公路拱橋拱圈施工技術(shù)探討

潘美洲

（含山縣交通局縣鄉(xiāng)公路管理所，安徽含山 238100）

公路拱橋拱圈施工技術(shù)探討

潘美洲

（含山縣交通局縣鄉(xiāng)公路管理所，安徽含山 238100）

結(jié)合馬鞍山市某鋼筋混凝土箱型連拱拱橋來探討雙連拱橋工法特點(diǎn)及施工組織設(shè)計(jì)，提出了雙連拱橋的施工質(zhì)量控制和安全措施。在對(duì)雙連拱橋拱圈底板和中墩受力驗(yàn)算的基礎(chǔ)上提出了一些雙連拱橋施工技術(shù)方法。

雙連拱橋；拱圈；施工技術(shù)

0 前言

拱橋由于有跨越能力大，外形美觀，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工技術(shù)易掌握；同時(shí)拱橋施工能充分做到就地取材，與鋼橋和鋼筋混凝土梁橋相比，可以節(jié)省大量的鋼材、水泥等材料，并且拱橋后期養(yǎng)護(hù)、維修費(fèi)用少，能有效的降低工程造價(jià)，因此在我國(guó)公路橋梁體系中被廣泛應(yīng)用。

馬鞍山市某連拱拱橋?yàn)?×60m鋼筋混凝土箱型連拱拱橋，拱跨下地勢(shì)平坦，兩側(cè)山體地質(zhì)情況良好，有利于拱橋施工。

1 工法特點(diǎn)

（1）采用滿堂式腳手架支立拱架施工，施工方法簡(jiǎn)便，易操作，穩(wěn)定性好，可保證橋梁施工安全。

（2）使用的材料、設(shè)備簡(jiǎn)單，易于采購(gòu)，拱架安裝與拆卸較方便。

（3）施工中采用兩跨拱圈分部分時(shí)段施工，既可保證鋼筋混凝土結(jié)合，又能減少設(shè)備投入，同時(shí)確保施工工序銜接，有利于多個(gè)工作面平行作業(yè)，縮短施工工期，提高工效，有效地降低了工程成本［1］96。

2 適用范圍

本工法適用于橋跨范圍內(nèi)地勢(shì)平坦，無大的河流、溝谷地段的鋼筋混凝土拱橋施工。

3 機(jī)具設(shè)備（見表1）

4 勞動(dòng)組織（見表2）

表1 機(jī)具設(shè)備表

表2 勞動(dòng)組織

5 質(zhì)量控制措施

拱架搭設(shè)完畢后，必須詳細(xì)調(diào)平小橫桿高程，以確保拱軸線位置準(zhǔn)確。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)的施工測(cè)量，施工期間安排專人觀察、觀測(cè)拱架變形情況，以便及時(shí)調(diào)整施工工藝。混凝土施工所用的砂石及水泥材料，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)按規(guī)定頻率進(jìn)行抽檢，以確保混凝土的施工質(zhì)量。嚴(yán)格控制支架模板的強(qiáng)度和剛度，確保拱架的穩(wěn)定［2］98－104。各道工序必須都要有技術(shù)交底，實(shí)行質(zhì)量驗(yàn)收制和質(zhì)量一票否決制。

6 安全措施

嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)安全管理制度和操作規(guī)程，在工地醒目處立安全操作規(guī)定標(biāo)牌，進(jìn)入橋梁高空作業(yè)任何人員必須戴安全帽及安全帶，并且設(shè)置安全網(wǎng)。拱架施工前應(yīng)編制拱架計(jì)算書，經(jīng)監(jiān)理工程師簽字認(rèn)可后方可施工。特種作業(yè)人員必須持證上崗，其他人員也應(yīng)進(jìn)行安全技術(shù)培訓(xùn)和考核。各種機(jī)具設(shè)備應(yīng)有專人檢查維修，嚴(yán)禁違章作業(yè)，夜間施工應(yīng)配足照明設(shè)備。交通路口應(yīng)設(shè)立專門的安全警示牌，施工過程應(yīng)安排專人值班疏導(dǎo)行人及車輛，且于拱架上設(shè)立醒目標(biāo)志。夜間應(yīng)有安全警示燈。架作業(yè)嚴(yán)禁向下拋擲物料，拱架施工中必須有專人觀測(cè)拱架變形情況，以防發(fā)生危險(xiǎn)。

7 施工技術(shù)

本工法的關(guān)鍵技術(shù)，一是對(duì)拱圈中墩不對(duì)稱施工中的施工控制，二是拱圈施工中的線形控制。

7.1 中墩不對(duì)稱施工中的受力驗(yàn)算

由于本橋?yàn)檫B拱拱橋，中墩為重力式C25片石混凝土墩，不設(shè)鋼筋，常規(guī)施工法應(yīng)為兩跨拱圈對(duì)稱澆注施工，而本橋中墩經(jīng)過計(jì)算，可先對(duì)稱施工第一跨拱圈底板，然后再施工第二跨拱圈底板混凝土，中間可不間斷，待底板混凝土施工7d后，按同樣順序施工拱圈肋板和頂板。施工中產(chǎn)生的偏壓對(duì)中墩無不利影響，拱圈分跨澆注計(jì)算書如下。

