上承式拱橋拱圈混凝土施工技術(shù)研究

劉靜LIU Jing

（中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司，石家莊 050000）

1 工程概況

夾巖水利樞紐工程北干渠倒虹吸工程，蘭香溝管橋（見圖1）主拱采用懸鏈線無(wú)鉸拱，凈跨100m，矢高20m，矢跨比1/5，箱形拱，拱箱為C50砼箱型拱，拱箱寬8.8m，高2.2m，頂、底板厚30cm，腹板厚40cm?？绾游恢脙砂恫粚?duì)稱“V”型河谷及兩岸斜坡，河谷底部高程1012m，容寬約30m，進(jìn)口岸（河谷右岸）為斜坡帶，地形坡度10°～25°，出口岸1087.5m以下為陡壁，以上為緩坡、臺(tái)地地帶，地形坡度6°～15°，為斜向坡，巖層傾角8°～10°。

圖1 蘭香溝拱橋

2 拱圈澆筑模板設(shè)計(jì)

2.1 拱圈模板設(shè)計(jì)

在建造拱橋時(shí)，首先要搭建拱架。拱架上設(shè)置了若干工字鋼。通過(guò)直接或間接方式將拱圈模板設(shè)置在工字梁上。拱圈模板底部模板與兩側(cè)模板連接，會(huì)形成澆筑槽，在其中澆筑入混凝土便會(huì)形成拱形。然而，在實(shí)際成型的過(guò)程中，由于混凝土在對(duì)邊模產(chǎn)生向外的擠壓力，進(jìn)而影響到側(cè)模板的形態(tài)，甚至影響到混凝土的成型。本文設(shè)計(jì)了一種由底模板、側(cè)模板和限位組件組成的拱環(huán)模板結(jié)構(gòu)。底模直接或間接設(shè)置在工字鋼上；邊模數(shù)為兩個(gè)，兩個(gè)邊模分別設(shè)置在底模上；限位部件沿工字梁長(zhǎng)度方向滑動(dòng)設(shè)置在工字梁上，并可固定在工字梁的任意位置。拱圈模板結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 拱圈模板結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 大坡度密鋼筋混凝土澆筑模板設(shè)計(jì)

拱圈是橋梁的常見構(gòu)成結(jié)構(gòu)，對(duì)于分散橋面的荷載大有益處?；炷凉叭υ跐仓┕r(shí)，有時(shí)需要分層澆筑，即中心線以下的層按拱圈的方向澆筑，中心線以上的部分在硬化后澆筑。由于拱圈上坡度較大，尤其是拱腳，需要設(shè)置頂模，以保持拱圈第一層的形狀。但由于拱圈內(nèi)的鋼骨架是一個(gè)整體，而分層線正好在鋼骨架的中心，頂模必須通過(guò)密集的鋼筋陣列，所以頂模不能使用定型模板。現(xiàn)有的方法是在相鄰兩排鋼筋之間沿分層線插入適當(dāng)寬度的窄板作為模板。但相鄰的窄板間被鋼筋堵住后有縫隙，澆筑時(shí)容易漏水和漏漿，砂漿將掩埋狹窄的木板。如此，不僅狹窄的木板拆除難度極大，客觀上增加了工作難度，使得工作效率降低，還極易損壞窄木板，導(dǎo)致成本增加，浪費(fèi)現(xiàn)象極難避免。

本文設(shè)計(jì)了一種大坡度密實(shí)鋼筋混凝土澆筑模板，模板包括多條柔性填充條、多條分布式壓筋條和至少兩條定型壓條。在兩排鋼筋之間設(shè)置柔性填充條，柔性填充條和它們之間的一排鋼筋擠壓成型，用于填充鋼筋之間的間隙；多個(gè)分配條位于柔性填充條的外側(cè)，與柔性填充條接觸或連接，每個(gè)分配條連接多個(gè)柔性填充條以?shī)A角布置，目的是限制柔性填充條在分布胎圈軸向的位置；至少兩個(gè)定型壓條位于分布?jí)簵l的外側(cè)并與分布?jí)簵l相連，每個(gè)定型壓條與多個(gè)分布?jí)簵l呈夾角排列，以限制分布?jí)簵l在定型壓條的軸向上，然后限制柔性填充條，使柔性填充條的內(nèi)側(cè)形成與待澆混凝土形狀相對(duì)應(yīng)的表面結(jié)構(gòu)；分布?jí)簵l和定型壓條用于與鋼筋連接，將柔性填充筋限制在預(yù)設(shè)位置。（圖3）

圖3 大坡度密鋼筋混凝土澆筑模板示意圖

2.3 拱圈底模板定位裝置設(shè)計(jì)

在橋梁施工過(guò)程中，拱圈模板設(shè)置在拱架上。拱環(huán)模板配有一個(gè)底部模板和兩個(gè)側(cè)模板。底部模板與拱架相連。底部模板和側(cè)模板圍成預(yù)留凹槽，而在凹槽中澆筑混凝土可形成拱形，然而在實(shí)際施工中，由于不可避免的加工和安裝誤差，底模形成的拱形會(huì)有起伏，混凝土的成型必然會(huì)因此受到不利影響。

本文設(shè)計(jì)了一種拱圈底模定位裝置，它包括工字鋼、支撐桿、支架，工字鋼通常不會(huì)只有一條，一般為多條，在拱架上布置工字鋼；多條支撐桿，支撐桿設(shè)置在相鄰的兩根工字鋼上，底部模板設(shè)置在支撐桿上；支架設(shè)置在支撐桿上，支架可以向底部模板移動(dòng)，并固定在任意位置，用于支撐和定位底部模板。底模鋪設(shè)如圖4所示。

