三家寨大橋鋼拱架施工技術措施

蒲水山，羅逢東

（湖南弘至工程技術有限公司，長沙 410000）

1 工程概況

三家寨大橋位于六盤水市水城縣玉舍鄉石板箐村，橋梁平面位于直線上，縱面位于豎曲線上。上部結構：主橋為鋼拱架現澆箱梁拱橋，先簡支后橋面連續，拱上設立柱、過渡墩；下部結構：橋臺包含U 臺、簡單臺、擴大基礎，拱座采用擴大基礎。

2 工程技術特點

三家寨大橋位于陡峭山谷之間，受地形限制施工難度較大，左幅溝谷較深，回填難度大，右幅溝谷回填較容易，容易施作施工平臺。根據此施工條件，先施工右幅拱圈，再將該部位的拱圈支架移至左幅，以便組織該部分拱圈的施工作業；拱圈支架采用鋼拱架，安裝采用臨時支架作為定位支撐點，吊車吊裝鋼拱架進行安裝；分環、分段有序組織拱圈混凝土澆筑作業，在現場配套兩臺輸送泵，聯合應用，對稱施工；考慮到質量要求高、工作量較大的特點，必須在施工前進行充分的準備，確保每次混凝土澆筑順利完成。

3 拱圈混凝土澆筑施工工藝

主拱圈混凝土為C40 混凝土，單個拱圈混凝土為676.1 m3。以施工要求為準，由拌和站根據確定的配合比生產混凝土，混凝土罐車裝載并運送至現場，用兩臺輸送泵對稱澆筑。為提高混凝土的密實度，澆筑時采用振動棒振搗密實[1，2]。拱圈的側模和底板外模兩部分均選用優質黑色竹膠板，厚度1.8 cm，內模采用紅色竹膠板。拱圈支架采用懸拼鋼拱架；于拱架背部設40 cm 厚的分配梁，材料采用尺寸為10 cm×10 cm×200 cm 的松木方條，再于該處鋪竹膠板，以形成底模結構，采用三角木調節底板標高。

主拱圈施工環節，遵循的是“對稱、分環、分段”的基本原則，采用懸拼鋼拱架支架法，有秩序地完成混凝土澆筑作業。分兩環施工，各環均為9 段。對于合龍段的設置，在節段1 遠拱腳端頭及節段2 兩端預留50 cm，此部分在其他各節段均澆筑結束后方可施工，以保證拱圈的腹板和底板兩部分結構能夠有效合龍。根據施工進度，待底板腹板合龍且無質量問題后，組織頂板混凝土澆筑作業，此部分依然采取分段的方法（基本思路與腹板澆筑一致），但施工縫與腹板節段施工縫錯開50 cm。

3.1 拱圈現澆支架施工

鋼拱架是現澆施工環節的重要設施，其以三角架和下弦桿為基礎構件，拼裝成型。為保證拱架的穩定性，用φ48.5 mm銷子連接。于支架兩側對稱布置兩組纜風繩，材料均選用的是直徑為1.8 cm 的鋼絲繩，不可出現扭曲、斷裂的情況。三角架上弦桿材料選用的是［16 槽鋼，用［10 號槽鋼作為斜桿，用 6 mm×5 mm 號角鋼豎向支撐，保證結構的穩定性；下弦桿材料方面，縱梁由兩片［16 槽鋼共同組成，連接件采用的是鋼板，尺寸為長52 cm、寬20 cm、高1 cm，共配套9 組鋼拱架。通過6 號角鋼橫連支撐架的應用，實現兩排拱架的穩定連接。

拱架背采用10 cm×10 cm×200 cm 松木方條作為分配梁，按縱向間距40 cm 間距排列，采用三角木調節底模標高。方條上鋪設1.8 cm 厚1.2×1.5 m 大塊優質黑色竹膠板作為底模。鋼拱架橫橋向采用9 組，每組支架之間采用6 號角鋼支撐架進行連接。

安裝鋼拱架前，先在拱腳位置按照設計標高在拱座底面標高下以77.46 cm，組織拱腳基礎的開挖作業，并澆筑C25混凝土，形成30 cm 厚、50 cm 寬的拱腳地梁。為了更為有效地固定［25 槽鋼導軌，在混凝土澆筑期間將反U 形鋼筋準確預埋到位。

澆筑完地梁并固定好［25 槽鋼導軌后，安裝雙拼I20b 工字鋼導梁，按橫向間距63.5 cm 的要求有序將沙箱放置好，檢查沙箱與拱座的位置關系，兩者間留2.8 cm 為宜，該部分采用三角木塞住打緊，每個支座后面并排用三角木塞滿，經過此處理后，確保鋼支座與拱座混凝土不接觸，否則可能出現拱座被壓壞的異常狀況。

3.2 拱圈現澆支架預壓

支架搭設成型后，進入預壓環節，加載物選用的是水箱，并以抽水的方式完成預壓。按拱圈底板、腹板混凝土澆筑質量的1.2 倍進行水的質量控制，即預壓水箱質量為1 172.3×1.2=1 406.8 t，平均為9 個水箱從拱頂往兩側均勻布置，每個水箱重156.3 t，按拱圈底板澆筑順序進行加載，預壓過程中詳細地記錄支架的變形值，以此作為拱圈混凝土底板立模標高預抬值的根據。