（1）拱圈底板鋼筋混凝土自重

根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算出拱圈底板每米混凝土為2.66m3（混凝土每方2500kg），底板鋼筋總質(zhì)量為15113.1kg，拱圈跨度為60m（底板長(zhǎng)度為60.104m）。則拱圈底板鋼筋及混凝土每米總重量Q＝（2.66×66.104×2500＋15113.1）×10÷ 60＝75784N＝75.784kN

（2）中墩受力驗(yàn)算

橫向支座反力：VA＝VB＝Q1／2＝75.784×60÷2＝2273.52kN；豎向支座反力：HA＝HB＝1.121÷0.996×VA＝2258.85kN

中間截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：

中間戴面彎矩：MB＝HA×10—VA×0.996＋1.828／2＝21246.08kN.m

作用在中間截面上由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力為

σ1＝MB／WB＝21246.08／（12.813×5.622／6）＝0.314 MPa＜R1＝1.55MPa

根據(jù)以上計(jì)算，完全可以保證本橋單跨拱圈底板混凝土施工中的偏壓不會(huì)對(duì)中墩產(chǎn)生不利影響。同時(shí)在施工中拱圈由拱架支撐，拱架將承受大部分荷載，因此此橋兩跨連續(xù)拱圈完全可以分部不對(duì)稱施工。

7.2 拱架搭設(shè)

搭設(shè)前做好地基處理，保證地基承載力［σ］≥0.2MPa，并沿拱架兩側(cè)修筑臨時(shí)排水溝以防雨水沖刷及浸泡。

根據(jù)拱架計(jì)算排出的立桿間距，進(jìn)行拱架搭設(shè)，搭設(shè)前立管腳應(yīng)墊以不小于0.3m×0.3m的5cm厚木板，立管縱橫間距采用1.0m×1.0m，大橫桿及小橫桿步距1.2m，立桿接頭采用對(duì)接接頭，搭設(shè)過程中應(yīng)先兩側(cè)，后中間，兩側(cè)立桿搭設(shè)時(shí)用線垂檢查立桿的垂直度及相鄰兩桿之間的間距，確保搭設(shè)過程中立桿的垂直度。拱架搭設(shè)至頂部時(shí)，根據(jù)每排立桿的位置計(jì)算出對(duì)應(yīng)位置拱腹線高程，嚴(yán)格控制小橫桿的高程以控制拱圈線型。拱架搭設(shè)初具雛形后，即可進(jìn)行斜撐及剪刀撐加固及拱底小橫桿準(zhǔn)確調(diào)平，橫向剪刀撐每3排立桿加設(shè)1排，斜桿角度45°，順橋向剪刀撐在拱腳至1／4拱跨范圍步距2步，在1／4拱跨至拱頂步距為3步，所說步距以拱腹線處步距為準(zhǔn)，隔孔反向布設(shè)。拱底小橫桿調(diào)平采用全站儀配合水準(zhǔn)儀準(zhǔn)確調(diào)平，誤差控制在± 2cm之內(nèi)，小橫桿及斜撐加固完成即可搭設(shè)弧形鋼管，弧形鋼管橫橋向每50cm一道，完成后在其上鋪設(shè)5cm厚木板，木板寬20cm左右，間隔20cm錯(cuò)開布置，再于其上釘1.2～1.5cm厚竹膠板作為拱圈底模。拱架全部搭設(shè)完畢后，在其兩側(cè)各設(shè)置兩根纜風(fēng)繩以保證其安全。

7.3 拱架預(yù)拱度設(shè)置

拱圈預(yù)拱度主要考慮下列因素：拱圈自重產(chǎn)生的拱頂彈性下沉δ1；拱圈溫度降低與混凝土收縮產(chǎn)生的拱頂彈性下沉δ2；拱架在拱圈荷載作用下的彈性變形；受載后立桿接頭由于擠壓產(chǎn)生的非彈變形及卸落設(shè)備壓縮產(chǎn)生的非彈變形；支架基礎(chǔ)受載后產(chǎn)生的非彈性下沉量。

綜合以上因素計(jì)算出的拱架跨中預(yù)拱度，其余各點(diǎn)按二次拋物線公式＝a［1－4（30－X）2／L2］（X為拱圈橫向坐標(biāo)，L為拱圈高度）進(jìn)行計(jì)算分配，拱架搭設(shè)時(shí)直接計(jì)入小橫桿高程。

7.4 拱箱底、側(cè)模鋪設(shè)

