1-60 m剛架拱天橋分節段預制拼裝施工總結

王元康

（中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西太原 030024）

1-60 m剛架拱天橋分節段預制拼裝施工總結

王元康

（中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西太原 030024）

剛架拱天橋結構新穎美觀，施工方便，是高速路設計與周邊環境協調，增強景觀效果的首選。對××××高速公路1-60 m剛架拱車行天橋設計理念、施工要點、施工組織、施工方法進行闡述與總結，為今后施工此類橋梁提供一些參考與經驗。

剛架拱天橋 節段預制 拼裝 施工總結

1 前言

××××高速公路是國家高速公路網規劃中的一條重要聯絡線（G7011），是連接我國華中、華南與西北地區便捷的公路通道之一。應業主“充分利用新材料、新技術、新工藝，積極開展節能減排活動，突出生態環保，實現車在路上行，人在畫中游”目標定位，沿線天橋均進行了設計優化，結構形式由原來單一的現澆連續箱梁分別優化為現澆連續梁橋、鋼筋混凝土斜腿剛構橋、異型下承式系桿拱橋、鋼筋混凝土剛架拱橋、飛鳥式中承式拱橋、中承式拱橋。實現了“一橋一景”目標。

2 工程概述

×××車行天橋由原來的現澆混凝土連續箱梁橋優化為1～60 m鋼筋混凝土剛架拱橋。設計荷載：公路-Ⅱ級，橋面寬度：8.5 m，橋梁長度：90.16 m，抗震標準：a=0.05 g。主要工程量：基礎：鉆孔灌注樁 樁徑1 800 mm共444 m，拱座承臺：C30混凝土769.26 m3，上部結構由四榀主拱肋以橫系梁和橋面微彎板聯系而形成整體受力結構，每榀主拱肋由拱腿、實腹段、斜撐、弦桿拼接而成。全橋有拱腿、實腹段、斜撐、弦桿各8片，橫系梁78根，微彎板108塊，簡支跨肋8片。橋位處邊坡高度16 m，跨度60 m。

3 設計要點

本橋上部結構采用1～60 m剛架拱，兩側設置10 m簡支跨。剛架拱的預制構件除實腹段底弧采用二次拋物線外，其余均為直構件。拱腿支座在恒載作用下為鉸接，在活載及附加力作用下為固結，斜撐支座在各種荷載作用下均為鉸接，弦桿支座采用豎直鏈桿的形式，可傳遞垂直力，但允許水平位移及轉動。運營狀態下拱片內力考慮了部分橋面現澆混凝土層共同受力。拱片間設置橫系梁，以加強拱片間橫向穩定。

4 施工要點

（1）本橋采用預制構件，有支架安裝的施工方法。

（2）分段與接頭：除橋面、填平層及部分接頭為現澆混凝土外，其余均為預制混凝土構件，拱腿、斜撐及弦桿為一段預制，實腹段分兩段預制并在拱頂接頭，實腹段與拱腿、弦桿與拱腿、拱頂接頭均為鋼板焊接接頭，其余為鋼筋焊接現澆混凝土接頭。

（3）支架設置：裸肋部分支架原設計為按節點支撐設計，現場施工時改為滿堂支架，設置如下圖：

（4）拱片預拱度按拱頂7.5 cm設置，實腹段按二次拋物線分配，拱腿段按直線分配。

（5）拱腿、斜撐均伸入拱座30 cm，拱腿支座預留凹槽中應設置灌漿槽。安裝拱腿后在灌漿槽底部灌入C40砂漿。此時應注意不使砂漿流入拱腿兩側（兩側填塞硬木），待全橋拼裝完成后，取出硬木再在拱腿兩側灌漿。斜撐支座只需在預留凹槽內鋪墊砂漿，使斜撐底部與支座結合密實，兩側不需灌漿。弦桿支座采用板式橡膠支座。

（6）為保證整體受力，預制拱片凸出部分表面需鑿毛，側面需設齒槽，頂面預埋錨固鋼筋。

5 施工組織及方法

5.1 基礎及下部構造施工

本橋樁基及下部構造優化圖紙下發時，橋位處路基已交驗，邊坡已成型。

樁基施工前首先利用開挖的橋臺基坑土方修筑施工便道和作業平臺，作業平臺10 m寬，順線路方向15 m長，以利于吊車停放并轉運材料為準。

該橋每橋臺設計6根樁基，樁徑1 800 mm，樁長37 m，初由于泥漿池無法設置，采用人工挖孔，后由于樁孔較近，灌樁時出現相鄰樁孔局部坍塌，改為泥漿護壁鉆孔灌注樁，配備兩臺JHL-5t沖擊鉆。樁基灌注采用BSF37.09型混凝土泵車。

橋臺拱座為大體積混凝土，每座設計C30混凝土384.63 m3，采用一次澆注成型，澆筑采用BSF37.09型混凝土泵車一臺。為了防止大體積混凝土內部產生過高溫度引起混凝土開裂，澆筑選在夜間溫度較低時進行，并預埋水循環冷卻管。

