广西，是岭南文明的发源地之一，拥有着鬼斧神工般的喀斯特地貌。灵秀的山水间，山川林立，水域纵横，给当地的交通发展带来了巨大的考验。在浮桥、梁桥、索桥、拱桥四种桥型中，拱桥以其受力合理、跨越能力大、承载能力强、造型美观等特有的技术优势，成为了广西桥梁的代表。
近30年来，伴随着拱桥建造技术的不断创新与发展，广西拱桥的建造数量、质量均居国内前列，被称为“拱桥之乡”。本文对近年来以千斤顶斜拉扣挂技术为代表的广西拱桥建造技术发展情况进行了回顾，总结了当前建造技术的代表性创新和应用情况，并对今后的发展趋势进行了分析，以期促进拱桥建造技术进一步向前迈进。
缆索吊装斜拉扣挂技术的发展
支架法
拱桥的传统施工方法是搭建支架建造，我国建造历史悠久的石拱桥大多采用支架法施工。位于兴安县城内跨灵渠的万里桥，是广西最古老的石拱桥，建于公元年，桥长14.55m，结构形式为虹式单拱。从年开始，广西的石拱桥逐渐向更大跨径发展，先后建成了茶江桥、邕宁八尺江大桥、龙州大桥等石拱桥，年之前建成的主要石拱桥见表1。
但采用搭设支架的方法建造拱桥具有一定的局限性，如深水、深谷、急流的条件下难以搭设支架，或是搭建支架的钢材或木材用量大、成本高，或是影响通航，或是施工期间容易受洪水影响等。同时搭建支架对基础条件也有一定的要求，因此在跨径相仿的情况下，建设拱桥的难度与危险程度一般要比其他桥型高。
无支架缆索吊装技术
广西拱桥的发展，得益于先进的无支架缆索吊装技术的研发和推广应用。年建成的跨径46m的广西灵山三里江桥，是全国第一座采用无支架缆索吊装工艺施工的双曲拱桥（图1），首创了我国拱桥无支架缆索吊装施工方法，解决了不搭建支架修建拱桥的难题。该方法在国内迅速推广应用，仅广西就用该方法成功建成了总长超一万延米的双曲拱桥，其中最大跨径达80m，节约了上万立方米的拱架木材。无支架缆索吊装法操作容易、施工速度快、设备简单、费用低，适合拱肋分段在5段内、跨径m左右的拱桥悬拼施工。
图1灵山三里江桥
钢丝绳斜拉扣挂松索成拱技术
随着公路交通的发展，对公路桥梁的跨越能力、承载能力和耐久性能的要求越来越高。广西于年开始建造箱形拱桥，并将钢丝绳斜拉扣挂施工方法研究改进后，提出了钢丝绳斜拉扣挂合龙松索成拱的施工方法，并推广应用于主跨m的箱形拱桥——来宾红水河大桥（图2），解决了其施工难题，推动了箱形拱桥的快速发展，仅广西就建成40多座、总长达2万延米的箱拱桥，现在该工艺仍被广泛应用。
图2来宾红水河大桥
千斤顶钢绞线斜拉扣挂技术
广西邕宁邕江大桥的建成，把拱桥的设计和施工带入了创新发展的快车道。广西邕宁邕江大桥（图3），是年建成的一座主跨m的中承式劲性钢骨架钢筋混凝土拱桥，当时居同类型桥梁跨度世界第一。该桥的建设，首创了千斤顶钢绞线斜拉扣挂合龙松索施工技术，较好地解决了多节段吊装的难题。同时，还首创了千斤顶斜拉扣挂连续浇筑拱肋混凝土施工技术，调整拱肋内力和变位灵活自如，能够增大结构的施工稳定性，加快浇筑速度，减少混凝土工作缝，提高了混凝土整体性能，且费用低廉。这两项技术有效解决了大跨径劲性骨架混凝土拱桥施工的技术难题，是拱桥施工工艺的又一次革命，将拱桥的跨径由m提升到邕宁邕江大桥的m，使拱桥的跨越能力提升到一个新的高度。
图3邕宁邕江大桥