圖4 底模鋪設(shè)

3 拱圈混凝土澆筑

拱形環(huán)結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的分段環(huán)結(jié)構(gòu)。拱環(huán)結(jié)構(gòu)始終遵循對(duì)稱結(jié)構(gòu)的原則。施工時(shí)先施工拱趾段，然后施工拱頂段，最后施工中段。由于橋梁拱腳較陡，澆筑混凝土?xí)r，為防止混凝土從座椅上脫落，通常會(huì)采取反壓措施。拱圈的施工不橫向分圈，澆注一次完成。管橋拱圈縱向分為5段，豎向分為2環(huán)。先澆筑出第一個(gè)環(huán)（45cm），注意使其形成一個(gè)環(huán)。達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，澆筑第二環(huán)。自下而上澆注拱腳段，拱頂段的澆注方向?yàn)閺墓叭蓚?cè)向中間方向?qū)ΨQ開展，拱腰段的澆注方向?yàn)閺腖/5位置到2L/5位置。管橋主拱圈板拱混凝土分圈分段澆筑時(shí)，由于跨度小，拱圈混凝土整體收縮徐變??；一次性混凝土澆筑次數(shù)少，分段交替澆筑間隔時(shí)間小。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，沒(méi)有設(shè)置間隔槽。管橋拱圈澆筑順序見圖5。

圖5 渭河管橋拱圈澆筑順序示意圖

混凝土振搗采用50型振搗棒進(jìn)行振搗，由具有振搗經(jīng)驗(yàn)的專人操作。振動(dòng)棒插入下層混凝土中5～10cm，移動(dòng)間距不大于振搗器作用半徑的1.5倍，與側(cè)模保持5～10cm的距離。對(duì)于每個(gè)振動(dòng)部分，每個(gè)振動(dòng)點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間為20～30s。振動(dòng)直到該部分的混凝土密實(shí)，即混凝土不再冒泡，表面出現(xiàn)平整泛漿，防止過(guò)振和漏振?；炷练謨纱问占?，第一次用40cm長(zhǎng)的木搓板進(jìn)行，在混凝土初凝前用鐵鏟清理混凝土。具體如圖6、圖7所示。

圖6 第一層混凝土直條壓模

圖7 第二層混凝土竹膠板壓模

4 拱圈施工技術(shù)控制措施

①鋼筋堆放需距離地面50cm。加工后的鋼筋堆放整齊，并且為防止雨后腐蝕，應(yīng)用彩條覆蓋。應(yīng)嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行鋼筋加工安裝，確保偏差在合理范圍內(nèi)，不超過(guò)規(guī)定范圍。②安裝模板前，應(yīng)確保表面平整，清除表面殘余混凝土，并涂刷混凝土隔離劑，若發(fā)現(xiàn)模板已經(jīng)變形必須及時(shí)采取修整措施。③混凝土的配合比并不是一成不變的，嚴(yán)格按照現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整配合比進(jìn)行攪拌，控制混凝土的水灰比和坍落度，攪拌時(shí)間必須充足，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后調(diào)整坍落度變化；混凝土振搗時(shí)間和插入量嚴(yán)格控制間距，避免異常情況出現(xiàn)，嚴(yán)禁使用禁止工具。④在混凝土澆筑期間，需時(shí)刻注意模板變化情況，尤其是變形情況，若依照監(jiān)測(cè)單位的要求，監(jiān)測(cè)到拱架出現(xiàn)了變形情況，應(yīng)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，加固模板，或者減慢澆筑速度時(shí)，拱架沉降存在異常情況，應(yīng)及時(shí)停止?jié)仓?，待相關(guān)單位查明原因，并批準(zhǔn)可以繼續(xù)澆筑后，才能繼續(xù)完成澆筑工作。⑤嚴(yán)格控制拱圈混凝土厚度，具體措施如下：1）為控制拱圈分層厚度，應(yīng)在模板上畫出拱圈分層厚度標(biāo)高線；2）沿拱橋縱向分段對(duì)稱澆筑，共分為三段，分別為拱腳段、拱腰段和拱頂段，澆筑混凝土?xí)r應(yīng)緩慢，方向?yàn)橛上轮辽希?）混凝土塌落度必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保其在合理合規(guī)的范圍內(nèi)，并且安排專人負(fù)責(zé)監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)異常必須明確禁止入倉(cāng)；4）在模板內(nèi)鋼筋外側(cè)每隔2m設(shè)置一個(gè)壓板，固定在側(cè)模板上，防止混凝土因振動(dòng)塌陷底部?；炷脸跄螅〕鏊闹軌喊濉?）及時(shí)完成混凝土表面收面，具體分兩次進(jìn)行。第一次用40cm長(zhǎng)的木搓板進(jìn)行，混凝土初凝前用鐵鏟完成。

5 結(jié)語(yǔ)

澆筑混凝土?xí)r，采用分層分段澆筑法。分段形式減少了鋼拱架的整體受力，使受力不會(huì)一次增加到極限，不僅如此，分層澆筑的方法還可以降低鋼拱的承載能力，并在第一層混凝土凝固后，澆筑第二層混凝土。首層混凝土在此時(shí)已經(jīng)具備了一定的承載能力，進(jìn)一步降低了鋼拱所受的應(yīng)力，保證了施工過(guò)程中的安全，符合施工高效率和質(zhì)量合規(guī)的原則。同時(shí)系統(tǒng)開發(fā)的拱圈施工模板解決了模板變形、漏漿、拆卸困難等問(wèn)題，為類似工程施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。