应考虑风荷载的影响，已安装的拱肋宜及时拉设缆风绳，防止拱肋的失稳，也防止风载对其轴线精度的影响

     　　3.3.3拱肋的合龙控制 　　合龙段的施工是拱肋拼装的最后一个环节

    也是拱肋线形控制的重点，因此应根据本桥施工特点制定相应的合龙方案，在施工中应注意以下几点： 　　（1）主拱合龙段的加工长度，应留有适当预留切割量，以防在拼装过程中，由于焊接收缩而引起的长度变化

     　　（2）合龙时，应按照设计要的合龙温度进行合龙，以防产生温度应力

     　　（3）应采用抱箍或套管对合龙段拱肋进行临时锁定

     　　3.3.4系梁（系杆）张拉控制 　　系梁（系杆）施工完成后，在每次张拉前（按加载过程共分六次张拉），均应对拱轴线进行复测，以保证成桥后的拱轴线精度

     　　4、拱肋的施工监控 　　4.1施工监测 　　在无支架拼装拱肋过程中，拱肋和施工设施（如扣索）等共同受力并且施工中难以控制，因此在进行轴线及标高跟踪检测的同时，宜对拱肋及临时设施进行应力监控，为施工控制及时提供可靠的数据，并确保施工安全

     　　另外，拱肋合龙后，在体系转换以及逐步加载过程中，对拱肋受力及变形须进行全面控制

     　　对拱肋的施工监测主要内容为：温度监测、应力监测、位移（挠度、轴线）监测等

     　　（1）对各主拱肋拱脚进行变位监测，以确定拱座基础是否有位移

     　　（2）以各主拱肋控制截面（L/8，L/4，L/2）及劲性骨架接头进行线形和位移监测，以便掌握拱肋的真实位移情况 　　（3）对主拱肋拱脚，L/8，L/4，3L/8、拱顶截面的钢管以及施工受力设施（如扣索）的应力进行监测

     　　（4）对主拱肋钢管、管内混凝土进行温度监测，以获得与线形及位移相对应的大气温度，以及主控肋箱体温，为控制的理论分析提供可靠的温度值

     　　4.2施工控制 　　控制的实施通常是根据实测控制变量的值与理论分析得出的各施工阶段理想目标值的差异，采用一定的方式对结构进行调整

    与桥梁的施工监控相比，钢管拱桥施工监控中的预报次要得多，因为它不存在控制立模标高的问题，所起的作用主要是校核实测值与预测值的吻合程度，通过对造成实测值与理想目标的差异的原因分析，采用合理的调整方案，使最终目标得以实现

     　　5拱肋的施工精度要求 　　目前，由于还无钢管拱桥的施工规范，拱肋的施工精度一般都按设计文件的要求或参照公路桥涵设计和施工规范、钢结构工程施工及验收规范、《铁路钢桥制造规则》及《钢管混凝土结构设计与施工规程》等之规定进行精度控制

     　　6 结语 　　钢管混凝土拱桥是一种受力合理的桥梁，但也是一种施工精度要求很高的结构

    如何对拱肋施工过程的每一步进行控制，确保拱肋的线形，是本桥上部结构施工的关键和难点，也是保证钢管拱桥受力安全的先决条件，因此，需要我们在施工过程中给予高度重视

    　　 　　参考文献 　　《钢结构设计手册》人民建设出版社 　　《公路施工手册（桥涵）上册》人民交通出版社 　　《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000 对软基处治的材料质量提出了要求，同时还阐述了软基处治及检测方法

     　　关键词：高速公路；软基；鉴别；处治；检测 　　一、概述［1］ 　　软土主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土

    对淤泥的解释是，在静水或缓慢的流水环境中沉积并含有机质的细粒土，其天然含水量大于液限，天然孔隙比大于1.5；当天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤泥质土

    对于泥碳的解释是，喜水植物遗体在缺氧条件下，经缓慢分解而形成的泥沼覆盖层

    其特点是持水性大，密度较小

     　　二、软土的组成和状态特征［1］ 　　软土泛指淤泥及淤泥质土，是第四纪后期于沿海地区的滨海相、泻湖相、三角洲相和溺谷相，内陆平原或山区的湖相和冲击洪积沼泽相等静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成的饱和软粘性土

    软土的组成和状态特征是由其生成环境决定的

    由于它形成于上述水流不通畅、饱和缺氧的静水盆地，这类土主要由粘粒和粉粒等细小颗粒组成

    淤泥的粘粒含量较高，一般达30％～60％

    粘粒的粘土矿物成分以水云母和蒙德石为主，含大量的有机质

    有机质含量一般达5％～15％，最大达17％～25％

    这些粘土矿物和有机质颗粒表面带有大量负电荷，与水分子作用非常强烈，因而在其颗粒外围形成很厚的结合水膜，且在沉积过程中由于粒间静电荷引力和分子引力作用，形成絮状和蜂窝状结构