此后的20多年间，千斤顶斜拉扣挂等成套技术成功推广应用到超大跨径钢管混凝土拱桥、钢筋混凝土箱形拱桥、多跨长大拱桥、提篮拱桥等多种拱桥桥型中（见表2）。年，千斤顶斜拉扣挂等成套技术在跨径m的中承式钢管混凝土拱桥——广西南宁三岸邕江大桥上推广应用成功，标志着钢绞线斜拉扣挂工法成功应用于超大跨径钢管混凝土拱桥的建设。同时，三岸邕江大桥开创了国内无支架缆索吊装双索道抬吊80t以上大吨位构件的先例，也为进一步发展大索跨、大吨位无支架缆索吊装技术奠定了基础。同年，千斤顶斜拉扣挂等成套技术在主跨m的广西来宾磨东红水河大桥成功应用。该桥采用无支架缆索吊运、钢绞线斜拉扣挂悬拼、合龙后松索的方法施工，是当时我国悬拼施工跨径最大、分段最多（28段）的上承式钢筋混凝土箱形拱桥。年建成的广西马滩红水河特大桥，是国内高速公路桥面最宽、用钢量最大的钢管混凝土拱桥，主桥跨径m，设计为中承式钢管混凝土拱桥，缆索吊装系统塔架采用全装配式重型钢管拼装，是千斤顶斜拉扣挂等成套技术在超大跨径钢管混凝土拱桥施工的又一次成功运用。
从年至年这52年间，得益于缆索吊装斜拉扣挂技术的不断创新，广西钢管拱桥取得飞速发展。从跨径46m的三里江桥，至目前在建的主跨m的平南三桥，拱桥跨径提升了m。广西天峨龙滩特大桥也在年上半年开工，主跨m，建成后拱桥跨径正式达到米级。
平南三桥的技术创新
平南三桥位于广西贵港市平南县西江大桥上游6km处，是荔玉高速公路平南北互通连接线上跨越浔江的一座特大桥。大桥全长m，主跨m（图4），是当今世界上在建的最大跨径的钢管混凝土拱桥。
图4平南三桥桥型布置图
“BIM+”施工管理技术
平南三桥自开工建设以来，将多项建设行业的新技术结合项目特点进行运用，把“BIM+”概念融入施工管理的各个细节。成功打造了监控指挥中心和混凝土集控中心，具备安全监管、生产调度、智慧办公、智慧展厅、物料管理五大职能，构建了“两中心五职能”的信息化管理格局。同时应用鹰眼监控、塔吊监控、深基坑检测、混凝土智能温控等系统，对施工现场、物料管理进行全覆盖、零死角监管；将“BIM+”技术应用到施工各个环节，形成事先模拟、过程指导、成品检测的流程化管理模式。真正达到沟通高效化、平台集中化、数据集成化、管理区域化的目的。平南三桥基于“管理一流，效益一流，品质一流”的管理目标，始终秉承品质工程的追求，实践证明项目各分项工程质量均达到优良。
圆形地连墙+卵石层注浆加固技术
平南三桥北岸地质条件复杂，桥位区地处冲积河流阶地地貌，地形较平缓开阔，地表第四冲积层广泛分布，植被较发育。勘察结果表明，北岸拱座基础面临的最大工程地质问题为地下水和地表水控制及岩溶稳定性问题。针对该问题，在国内首次提出“圆形地连墙+卵石层注浆加固”施工方法进行拱座基础施工，拱座基坑为半径27.3m，深度为16.5m的圆形基坑，地连墙墙身与内衬共同组成拱座基坑的支挡结构和封水体系。拱座位于6m厚混凝土底板之上，底板下部卵石层在基坑开挖前进行注浆处理，封闭基岩的裂隙水。施工完成后，经10多个月的加载试验，桥台下沉仅5mm，为不良地质条件下修建大跨径拱桥提供了典型案例。
缆索起重机安全监控系统
平南三桥缆索吊装系统跨径为m+m+m，主索道于工作索道的最大垂度为L/14，施工工程最大吊重t。为确保缆索吊装系统在施工过程的安全，深度研发缆索起重机安全监控系统，该系统主要由信息采集单元、信息处理单元、控制输出单元、信息存储单元、信息显示单元、信息导出单元、远程传输单元组成。主要对施工过程缆索起重机的起重量、起升/下降高度、运行形成、工作时间、风速等参数进行实时监控，可以实现缆索吊载荷保护、风速报警、电压电流监控等功能。该系统不仅可以提高起重设备运行的安全可靠性，同时也为设备管理人员对起重设备的运行管理提供了便利。通过该系统的应用实现了m高装配式塔架的建造，以及具备t吊装能力的缆索起重系统的电气化自动控制。
