某景觀橋現澆拱形箱梁施工技術

杜建文

(太原市市政建設開發中心，山西太原 030012)

1 工程概況

該橋橫跨某公園景觀水系，為景觀性人行橋。在橋位處的規劃景觀河道寬度約為21 m，主跨跨度采用22 m，邊跨懸臂端配重跨度采用7.5 m。

本文將論述該橋型現澆拱形箱梁施工的技術特點和施工管理技術。

2 結構構造

結構剛度大。地基承載力要求低，造型簡潔大方，主梁曲線流暢，腹拱的通透性與拱橋的柔美性兼而有之，視覺上高低錯落接合平順，景觀效果良好。

上部結構采用雙懸臂簡支拱形箱梁形式，跨徑布置為7.5 m+22 m+7.5 m，橋寬4 m，邊跨懸臂端梁高為1.341 m，支點梁高2.5 m，中跨跨中梁高1.2 m;箱梁下緣由直線、圓弧線(半徑為19.875 m)組成，上緣由三段圓弧組成(半徑分別為24.844 m和36.438 m);箱梁立面于中跨跨中對稱;在距離支點2 m和3.8 m的位置各設一個腹孔，腹孔在橫橋向通透;箱梁橫斷面為單箱單室截面，總寬度為4 m，腹板厚度由60 cm變化至40 cm，頂底板厚度為20 cm。懸臂端橫梁厚度為1.2 m，支點處橫梁厚1 m，每個腹孔兩側設有30 cm厚的橫隔梁。

下部構造采用外尺寸4 m×8 m中空墩柱結構接6 m×10 m×1.5 m擴大基礎，墩柱中空部分采用二八灰土填充夯實。

3 施工方法

結合設計特點、現場實際情況，現澆拱形箱梁施工重點、難點主要體現在:

1)支架下擴大基礎的選擇及地基處理方式的選擇。

2)梁底線形的控制，包括預拱度的預設、支架卸落后梁底標高的變化。

3)內模的固定安裝及防止澆筑過程中上浮需采取的施工措施。

4)澆筑方式及澆筑順序的確定。

3.1 地基處理

在填土筑島的圍堰上開挖支架地基處理作業面。清理淤泥粉土挖除清理至粉土層上。采用換填砂礫及下部干插片石等措施提高原地基的承載力。在土基頂面干插80 cm厚干插片石剛性換填層，分層填筑70 cm厚級配碎石墊層振動壓實，級配碎石頂面施作30 cm厚C30混凝土擴大基礎。

3.2 碗扣式腳手架支架搭設

支架設計的合理性將直接影響梁體質量。經計算主跨支架支撐體系按橫橋向間距90 cm、順橋向間距90 cm(一般地段)/60 cm(拱腳實體段)控制，橫桿上下層步距均按60 cm布置。

為保證支架系統的水平剛度和整體穩定性，設置縱、橫向剪刀撐。順橋向及橫橋向均按3.6 m桿件平距布置。在立桿底部、頂部設置可調底座、頂撐，調整高度控制在30 cm內以確保整體立桿自由端的穩定。縱橫向掃地桿固定在距墊鐵塊表面不大于50 cm處的立桿上。

受拱腳線形構造影響，混凝土在初凝前、主拱跨未合龍狀態下，存在縱、橫向水平推力現象。通過布設腳手管水平支撐與主體結構空心墩牢固定位、在立桿上下端口平面處用腳手管水平縱橫向連接固定、布設支架橫橋向滿面剪刀撐(順橋向每隔3個橫桿布置)、布設支架順橋向滿面剪刀撐(橫橋向上按270 cm間距布置)等措施，增強支架整體縱橫向剛度。剪刀撐在腳手架外側交叉成十字形的雙桿，并與地面成45°～60°夾角。

3.3 底模安裝、預拱度設置、支架預壓

懸臂端梁底與中空墩柱頂面11 cm空隙，底模采用1.5 cm厚膠合板+8.5 cm～9.5 cm厚細砂底模，外側模包砂底模防止砂外漏。經檢算砂底模的最大承壓應力僅為65.5 kPa，砂底模承載能力完全滿足均布荷載要求。