    所以，软土含大量的结合水，并由于存在一定强度的粒间连结而具有显著的结构性

     　　由于软土的生成环境及粒度、矿物组成和结构特征，结构性显著且处于形成初期，呈饱和状态，这都使软土在其自重作用下难于压密，而且来不及压密

    因此，不仅使之必然具有高孔隙性和高含水量，而且使淤泥一般呈欠压密状态，以致其孔隙比和天然含水量随埋藏深度很小变化，因而土质特别松软

    淤泥质土一般则呈稍欠压密或正常压密状态，其强度有所增大

     　　淤泥和淤泥质土一般呈软塑状态，但当其结构一经扰动破坏，就会使其强度剧烈降低甚至呈流动状态

    因此，淤泥和淤泥质土的稠度实际上通常处于潜流状态

     　　三、软土的物理力学特性［1］ 　　1、高含水量和高孔隙性 　　软土的天然含水量一般为50％～70％，最大甚至超过200％

    液限一般为40％～60％，天然含水量随液限的增大成正比增加

    天然孔隙比在1～2之间，最大达3～4.其饱和度一般大于95％，因而天然含水量与其天然孔隙比呈直线变化关系

    软土的如此高含水量和高孔隙性特征是决定其压缩性和抗剪强度的重要因素

     　　2、渗透性弱 　　软土的渗透系数一般在i×10-4～i×10-8cm/s之间，而大部分滨海相和三角洲相软土地区，由于该土层中夹有数量不等的薄层或极薄层粉、细砂、粉土等，故在水平方向的渗透性较垂直方向要大得多

     　　由于该类土渗透系数小、含水量大且饱和状态，这不但延缓其土体的固结过程，而且在加荷初期，常易出现较高的孔隙水压力，对地基强度有显著影响

     　　3、压缩性高 　　软土均属高压缩性土，其压缩系数a0.1～0.2一般为0.7～1.5MPa-1，最大达4.5MPa－1（例如渤海海淤），它随着土的液限和天然含水量的增大而增高

    由于土质本身的因素而言，该类土的建筑荷载作用下的变形有如下特征： 　　（1）变形大而不均匀 　　（2）变形稳定历时长 　　4、抗剪强度低 　　软土的抗剪强度小且与加荷速度及排水固结条件密切相关，不排水三轴快剪所得抗剪强度值很小，且与其侧压力大小无关

    排水条件下的抗剪强度随固结程度的增加而增大

     　　5、较显著的触变性和蠕变形

     　　四、软土的鉴别 　　1、建设部标准《软土地区工程地质勘查规范》（JGJ83-91）规定凡符合以下三项特征即为软土： 　　（1）外观以灰色为主的细粒土； 　　（2）天然含水量大于或等于液限； 　　（3）天然孔隙比大于或等于1.01. 　　2、交通部标准《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》（JTJ017-96）中规定软土鉴别见表 　　（1）天然含水量的测定 　　天然含水量是土的基本物理性指标之一，它反映的土的状态，含水量的变化将使得土的稠度、饱和程度、结构强度随之而变化，其测定可采用公路土工试验规程规定试验方法测定，并将试验数据与35％、液限进行比较

     　　（2）天然孔隙比 　　孔隙比，是土中孔隙体积与土粒体积之比，天然状态下土的孔隙比称之为天然孔隙比，是一个重要的物理性指标，可用来评价天然土层的密实程度

    其测定方法可测定土粒比重、土的干密度、土的天然密度、土的含水量等指标通过计算而得

     　　（3）十字板剪切强度［3］ 　　十字板剪切试验是原位测试技术中一种发展较早、技术比较成熟得方法

    试验时将十字板头插入土中，以规定的旋转速率对侧头施加扭力，直到将土剪损，测出十字板旋转时所形成的圆柱体表面处土的抵抗扭矩，从而可算出土对十字板的不排水抗剪强度

     　　五、软基处理的常用材料质量要求［4］ 　　1、砂砾料 　　用作垫层的砂砾料应具有良好的透水性，不含有机质、粘土块和其它有害物质

    砂砾的最大粒径不得大于53mm，含泥量不得大于5％

     　　2、砂及砂袋 　　袋装砂井所用砂，应采用渗水率较高的中、粗砂、大于0.5mm的砂料含量应占总重量的50％以上，含泥量应小于3％，渗透系数应大于5×10－2mm/s，砂袋采用聚丙烯、聚乙烯、聚酯等编制布制作，应具有足够的抗拉强度，使能够承受袋内砂自重及弯曲所产生的拉力，具有较好的抗老化性能和耐环境水腐蚀性能，其抗渗系数应不小于所用砂的渗透系数

     　　3、碎石 　　碎石由岩石和砾石轧制而成，应洁净、干燥，并具有足够的强度和耐磨耗性，其颗粒形状应具有棱角，不得掺有软质石和其它杂质，粒径宜为20～50mm，含泥量不应大于10％

     　　4、土工合成材料 　　土工合成材料的选用应符合《公路土工合成材料应用技术规范》的规定

    应具有足够的抗拉强度，对土工织物，还应具有较高的刺破强度和握持强度等

    土工合成材料试验项目和试验方法应符合《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成试验规程》的规定

     　　5、塑料排水板 　　塑料排水板是由芯体和包围芯体的合成纤维透水膜构成的复合体，应具有较好的耐腐蚀性和足够的柔度，其性能指标应符合《塑料排水板施工规程》的规定

     　　6、片石 　　抛石挤淤应采用不易风化的片石，其尺寸应小于300mm

     　　7、水泥 　　水泥各项性能指标应符合图纸要求，严禁使用过期、受潮、结块、变质的劣质水泥

    所用水泥指标还应符合水泥相应标准的规定