塔架位移智能控制技术
平南三桥缆索吊装施工塔架采用全装配式重型钢管拼装而成，塔高.76m，为解决拱肋节段与主梁节段吊运以及拱肋悬臂拼装过程中，因吊装重量导致塔架向吊运侧及斜拉扣挂侧产生位移，从而影响塔架的安全性以及拱肋节段安装精度的问题，提出了拱塔架位移智能控制技术。通过在塔顶布置位移传感器，利用北斗卫星定位系统以及千斤顶智能张拉等前沿技术，独创以力主动控制代替刚度被动控制，实现m高塔顶纵向位移智能调载纠偏，把塔架顶最大偏位控制在2cm以内，为拱肋和格子梁的高精度安装提供了坚实的保障。
图5塔架位移智能控制系统
主拱线形高精度控制技术
平南三桥主桥主拱肋为钢管混凝土桁式结构，单侧主拱肋共分为22个节段，以桥梁中心线对称布置，两岸以跨径中心对称，全桥共计44个节段。为保证主拱肋的安装精度，同时减少各节段扣索的调索次数，提出基于影响矩阵原理的“过程最优，结果可控”的扣索一次张拉计算理论，实现了大跨径拱桥主拱圈线形控制技术的新突破。仅用90天的时间，平南三桥主拱肋实现高精度合龙，合龙口弦管对接误差小于3mm，拱轴线横向偏位小于10mm，成拱线形与目标线形偏差小于30mm。随后，主桥桥面37节段格子梁安装过程中，应用基于吊杆影响矩阵的一次张拉计算理论，实现了节段安装就位后吊杆无须张拉调整或少调整的目标，全桥线形可控，节段间错台高差仅在2mm内。
自密实无收缩混凝土技术
平南三桥全桥8根主弦管合计灌注管内混凝土m3，为解决管内混凝土凝结硬化过程收缩、自收缩和温度收缩，以及灌注过程泵送高度大、泵机压力大和灌注不密实的问题，研发了C70自密实无收缩复合膨胀混凝土。同时采用真空辅助四级连续泵送工艺及设备，实现单根主弦管灌注平均用时仅13个小时。同时8根主弦管7天龄期余次超声波检测声速均在m/s以上，混凝土密实度高。
天峨龙滩特大桥的建造技术研发
广西河池天峨县在建的天峨龙滩特大桥，是主跨m的上承式劲性骨架混凝土拱桥，建成后将成为世界第一跨劲性骨架拱桥。天峨龙滩特大桥目前在研的技术有——
1.超大跨径劲性骨架精密制造技术：大节段卧式制造，变形分阶段补偿控制，提高制造精度；大段接头外置法兰三次耦合加工，提高安装效率，减少高空焊接量，保证安装进度。
2.拱座大体积混凝土温控技术：采用高掺量矿物掺和料，低水化热材料的配比，约束空间温控技术的措施，实现拱座基础混凝土一次性浇筑。
3.扣索一次张拉理论在劲性骨架拱桥节段吊装中的应用。
4.真空辅助多级连续泵送C80自密实无收缩管内混凝土技术。
5.劲性骨架外包混凝土拉应力可控的分环分段施工调载技术。
6.劲性骨架拱桥的拱上结构的预制装配化施工技术。
得益于拱桥建造技术的不断发展和创新，广西拱桥的跨径从46m跃升到了m，引领了世界拱桥的发展。其中以千斤顶斜拉扣挂合龙松索技术为代表的拱桥建造技术，有效地解决了不搭设支架修建拱桥以及大跨径拱桥多节段吊装的难题，极大地促进了拱桥的发展。当前，以m级钢管混凝土拱桥的设计和成套施工技术为基础，郑皆连院士团队对m级钢管混凝土拱桥的设计和建造技术进行了可行性研究，确定了设计和施工的总体思路和方向，较为详细地研究了拱肋制造、安装和管内混凝土灌注等关键技术。研究结果表明，建造m级的钢管混凝土拱桥已不存在技术门槛。
本文刊载/《桥梁》杂志年第1期总第99期
作者/杜海龙莫昀锦马博彧
作者单位/广西路桥工程集团有限公司
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