碗扣式支架立桿頂托上配木楔縱向鋪設10 cm×15 cm方木粗調拱底線形。為適應拱底線形，拱底圓弧線形部分采用10 cm×15 cm方木彈線及分段下料后組拼、細部調整而成。在縱向方木上以20 cm間距橫向鋪設10 cm×10 cm方木，采用15 mm厚木膠合板作現澆梁底模、腹板的內外側模。縱橫方木、拱底調整木楔間用扒釘釘牢，木膠合板與橫向方木之間均用木螺絲固定。用原子灰堵塞底模縫隙、在拼縫下設置方木以確保拼縫質量。

在支架、模板施工時設置預拱度包括:

1)結構本身需要的預拱度δ0，設計圖中，箱梁中跨預拱度采用二次拋物線向上設置，其中，中跨跨中向上設置1.5 cm;懸臂跨預拱度采用二次拋物線向下設置，懸臂端向下設置1 cm。

2)施工需要的預拱度分:模板、支架承受施工荷載引起的彈性變形δ1;受載后由桿件接頭的擠壓和卸落裝置壓縮引起的非彈性變形δ2;地基在受載后的沉降變形δ3。經計算，中跨跨中向上設置1.8 cm;懸臂跨預拱度采用二次拋物線向上設置，懸臂端向上設置0.5 cm。

將結構設計預拱度與施工預拱度進行疊加，中跨跨中向上設置3.3 cm，采用二次拋物線設置;懸臂端向下設置0.5 cm，按向下的拋物線計算確定。每點預拱度設置按下式分配:

其中，δx為任意點(距離x)的預加高度;δ為總預加高度;L為拱橋跨徑;xv為跨中至任意點的水平距離。因此對于梁底任意一點，其施工控制高程:

其中，H為考慮所有預拱度的拱底標高;H0為未設預拱度的拱底標高。

本橋砂底模及滿堂支架預壓荷載為460 t，按預壓荷載的60%，80%，100%分級加載。預壓材料選用防水礦物袋，利用小型挖掘機人工配合裝入河砂，每袋1 t，利用16 t吊車上的電腦計量控制砂袋重量為1 t，用16 t吊車直接吊裝至拱形箱梁底模上。適當布設小袋裝砂袋(每袋70 kg)，保證上層擺放的預壓砂袋堆碼整齊、穩定。

預壓加載順序與混凝土澆筑順序一致，將砂袋計量后標識并均勻堆碼，預壓砂袋的高度、寬度及堆放的緊密性及預壓荷載重量符合不同部位荷載要求。當順橋向加載時，從橋梁懸臂端及拱腳處開始向跨中對稱進行布載。配備防雨塑料布，將雨水及時引出預壓堆載區域防止浸水增重。預壓袋人工配合吊車吊裝擺放要穩定牢靠，防止多層加載受壓后側向傾斜傷人。

順橋向在箱梁懸臂跨的端頭及跨中、主拱跨跨中、半跨中、拱腳位置處，橫橋向底模橫向布3個點進行觀測。水準測量控制點設置在無沉降的結構物上。

依據分級加載程序，每級布載完成后應每間隔12 h對支架的沉降量進行一次測量，并做好相應的記錄。當各測量點12 h的沉降量的平均值小于2 mm時，進行下一級的加載。當各測量點24 h的沉降量平均值小于1 mm或最初72 h的沉降量平均值小于5 mm時，可認為支架預壓合格。根據測量變形值，在底模上調整預拱度使梁體線形滿足設計要求。

3.4 拱形箱梁支座安裝、鋼筋制安、內外模制安

復測支座下鋼板高程，合格后彈線標注支座中心線。安裝支座并復測高程，保持支座水平。

鋼筋制安分底板、縱向腹板、橫梁、腹拱、頂板等部位鋼筋按順序施工。綁扎前先對軸線控制位置進行復核校正。鋼筋接頭采用搭接電弧焊，接頭長度區段內受力鋼筋接頭符合規范要求。