拱圈底模采用5cm厚木板上釘1.2cm厚竹膠板作為底模，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)注意竹膠板縱橫向接縫預(yù)留在木板上，拼縫嚴(yán)密，防止發(fā)生漏漿現(xiàn)象，側(cè)模用小塊鋼模板加工成1.2m的定型模板固定于底模上，接縫處貼雙面膠防止漏漿，支撐用鋼管加固，確保混凝土的處觀質(zhì)量。拱箱底板施工完畢后，箱室內(nèi)模采用建筑用組合小塊鋼模板加10cm×10cm木內(nèi)撐加固，外側(cè)模采用竹膠板、方木及鋼管加固，各箱室之間加強(qiáng)橫橋向聯(lián)結(jié)以增加模板剛度［3］319－321。

肋板施工完畢后，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除箱室內(nèi)模，在各箱室內(nèi)搭設(shè)方木或鋼管小排架，在其上鋪設(shè)小塊鋼模板及竹膠板，再在其上綁扎頂板鋼筋，澆筑頂板混凝土，頂板施工可按橫隔板位置分箱室進(jìn)行，整個(gè)拱圈分五段施工，最后在第2節(jié)及第4節(jié)箱室上預(yù)留天窗，以便拆除內(nèi)模，天窗預(yù)留應(yīng)錯(cuò)開布置，拆除內(nèi)模后采用吊模法封密箱室［4］253。

7.5 鋼筋綁扎及安裝

底模鋪設(shè)完畢經(jīng)測(cè)量檢查高程及軸線滿足設(shè)計(jì)要求后，即可測(cè)量放出拱圈兩側(cè)邊線及各拱肋中線，橫隔板位置線進(jìn)行鋼筋綁扎施工，綁扎從底向頂依次進(jìn)行，頂板鋼筋待肋板施工完畢，搭設(shè)好頂板支架及模板后再進(jìn)行綁扎，綁扎時(shí)應(yīng)再次測(cè)量放線，以控制拱上排架底座預(yù)埋鋼筋位置的準(zhǔn)確［5］。

7.6 拱圈混凝土施工

單跨拱圈混凝土澆注采用分環(huán)分段對(duì)稱澆注，整個(gè)拱圈斷面分成三環(huán)，底板，肋板及頂板，分段分為五段，澆注時(shí)用兩臺(tái)混凝土輸送泵運(yùn)送混凝土由拱腳開始向跨中合攏，混凝土澆注除頂板外，每環(huán)混凝土均需一次連續(xù)施工完成，不留施工縫，合龍溫度應(yīng)控制在10～15℃范圍。

施工過程中應(yīng)用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀隨時(shí)觀測(cè)1／2拱及1／4拱跨處的高程變化及位移變化，以便隨時(shí)撐握施工進(jìn)度及調(diào)整施工順序［6］。

主拱圈施工過程中密切注意天氣變化，為防止下雨影響拱圈施工，施工前首先在拱圈上方搭設(shè)雨棚防止下雨。

8 結(jié)語

本橋單跨拱圈底板混凝土施工中的偏壓不會(huì)對(duì)中墩產(chǎn)生不利影響。在施工中拱圈由拱架支撐，拱架將承受大部分荷載，因此此橋兩跨連續(xù)拱圈可以分部不對(duì)稱施工。根據(jù)拱架計(jì)算排出的立桿間距，進(jìn)行拱架搭設(shè)，立管接頭采用對(duì)接接頭，搭設(shè)過程中應(yīng)先兩側(cè)，后中間，兩側(cè)立管搭設(shè)時(shí)用線垂檢查立管的垂直度及相鄰兩管之間的間距，確保搭設(shè)過程中立管的垂直度。由于拱圈自重較大，為防止拱架拆除時(shí)拱腳開裂，在肋板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)，先松動(dòng)第三段拱圈下拱架，在拱圈頂板混凝土澆注時(shí)拱圈底板、肋板和拱架同時(shí)參與受力。在頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，即可進(jìn)行全部拱架卸落，拱架卸落必須兩跨同時(shí)進(jìn)行，從跨中向兩側(cè)對(duì)稱分階段卸落，卸落時(shí)用水準(zhǔn)儀嚴(yán)格監(jiān)控拱頂及1／4拱跨處的高程變化，遇不正常變化時(shí)應(yīng)立刻停止卸拱。

［1］馬海霞.淺談雙曲拱橋施工［J］.黑龍江交通科技，2010（5）.

［2］張耀祿.江口大跨度雙曲拱橋施工［J］.江西水利科技，1991（2）.

［3］徐秀琴.淺析運(yùn)風(fēng)一級(jí)公路懸鏈線雙曲拱橋施工技術(shù)［J］.山西建筑，2006（14）.

［4］焦生軍.雙曲拱橋病害分析及加固技術(shù)研究［J］.黑龍江科技信息，2010（30）.

［5］王道斌.中承式鋼管混凝土拱橋施工技術(shù)研究［M］.武漢：湖北人民出版社，1995.

［6］范立礎(chǔ).橋梁工程：第二版［M］.北京：人民交通出版社出版，2003..

U448.22

A

1671-8275（2012）03-0110-03

2012-02-06

潘美洲（1971-），男，安徽含山人，含山縣交通局縣鄉(xiāng)公路管理所工程師。研究方向：路橋工程技術(shù)與管理。

文 月