石拱橋和混凝土預制塊拱橋的施工探討

王永明 張艷軍

（安陽市公路管理局，河南 安陽455000）

長期以來，拱橋的建造都依賴于搭設拱架進行拱圈的施工，因而大大影響了拱橋向大跨徑發展。但拱橋仍具有向大跨徑發展的強大生命力，關鍵是施工問題。

總的來說，拱橋的施工方法可歸納為兩大類：有支架施工和無支架施工。其中有支架施工方法主要用于石拱橋和混凝土拱橋，也有用于大跨度鋼筋混凝土拱橋的施工中。有支架施工的拱橋，需要在橋位上搭拱架砌筑拱圈石或立模板扎鋼筋和澆筑混凝土。以下主要介紹石拱橋和混凝土預制塊拱橋的施工。

1 拱圈及拱架的放樣

拱圈及拱架的準確放樣，是保證拱橋符合設計要求的基本條件之一。石拱橋的拱石要按照拱圈的設計尺寸進行加工，為了保證尺寸準確，就需要制作拱石樣板。小跨徑圓弧等截面拱圈，因截面簡單，可按計算確定拱石尺寸后，用木板制作樣板，一般不需要實地放出主拱大樣。但大中跨徑懸鏈線拱圈則需要在樣臺上將拱圈按1：1的比例放出大樣，然后用木板或鋅鐵皮在樣臺上按分塊大小制成樣板，并注明拱石編號，以便于加工。主拱圈放樣完畢后，有時還需要在樣臺上放出拱架主要構件的大樣。

樣臺必須保證在施工期間不發生過大變形，便于施工過程中對樣板進行復查。一般可以利用現成的球場或曬坪作樣臺。對于左右對稱的拱圈，為了節省場地，可只放出半孔大樣。常用的放樣方法是直角坐標法。這種方法簡單，易于掌握，所以目前使用最普遍。

2 拱架

拱架是有支架施工建造拱橋必不可少的輔助結構，在拱橋的整個施工期間，用以支承全部或部分拱橋和拱上建筑的重量，并保證拱圈的形狀符合設計要求。因此，要求拱架有足夠的強度、剛度和穩定性。拱橋又是一種施工臨時結構，要求構造簡單，制作容易，節省材料，并能重復使用，以加快施工進度，減少施工費用。

2.1 拱架的構造

在修建拱橋時，可根據橋址的地形、地址情況，材料供應和施工能力，因地制宜地選擇經濟合理的拱架形式。下面就幾種常用的拱架作簡要的介紹。

2.1.1 排架式木拱架。其排架間距小，結構簡單且穩定好，適用于干岸河灘流速小、不受洪水威脅、不通航的河流上的橋孔。

2.1.2 撐架式木拱架。其結構較為復雜，但支點間距可較大，對于跨徑較大且橋墩較高的拱橋，可節省木材并可適當通航。

2.1.3 扇形拱架。它從橋中的一個基礎設置斜桿，并用橫木聯成整體的扇形，用以支承砌筑的施工重量。扇形拱架比撐架式拱架更加復雜，但支點間距可以比撐架式拱架更大些，尤宜在拱度很大時采用。以上三種拱架又稱滿布式木拱架，它通常由拱架上部、卸架設備、拱架下部三個部分組成。

3 拱圈

拱圈是拱橋的主要受力部分，其施工應嚴格按照施工技術程序進行。施工前應按跨徑大小選用如下施工方法：

3.1 施工前的準備工作

拱圈砌筑前，要做的準備工作有：（1）砌筑時的常用工具的混準備：由于拱圈須搗實灰縫和填塞空隙，除使用一般的砌筑工具外，還需增加長插片、擋灰板、長插針、木錘等工具。（2）拱石的清理、編號、排列：粗料石拱石要按設計進行紙上配料，再經過實地放樣制出樣板，然后按樣板開出拱石。（3）石料的清鑿和檢查：粗料石拱石，均應在安防砌筑前用樣板套過，一般可比樣板稍小，但偏心不應超過5mm，并不得有扭曲情況。（4）在拱模上攤放拱石及灰縫大樣：拱圈安砌前在拱模上將每層拱石，包括灰縫的位置用墨線畫在模板上，以防拱圈合龍封頂時封頂石放不下去或灰縫過大。（5）注意立縫的控制：拱圈的立縫須成輻射形，從圓心放射出的輻射線應一致，因此每塊拱石均呈上大下小的形狀。為掌握砌縫的正確位置和方向，砌筑時須用三角形輻射尺控制。（6）砌筑時注意錯縫的規定：粗料石拱石排與排間石塊在底面上錯縫須錯開10cm以上。拱圈較厚時每排拱石可能有數層石塊，此種情況下，排與排向相鄰層砌縫也要錯開10cm以上。