縱橫梁骨架施焊順序由中到邊對稱進行，相鄰焊縫采用分區對焊跳焊。對于后續安裝相互交叉影響的部位，將產生影響的鋼筋安排在后期現場成型前安裝。

腹板豎肋及頂板橫肋采用10 cm×10 cm方木，分段通長布置，間距30 cm。橫肋采用腳手管通長布置，橫肋與內模通過Φ16拉筋固定，拉筋間距按45 cm設置。頂板采用腳手管內支撐撐頂牢固。內模制作不得存在負誤差。

箱體腹拱面板后內模橫帶采用4 cm×7 cm方木@10 cm，拱頂部分細部劃圓弧形線形成圓拱。內模橫帶內支撐采用Φ28鋼筋加工成閉合支撐架間距20 cm順橋向擺放。將通長腳手管穿入鋼筋支撐架內對腹拱內模進行限位與固定。

內模通過分節預制成型后進行吊裝組合而成，安裝前四周包裹塑料布以利拆模。內模緊固采用φ16對拉螺栓及腳手架加固支撐，在底模上布置馬凳筋并縱橫向鋪設方木，腳手架立桿底托安置其上，用鋼管加固以保證模板整體穩定性。底模為敞開式布置，隨拱腳混凝土向跨中澆筑及時封閉固定內模底模。在兩側底梗角加設15 cm的木膠板壓板，用限位鋼筋鉤頭固定壓板，另一端焊接在底板鋼筋上，以減少混凝土對內模產生的上浮壓力。同時通過在外模頂拉桿上設置豎向壓桿(每道頂拉桿上布置2個豎向壓桿)，防止內模在澆筑過程中移位。

4 拱形箱梁現澆混凝土施工

采用泵車泵送混凝土進行澆筑。拱形箱梁豎向采用一次性分層澆筑，混凝土分層澆筑厚度按30 cm～35 cm控制下料速度，澆筑時分底板、腹板、頂板按分層、逐層、對稱的原則施工。豎向先澆筑底板，從每箱的腹板下料，在底板初凝前澆筑腹板下梗角、腹板，最后按序澆筑頂板。合理控制分層下料、振搗，混凝土澆筑應按照次序，逐層連續澆筑振搗。

以兩個懸臂端及拱腳地段作為起始端同步展開，橫橋向按對稱、平衡、均勻的原則進行全斷面的混凝土澆筑。順橋向則按縱向分段、水平分層、對稱的方式由兩端墩頂懸臂端、拱腳地段同時對稱向跨中拱頂方向澆筑，在跨中主拱拱頂處合龍澆筑完成。

在振搗過程中，對內外模板支撐情況檢查，安排專人負責觀察模板、鋼筋、預埋件，用小錘敲擊內外模板、底梗角模板，聽聲確認混凝土的密實情況，對存在空響的部位加強振搗，確保混凝土的密實性。設專人對支架變形、沉降等情況進行監測記錄，有異常變形隨時預警，監測點的設置同支架預壓時測量點的布置相同。當發現豎向桿件跨中彎曲值大于3 mm、沉降值大于3mm、異常聲響等情況時，撤離現場所有施工人員，停止混凝土澆筑，檢查支架，分析原因，在未危及支架穩定和人員安全的情況下，對支架采取加固措施;存在支架失穩的可能情況下，想辦法對支架進行卸載。

根據頂板標高控制點拉線進行收面，刮尺收平、鏝刀收光。外露頂板混凝土接近初凝時，人工二次收面。初凝后混凝土表面覆蓋塑料薄膜。

5 拆除卸架

混凝土強度達到100%、彈性模量不低于90%時方可落架拆卸。落架前先行拆除懸臂端1.5 cm厚覆膜光面膠合板+8.5 cm～9.5 cm厚細砂底模，保證梁底11 cm凈空。拆除卸架應按以跨中為中心，對稱、緩慢、均勻進行，先拆卸跨中拱頂部分，后從跨中向拱腳處自上而下依次逐漸卸架。支架拆除程序由上而下，按層按步拆除。

6 結語

該景觀橋梁突破了傳統的實腹式拱構造形式，采用近年來廣泛應用的簡支箱形截面構造，較好地突破了一般拱橋水平推力大、地基承載要求高導致工程造價較大的缺點，造型比較新穎、美觀，具有良好的受力性能和合理的經濟技術指標，并具有廣闊的應用前景。