樁基鋼筋籠和拱座、臺帽等鋼筋骨架均在橋下路基上鋼筋加工場加工，采用吊車轉運至現場，在現場拼接或綁扎成型。

人員配置上樁基為獨立的專業施工隊伍，兩組人員，每組4人，連續施工。下構專門配置8人，機動人員為16名，為構件預制場施工人員。

樁基2010年3月10日開工，4月17日灌注完成，拱座和臺帽等5月20日完工。

5.2 構件預制施工

設置兩座預制場。拱腿、實腹段、斜撐和弦桿構件較大，預制場設置在互通區較寬的路基上，此處路面水穩層已鋪筑，臺座易設置，各構件設置2個臺座，每臺座循環利用4次。橫系梁和微彎板構件較小，且數量較多，預制場設置在互通區開闊的三角帶內，橫系梁設置6個臺座，微彎板設置9個臺座，相應配置模板。

臺座使用C30混凝土澆筑成型，嚴格按構件形狀設置臺座，由于實腹段內緣線為二次拋物線，嚴格按圖紙所給拱片內緣坐標放樣。臺座頂面水平且抹光，涂模板漆并鋪塑料膜隔離。臺座底面每1 m設置Φ32 mm拉桿孔，拉桿孔采用Φ32 mmPVC管預埋成型。

模板采用竹膠板與方木組合模板，利用上下拉桿和外部短支撐鋼管固定。

由于為預制拼裝結構，各種預埋件位置必須準確，固定必須牢靠。澆筑混凝土前必須每預埋件檢查并記錄。

由于實腹段下緣為曲線，且構件為長細桿件，移運或存放時不得僅使下緣兩端點著地，以免造成跨中彎矩過大而產生開裂。存放采用疊放形式，大構件不超過三層，每層之間墊平整堅固方木。

兩處預制場共配置施工人員20名，其中鋼筋工12名（4名焊工），模板和混凝土工8名，混凝土采用拌和站集中供應。

構件預制從2010年3月10日開始，至7月8日結束。成功預制各種構件218件。

5.3 拼裝施工

支架方案：節點支撐支架與滿堂支架進行了對比，節點支撐支架對支架材料要求高，必須使用型鋼搭設，需要的數量比較多，型鋼與型鋼之間的接頭較多且難處理，而且支架頂操作平臺狹小，不能互相走動。采用碗扣式滿堂支架，工地有大量現成材料，拼裝簡單，支架整體性好，支架頂能連成一片，工人作業平臺寬敞，交通通暢。經過驗算，碗扣式滿堂支架完全能滿足受力要求，所以選擇碗扣式滿堂支架。WJ碗扣為Ф48×3.5 mm鋼管，立桿橫橋向布置為5×90 cm＋2×60 cm＋5 ×90 cm，縱橋向布置為31×90 cm，水平桿步距為120 cm，縱橋向斜撐水平距離360 cm一根，交叉布置，橫橋向設置5道。使用頂托調節標高，構件支撐在縱橫布置的方木上，底層方木為15 cm×15 cm規格，縱向擱置在頂托上，上層方木為10 cm×10 cm規格，橫向擱置在底層方木上，間距25 cm。支架按設計設置預拱度。

吊裝設備選擇：由于天橋優化設計滯后，施工時兩側路基已交驗、邊坡已成型，失去了普通吊裝機械作業平臺，根據構件的吊裝參數（實腹段18.47t，吊裝高度25m，吊裝半徑12m；拱腿16.25t，吊裝高度20m，吊裝半徑15m；弦桿16.99t，吊裝高度25m，吊裝半徑18m），與吊裝公司溝通后選擇160t大型吊車進行拼裝作業，現場再配備1臺25t吊車配合。

機械設備和人員配置：160t汽車吊2臺，25t汽車吊1臺，運梁車1組，指揮組3人（1主2副），交通管制3人，安全員2人，操作工人20人（焊接工10人，定位工4人，雜工6人）。

安裝施工順序：支架搭設完畢后進行靜載預壓，預壓荷載取構件荷載120 %，支架穩定且不再沉降后拼裝構件，拼裝必須兩端對稱施工。

第一步：安裝拱腿。

拱腿起吊后，兩端分別支撐于支座和支架上，調整好拱腿位置和標高，在支座底部灌入C40砂漿，拱腿周圍用硬木填塞，避免砂漿流入拱腿兩側。待全橋完成后，取出硬木，再在拱腿兩側灌注砂漿，達到由鉸結到固結目的。

第二步：安裝實腹段。

實腹段起吊，在支架上與拱腿及拱頂對接好后，電焊拱腿與實腹段及拱頂鋼板接頭，形成裸肋。裸肋形成后必須用倒鏈固定牢靠。焊接前鋼板打磨干凈，鋼板接觸面全范圍焊接。質檢人員必須每接頭檢查。

