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中承式钢管拱桥管肋安装技术
【简介】简述益阳资江三桥中承式钢管拱桥拱肋安装特色。
一、工程简介
钢管拱裸拱由工厂成节段加工制造，缆吊三段式拼装成拱。节段现场安
装，采用拉固在墩位的横向拉索充当临时缆风。扣索通过2×4米万能杆件
单悬臂临时塔架（扣塔），锚固到缆吊主锚位置的预留索位上（即：通扣）。
预留索与塔扣之间通过滑轮组连接，卷扬机提供收缆动力。
二、施工简介：
与钢筋混凝土拱肋安装相区别，钢管混凝土拱肋（包括96米跨、108
米跨）安装分两步进行，即钢管裸肋的架设、和管肋内混凝土灌注两部分。
其主体结构安装步骤是：
• 下部构造施工，同时进行钢管拱节段及其附属撑、梁结构的加工
• 拱肋节段的整拼（构成安装段）、拱跨预拼和验收；
• 钢管拱肋船运施工现场；
• 现场检验和钢管拱裸拱安装
• 横撑、钢横梁的安装，及管内顶升混凝土施工准备；
• 裸拱的验收和混凝土顶升施工；
• 继续下道工序。
1、钢管拱裸肋制作：钢管拱肋采用钢带螺旋成管，热煨弯成型结构 。
其加工制作程序是：下料……煨弯成型……冷却成型……大样工装检
验……管肋弯曲曲线符合性检查，符合则为成品，否则须重新修改煨弯曲线
进行修正……装配、试拼……焊接成型……验收、储存或装运施工现场
本过程须经质量认可。在加工经验和试验焊件的基础上，选定管肋节段焊缝
的分层焊接，严格控制规定的焊接电流、电弧电压、及焊缝高度施工。施焊
前，气刨清根，并先行自检。
2、裸肋安装：
2.01、钢管肋的验收：合格的成品管肋节段（包括横撑、钢横梁结构 ），
必须具备以下基础资料。即：
2.01.01、节段几何资料：
●已经过试拼，有加工构件几何尺寸检验报告；
●适当的标注，如拱肋轴线位置、吊点位置等；
2.01.02、材质验收资料：管肋节段所用材料，包括：材料及焊材、
涂装材料等验收资料。要求：所用钢材的型材和板材均必须有质量证明书
及抽样检验报告、焊接材料质量证明书和有关焊接记录、涂装材料质量证明
书，及相关部门的抽检报告。
2.01.03、工艺检验资料：焊接工艺评定报告、焊缝质量外观检测报
告及内部探伤报告、按工序检验发现的缺陷及处理方法记录、按技术要求提
供的构件表层防腐施工跟踪记录、阶段验收记录等，节段预拼记录等。
2.01.04、质量保证资料：出厂合格证及加工过程技术文件（如施工
组织设计书、工艺设计图、技术问题处理协议、变更文件等）。
2.02、裸肋制作节段整拼成三个安装段，船运工地安装。分别称边肋
和合拢段（中段）。
2.03、边肋安装：其安装顺序是：安装拱座，使拱座形位尺寸及安
装位置尺寸符合设计要求……起吊边肋，由缆吊转运到安装位置。并将拱脚
位置拱肋中心轴对准拱座上标出中心线，下落边肋轴座，栓固……风缆调节
边肋中线位置，扣索调整拱肋自由端标高为设计标高加预留超高值。拱肋到
位后，卡紧扣、缆索，完成本肋的初定位……徐徐松掉起重索，直至拆除。
同样程序完成另侧边肋安装。
2.04、中段合拢：吊装中段管肋到安装位置附近，通过扣索调整，均
匀下降边段，调整吊点，下降中段，使拱肋及接头形位尺寸（包括拱轴线设
计位置和拱肋接头设计标高等）符合设计要求，并设置码板临时连接。经
校正接头两端位置和错边量后，焊接两管端及缀板接头，拆除临时连接结构 ，
并焊接外包板。完成管端及缀板连接后，方可松缆索吊扣系统。拱脚槽口
用型钢对管肋临时定位后，方可浇注拱脚混凝土。由于本桥的吊装特点，同
一跨上下游两组拱肋就位后，才进行肋间联系即横撑、钢横梁施工。
2.05、合拢过程几何位置控制：钢管拱的制作，对几何尺寸控制要求
较严，加上变形因素，制作精度控制难度较大。为此，设计采用了临时螺栓
连接接头、凑合接头两种接头形式。为确保拱顶位置的准确，安装过程，
我们采用了拱顶坐标强制对中手段。即：将中段管肋吊装到安装位置，并使