3.2 拱圈的砌筑

修建拱圈，最為重要的是要保證在整個施工過程中拱架受力均勻，變形最小，使拱圈的質量符合實際要求。為此，必須選擇適當的砌筑方法。施工方法的選擇一般根據跨徑大小、構造型式等分別采用。

跨徑在10米以下的拱圈，通常可按拱的全寬和全厚，由兩側拱腳同時對稱地向拱頂砌筑。

跨徑10～15米的拱圈，最好在拱腳預留縫，由拱腳向拱頂按全寬、全厚進行砌筑。

大、中跨徑的拱橋，一般采用分段施工或分環(分層)施工與分段相結合的施工方法。分段施工可使拱架變形比較均勻，并可避免拱圈的反復變形。分段的位置與拱架的受力和結構型式有關，一般應設置在拱架撓曲線有轉折及拱圈彎矩比較大的地方，如拱頂、拱腳及拱架的節點處。對于石拱橋，分段間應預留0.03～0.04米的空縫后設置木撐架，混凝土拱圈則應在分段間設混凝土擋板（端模板），待拱圈砌筑后再用砂漿（或埋入石塊、澆注混凝土）灌縫。拱頂處封拱必須在所有空縫填塞并達到設計強度后才能進行。

當跨徑大、拱圈厚度較大，由多層拱石或預制混凝土塊等組成時，可將拱圈全厚分層，即分環施工。按分段施工法修建好一環合龍成拱，待砂漿或混凝土強度達到設計要求后，再澆注或砌筑上面一環。這樣，第一環拱圈就能起拱的作用，參與拱架共同承受第二環拱圈結構的重力。以后各環節均按照上述工序進行。分層施工，大大減小了拱架的設計荷載，合攏快，施工安全系數高，也節省了拱架。

4 拱橋上部

拱橋上部施工，應在拱圈合攏，混凝土或砂漿達到設計強度的30%后，才能進行。對于石拱橋，一般來說，應不少于合攏后三晝夜。拱上建筑施工，應避免使主拱圈產生過大的不均勻變形。實腹式拱上建筑，應由拱腳向拱頂對稱砌筑。在側墻砌筑好后，再填筑拱腹填料，修建橋面結構后續工程。空腹式拱橋一般是在腹拱墩砌筑完后，隨即卸落拱架，之后再對稱均衡地砌筑拱圈，以免使主拱圈產生不均勻下沉，導致腹拱圈開裂。同時注意在裸拱圈上修建拱上結構的多孔連拱時，更應注意相鄰孔間的對稱均衡施工，以免影響拱圈的質量和安全。

5 拱架拆卸

為使拱架承受的荷載逐漸、平穩地轉移給拱圈，卸架應嚴格按照規定的工序進行。

5.1 卸架常用設備

有簡易木楔、木馬、組合木楔、沙筒等。沙筒由頂心木和金屬筒組成，卸架時將泄沙孔的塞子拔出，將筒中沙子逐步掏出，頂心木緩緩下降，拱架隨之卸下。沙筒是一種應用較廣、安全可靠的設備。

5.2 卸架的技術要求如下

（1）卸架時間。對于跨徑為20米及以下的拱橋應自拱頂合龍后15～20天進行；對于跨徑大于20米的拱橋應自合龍后30天進行；當溫度低于15℃時應適當延長。（2）多孔拱橋卸架應考慮相鄰孔推力的影響，應在相鄰孔拱圈合龍，并達到上述時間后才能進行卸架。（3）卸架不能在裸拱情況下進行，實腹式拱橋應在側墻完工或護拱，砌筑完畢后方可卸架。（4）卸架應分步進行、逐漸均勻降落，每次下降均由拱頂向拱腳對稱進行、逐排完成，第一次完成后又從拱頂開始第二次下降，直至拱架與拱圈完全脫離為止。

6 結語

每座拱橋所采用的施工方法均應按規范進行，才能保證拱橋的質量，從而充分發揮拱橋的效能，進而提高經濟效益、社會效益。

[1]劉士林.向中富.特大跨徑石拱橋研究與實踐,2006.

[2]羅紅.徐君蘭.張永水.大跨RC拱橋有支架施工中的幾個技術問題-重慶交通學院學報,2004(5).