第三步：安裝裸肋部分橫系梁。

4片裸肋安裝完成后，即安裝拱腿和實腹段的橫系梁。橫系梁預埋的槽鋼與拱片內預埋的槽鋼由角鋼相連焊接。橫系梁位置和標高由支架上木楔調整。焊好后立模澆筑接頭混凝土，接頭處混凝土應提前鑿毛潤濕處理。

第四步：安裝斜撐。

斜撐起吊后，分別支承于斜撐支座和斜撐支架上。斜撐支架為安裝完裸肋橫系梁后，將拱腿后方支架接高而成。斜撐支座只需在預留凹槽內鋪設C40砂漿，使斜撐底部與支座緊密結合，側面不需灌漿。

第五步：安裝弦桿。

弦桿起吊后，分別支承于弦桿支座和大節點上，調整弦桿與斜撐，弦桿與實腹段的接頭位置，先將弦桿與拱腿接合處的鋼板接頭及弦桿與實腹段、弦桿與斜撐接合處的鋼筋接頭焊接，再澆筑各現澆混凝土接頭。

第六步：安裝弦桿部分橫系梁。安裝方法同安裝裸肋橫系梁。

第七步：安裝簡支跨肋。設計上簡支跨肋為預制安裝，現場施工調整為本位搭支架現澆。

第八步：安裝簡支跨橫系梁。

第九步：拆除支架。待接頭混凝土達到設計強度的95 %后，方可拆除支架。拆除支架應對稱、均勻、分級進行。

第十步：安裝微彎板。

安裝前在實腹段及弦桿標出微彎板分塊位置，安裝時應從跨徑兩端向跨中進行，對稱安放，砌縫均為1 cm，板底要座漿。板之間及與肋間的縫要用細石混凝土灌實，板底要用水泥砂漿勾縫。相鄰兩塊微彎板外伸鋼筋單面焊接。

第十一步：鋪設橋面鋼筋，澆筑橋面C40防水混凝土鋪裝層，并利用鋪裝層形成橋面橫坡。

第十二步：進行防撞護欄和渡槽施工。

拼裝施工從2010年7月5日開始，7月20日結束，用時16天。

6 安全防護

項目部要做好每班前安全教育工作，使每位施工人員牢固樹立“安全第一”施工意識。專職安全員全過程監控，及早發現安全隱患，立即整改，將安全隱患消滅在萌芽狀態。

交叉作業，施工期間交安、綠化、路面等多單位交叉作業，交通管制人員要做好交通管理工作。

吊裝作業，堅持“十不吊”，每位施工人員要堅決服從現場指揮人員的指令。

高空作業，現場掛安全網，人員系安全繩、戴安全帽，嚴肅工作紀律，禁止嬉戲打鬧。

7 幾點施工優化

（1）與設計代表溝通后，將微彎板由上下圓弧形改為上平下弧形施工，既方便了預制工作，又使得微彎板鋪設后，橋面平整好進行下道工序施工，且省去了填平層一道工序。

（2）將簡支跨肋由預制拼裝改為現場搭支架現澆施工。簡支跨從承臺以上凈空較小，支架搭設方便，改為現澆施工后可以與其它構件預制施工同步進行，節省了時間。簡支跨肋吊裝高度25 m，吊裝半徑26.9 m，改為現澆后避免了吊裝風險。

（3）將節點支撐支架優化為碗扣式滿堂支架。如果采用節點支撐支架，由于支撐較高，支架將形成細桿結構，對支架的強度和剛度要求較高，普通鋼管搭設很難滿足要求，勢必采用型鋼搭設，一要購買大量材料，加大成本，二是數量較多的型鋼接頭不管采用焊接還是螺栓連接，都很難處理，加大了施工難度。而改為碗扣式滿堂支架，材料工地現成有，搭設又方便，而且整體性好，頂面能形成較寬闊的作業平臺，所以最終選擇此方案。

8 結語

分節段預制拼裝鋼筋混凝土剛架拱天橋施工方便，且可多工序同步進行，施工周期短，結構新穎美觀，受力清晰，整個施工過程對環境破壞較小，施工較環保。因此，這種橋梁結構形式值得在山區高速公路上推廣應用，有不到之處，請專家及同行批評指正。

Summary of the Segmental Precast Construction of the 1-60m Rigid Frame Arch Bridges

WANG Yuan-kang
(No.3 Engineering Corporation Limited of China Railway 12th Bureau Group Co., Ltd. Taiyuan Shanxi 030001 China)

the design concept, the key points of construction, the organization and technology of construction are illustrated and summarized, which can provide references for the similar bridge constructions.

rigid frame arch bridge segmental precast segmental construction summary

A

1673-1816(2014)04-0007-07

2014-10-18

王元康（1977-），男，漢，山西介休人，本科，工程師，研究土木工程。