管肋中点强制与拱跨理论中点重合。逐步调整两边肋位置，使边肋安装位置
与设计位置基本重合。观测两接头情况，如接头在临时螺栓连接范围内，则
直接采用螺栓连接；如超出螺栓范围，则必须采用凑合接头连接。凑合接头
的最小间距为100mm，两伸出端间距不足100mm时，必须采取措施满足上述
条件，如切除多余管端长度等，人为地满足凑合接头最小间距要求。管肋安
装过程，为确保中段管肋位置的垂直，我们采用自制吊具强制性符合手段，
大大提高安装精度。从吊杆孔中临时置入的专用吊具，不影响后续工作的开
展。管肋平面位置通过墩位缆风调整，标高值通过扣索调节。大的修正值，
需要对拱座定位位置，结合拱肋局部尺寸作出修改满足。
2.06、裸肋稳定措施：
• 临时缆风或横向联系、交叉拉索；
• 浪风----边段接头端平面位置调整和拱轴线位置相对固定；
• 拱肋合龙，浇注拱脚混凝土后松索，确保施工安全；
• 在拱脚混凝土浇注前，必须做好临时型钢稳定措施，防止混凝土
浇注过程拱肋位置变化。
2.07、测量控制：
1、测控过程：在下部构造提供控制网的基础上，结合地形布设上部
构造独立的加密三角网。引测按国家三级测量标准控制，用于管肋纵、横向
轴线、标高测量。
2、测量实施方案：采用全站仪等（水准仪、经纬仪）等测量工具，
根据测量原理，用"八分点法"控制管肋轴线的安装曲率和标高，强制对中法
确保拱顶位置，从而控制吊杆安装位置。
3、主要测量手段：采用平面控制和高程控制两种手段，确保安装拱
肋及安装件位置的测控偏差在设计及规范允许范围内。拱肋控制的放样与验
收测量时间一般尽可能安排在早上7～9点和下午16～18点时间段内进行，
其他施工验收和施工观测随进度进行。
4、后视点，水准点应加以保护，并经常复测位置准确性，以保证结构
物测量精度。
2.08、合拢温度的控制：钢管拱裸拱施工，无特定的合拢温度概念。
合拢时段内结构温度相对稳定即可。
3.00、混凝土顶升灌注：管内填充混凝土设计强度C50，试配强度
57.5Mpa。单管设计混凝土量150～180余立方米，全桥合计顶升灌注混凝土
总量1871米3。
3.01：顶升工艺：本桥拱脚位预留输送泵管导入孔（压注孔 ），混凝土
通过输送泵从拱脚位导入孔导入，顶托并填充至管顶，完成混凝土压注过程 。
施工时，混凝土从两拱脚相向、均衡、对称、顶升灌注。两座船载混凝土水
上拌和站承担拌和物拌和、泵送到压注的全部工作。压注孔和混凝土输送管
道之间通过机械阀门（或液压阀门）连接。拱顶内隔板两侧预留泄浆孔。泄
浆孔采用直径15厘米钢管，垂直高差不小于2米。
3.02、钢管混凝土工艺要求：
• 管内不得出现断缝、孔洞，不得出现混凝土与管壁分离现象：
• 单管混凝土灌注必须连续浇注，且灌注完成时间不得超过首盘混
凝土初凝时间；
• 因此，设计要求采用C50高强、半流动、缓凝、微膨混凝土。
3.03、校准好钢管拱轴线后，顺序安装钢管拱拱脚X撑、拱顶1号横
撑、2号撑、和钢横梁后，方可进行混凝土浇注。
3.04、压注混凝土施工程序：分三阶段实施本工艺。即：
【第一阶段】现场准备阶段：包括钢管拱裸拱验收、设备的定位和管道
的连接和试运行、材料到场和现场检、试验、计量设施的常规检查、设计配
合比的现场调整和施工配合比确定并报现场监理工程师认可等。
【第二阶段】压注施工阶段：湿润管道，压注首盘水泥净浆。续压混
凝土，随时综合混凝土顶升情况、裸肋变形状况、入料情况分析，控制两拱
脚混凝土泵送速度。泵送时，要求拱肋两拱脚混凝土泵送速度协调一致，
尽量对称顶升。
【第三阶段】压注完成阶段：混凝土压注到拱顶，待流出原浆一定时间
后，方可停止泵送，利用混凝土截止阀对导入孔封闭，完成压注过程。此阶
段，应避免单侧混凝土上升过快，引起弦管的纵向振动。混凝土现场养护
试件强度达到2.5Mpa后，方可拆除拱顶泄浆孔管和拱脚混凝土截止阀。由
于混凝土凝结过程因素的不确定性，截止阀松出过程宜谨慎进行。
3.05、控制目标：
• 混凝土施工过程，拱肋偏位和变形控制；
• 混凝土施工过程，墩顶桥纵向位移和墩身沉降观测。
3.06、混凝土顶升过程控制方法：
3.06.01、原始值取得：
• 【选点】管肋和横撑完成安装后，在拱肋顶管上缘按八分点明确标示
出相应点位，作为管肋偏位和变形观测控制点。选择墩顶相对稳定位置，用
特定的标示物（如钉头）标志，用于桥墩顶纵向位移控制。
• 【测设】通过测量手段，结合坐标轴平面定位原理，对上述选点进行
三维数值定位测设。有关参数作为比较值存档。
• 【原始值取得】将相应点位参数的设计值与比较值比较，根据顶升混
凝土过程拱肋变形的特殊性，预测调整后的拱肋理论拱轴线。推出上述点位
在理论拱轴线上的参数，作为混凝土施工前拱肋的原始值。
3.06.02、过程观测混凝土施工过程，随时对拱肋和墩位观测点的相
应参数进行观测，与原始值比较，获得相应位置相应参数的偏移差值。
3.06.03、过程控制：管内混凝土逐步的加载过程，会使裸肋形成的
无铰拱结构，产生一定的变形。过程控制的目的就是控制加载过程变形值，
从而调整拱肋轴线，使之符合设计和规范允许范围。方法是：将所测值的偏
差值与规范允许偏差值比较，视变形后拱肋曲线与原始拱肋曲线的偏移情
况，通过调整混凝土两侧的顶升速度，达到调整肋拱轴线的目的。
3.07、混凝土跨间浇注顺序：遵循拱桥施工过程的加载原则，考虑
现场特点，本桥吊装采用上下游两单肋纵向合拢后，增加横撑的工艺。跨间
浇注顺序则在边跨（55米跨钢筋混凝土上承式拱）拱肋安装满足设计要求
后，先灌注两小跨（96米跨），再进行中跨（108米跨）拱肋混凝土浇筑。
3.08、断面混凝土浇注顺序：先浇注下弦，次上弦，再浇注缀板位
混凝土。三层混凝土按跨间顺序循行。
3.09、钢管拱混凝土顶升施工现场平面布置。钢管拱混凝土顶升施工
根据单管、单层、对称、相向压注的方式进行。本桥采用同肋拱脚位设灌注
孔，利用两艘大产量混凝土搅拌站供料，两混凝土泵相向压注。两端各设工
作伴船一艘，提供混凝土管道施工工作平台。
3.10、钢管内混凝土加载强度限制：钢管内混凝土，已灌注混凝土历
时3d－7d，加载强度分别为最大可承载应力（×设计混凝土强度Mpa）30
％－85％。管内混凝土标准强度达到或超过上述允许值方可加载。
3.11、混凝土施工：
3.11.01、设计配合比：
• 组成材料：湘乡普硅525水泥、桃江碎石料、湘阴5～25mm中砂、江
西膨胀剂（HEA系列）、水（拌和水采用资江水。）
• 首盘水泥净浆配合比：（单位Kg）配合重量水泥：膨胀剂：水＝184：
16：63.2
• 表2：混凝土设计配合比材料档案砂碎石HEA系列
• 混凝土设计配合比(重比，单位kg/m3)：水泥：碎石料：砂料：膨胀
剂：水＝495：703：1055：170：43即
(C+f):s:g:w=(0.92+0.08):1.306:1.961:0.316
混凝土试配资料控制参数：控制初拌混凝土坍落度mm21～23，初凝
时间10～12时，终凝时间16～18时，早期混凝土标养试件3D强度30～
45Mpa，28D标养试件强度≥60Mpa。混凝土标养试件弹性模量3.7×106Mpa。
（设计要求：Eh≥3.5×106Mpa）
3.11.02、生产过程有关控制参数及工艺：进料顺序70％水＋砂＋碎
石＋水泥＋微膨胀剂＋30％水，单盘混凝土拌和时间秒≥120～150，膨胀
剂称量后分袋，袋装投料。
3.11.03、施工配合比的调整：
• 试验人员根据到场材料的天然含水量，负责设计配合比的现场调
整，获得施工配合比。并负责对施工配合比的现场实施。包括用材的材质的
监控、验收，计量准确性监督，拌和物施工过程参数的控制，对不合格的拌
和物的弃置和处理等工作。试验人员有权通过试验等过程监控手段，对施工
配合比进行局部调整。
• 对配合比较大范围调整，必须报技术部门批准后，方可实施。
3.11.05、顶升施工设备：
• 混凝土输送泵，（HBT60.13.90s）， 1台，已检修，到位，备用；
• 混凝土拌和船，自备（含混凝土泵）2艘，已检修，到位，包括足
够管道；
• 混凝土截止阀，机械式，6个，到位，新购；
• 自制两个备用变径管接头，（各种规格），2套，到位；
• 测量仪器（全站仪等）一套到位
• 伴船（工作船）6车渡，2艘，到位，水上平台；
• 吊车（16吨汽吊），2台，已检修，到位。
3.12、监控及验收标准：
3.12.01、焊件检验：
• 试验标准：对钢管拱肋焊缝应做到100%的超声波检验Ⅰ级，20%射线
探伤Ⅱ级合格。局部角焊缝可采用工艺评定控制焊脚高度的方式检验。
• 表观检查：外观焊纹均匀，无裂纹，无夹渣、穿孔、焊瘤、咬边、弧
坑、针状气孔缺陷，并且，焊接区无飞渣残留。
3.12.02、验收标准：
表：钢管拱验收标准：序号检查项目单位规定值或允许偏差检验方法
或频率
• 混凝土强度Mpa按JTJ071－98在合格标准内；
• 混凝土填充率％≥98拱顶、L／4位钻孔检查；
• 轴线横向偏位（经纬仪检查，单位mm）96米跨，22mm；108米 跨 ，
26mm；
• 拱圈高程允许偏差（水准仪测量）96米跨，34mm；108米跨，385mm；
• 对称点高差允许偏差，96米跨，34mm；108米跨，38mm。
• 说明：上述资料根据设计文件对钢管拱混凝土浇注采用规范要求和《施
规》JTJ041－2000及跨径换算后求得。
3.12.04、混凝土质量检查：超声波检测为主，辅以手锤敲击判断。
3.13、钢管拱结构防腐：钢管拱防护采用GCM金属表面长效防腐保护
系统。
3.13.01、系统结构分层：
• 底基层（钢管拱）
• 第一层：密封层；
• 第二层：强度层；
• 第三层：耐候层。
3.13.02、结构说明：三层基材相同，均为连续热固性树脂高分子膜 ，
由于引发剂加入，发生放热反应而固化。密封层厚0.3mm，它紧缠钢管外表
面，并与钢管之间界面剪切强度大于4Mpa。强度层中加入高强纤维增强，
使覆盖层拉伸强度达到250Mpa，冲击韧性160kg/m2，其膜覆厚度0.4-0.5mm。
耐候层是在上述两层相同基材的成份中，加入系列强吸收紫外线助剂和抗氧
一氧和臭氧助剂，有效地防止紫外线老化和阻止氧化链连锁反应进行。其特
性参数是：
• 耐候性：耐低温≥-50℃耐高温≤100℃
• 厚度：三层整体厚度>1000微米
3.13.03、施工过程及注意事项：
• 防护对象的表面处理是确保防护效果的关键。一般采用机械除锈打磨手
段。同时油污的清除有助增加结构粘合力。
• 防护结构层的喷涂前，应用压缩空气除净被防护体表面浮尘，并在第一
层结构膜未充分固化时，进行第二层的喷涂。、
• 耐候膜兼有表面装饰作用，加上常为高空作业，也是最终产品。它的喷
涂应注意校色准确、喷涂均匀细致。前期施工过程造成被防护体表面混凝土
污染面应严格清除。
3.14、压注完成后混凝土采用密闭保水养护。
3.15、几点心得：
3.15.01、健全管理机制：工程施工过程中，我们采用TQC全面质量
管理，和ISO9002国际质量管理和保证体系，对施工质量进行严格控制。在
进一步落实承包体制的基础上，细化组织结构，强化基层管理，项目质量层
层落实到人，进一步健全自检体制，确保质量过程的全员参与、全过程受控 ；
3.15.02、严格做好结构材料的进出库检验，做好"先检后用"确保用
材管理质量。
3.15.03、良好的设备使用状态是质量保证的基本条件。设备使用过
程中，严格设备的岗位操作、规范现场管理。做好设备的常规维护、定期维
修、保养管理。确保良好的使用状态。实行设备的专职管理，落实"定 员 、
定岗、定责"制度等措施，把事故苗头消灭在萌芽状态。对计量器具做到定
期检查、校验，确保计量准确。
3.15.04、加强技术管理，做好技术交底和员工现场技术培训，规
范员工操作行为，减少施工人员误操作带来的安全隐患。加强钢管拱状态的
观测，严格工程控制，防止工程突发事故。