3.3 拱圈現澆支架橫移

拱圈鋼拱架計劃左右兩幅共用一套，先施工右幅拱圈，經檢測后，若該部分混凝土的實測強度完全達到設計值，松開支架底端沙筒，使支架下沉，底模脫離拱圈底板，整個支架與拱圈混凝土脫離，松開支架時由拱圈底部正中往兩側、從拱頂往拱腳對稱進行，待模板、支架完全與拱圈混凝土脫離后，采用千斤頂平移整個拱圈支架以及底模至左幅。為了抵消鋼拱架自重產生的水平力，需要準確分析在自重作用下拱腳各支點的支反力，進而合理采取應對措施，其中，最大支反力水平縱橋向、橫橋向、豎向的值分別為4.2 kN、0.7 kN、3.2 kN（4.2 t、0.7 t、3.2 t），故在每組拱架拱腳端三角底部對拉4 根26 mm直徑鋼絲繩（每個支點對拉兩根鋼絲繩），采用10 t 的手拉葫蘆對每根鋼絲繩進行拉緊，使鋼拱架脫離拱座背面，可以自由橫移。

為了能橫移支架，先在沙箱底部安裝兩根I20b 雙拼工字鋼作為支架底橫梁，工字鋼底先安裝開口朝上的［25a 槽鋼作為底部導軌，［25a 槽鋼在澆筑地梁時預埋U 形鋼筋焊接在槽鋼底部使之與地梁連接牢靠。［25a 槽鋼導軌以及C25 混凝土地梁水平布置至左幅拱座，在左幅拱座范圍內采用30 cm 厚、50 cm×70 cm 尺寸的C25 混凝土預制塊支墩進行墊支，使［25a槽鋼導軌與右幅保持水平狀態。C25 混凝土預制塊支墩拱架拱腳每端布置按鋼架橫向長度均布布置3 個。

3.4 拱圈現澆支架拆除

待左幅拱圈混凝土澆筑結束并且該部分的實測強度完全達到設計要求后，拆除拱圈支架，此處由專員操作汽車吊，在安全的前提下拆除。架拆除時，自外向內側先推出一組拱架鋼拱架至拱圈底部，逐組拆除，從拱頂開始向拱腳拆除，全程均做到對稱進行，最后將拱架中間合龍段拆除。

支架下落后先拆除，拱圈箱梁的底模與方條，拆除過程遵守自拱頂向拱腳對稱逐漸拆除的原則。拆除過程中模板以及方條必須采用吊車吊落至平地放置，禁止高空直接拋擲模板或方條等構件[3]。

鋼拱架拆除每次對稱拆除一片鋼架三角架及下弦桿。拆除時，為了保持鋼拱架待拆段的穩定，采用鋼絲繩捆綁拆除相鄰節段至拱圈底部。采用汽車吊帶緊捆被拆鋼拱架三角以及下弦桿，先拆除該節的橫向支撐架，再緩慢松開三角支架接頭銷子，吊帶被拆除支架三角段至平地，分類碼放整齊。

4 鋼拱架支架驗算

考慮底板混凝土澆筑施工條件，驗算此時鋼拱架所受荷載：

1）模板荷載：側面、底模采用1.8 cm 厚黑色竹膠板，重度790 kg/m3；澆筑底板時安裝完底模以及側模：底模重為0.018×847×0.79=12.04 t，兩邊側模重為0.018×77×2×1.68=4.66 t，底部分配梁方條共193 條，總重：0.1×0.1×12×193×0.8=18.5 t。模板加方條合計重：12.04+4.66+18.5=35.2 t。

2）支架自重：單片標準三角架重565 kg，端三角重702 kg；弦桿重為220 kg。單組拱架重為565×18+702×2+220×19=15 754 kg，9 組拱架合計為141.79 t。橫向角鋼連接共計288 個，單個重為27.82 kg，合計重為8.01 t。支架合計為149.8 t。

計算Z向位移結果：

兩端拱腳節段1 澆筑期間的拱架變形，如圖1 所示。分析此時支架的狀態可知，最大下撓值為0.5 cm，相比于“70/1 000=0.07 m”更小，故滿足要求。

圖1 兩端拱腳節段1 澆筑期間的拱架變形情況

工況三，拱頂節段2 澆筑期間的拱架變形，如圖2 所示。分析此時支架的狀態可知，最大下撓值為3.5 cm，相比于“70/1 000=0.07 m”更小，故滿足要求。

圖2 拱頂節段2 澆筑期間的拱架變形情況

工況四，拱腰節段3 澆筑期間的拱架變形，如圖3 所示。分析此時支架的狀態可知，最大下撓值為3.4 cm，相比于“70/1 000=0.07 m”更小，故滿足要求。

圖3 拱腰節段3 澆筑期間的拱架變形情況

5 結語

鋼拱架的拼裝過程是一種懸臂加長過程最終合龍進行結構轉化實現拱架內力重新分配。拼裝過程受溫度、風力等諸多不確定因素影響，為了保證順利合龍需以模型計算為理論支撐與實際情況相互印證，以經驗總結為指導，本文主旨在于研究鋼拱架施工技術，總結經驗教訓，分析支架位移數據，為以后類似工程提供參考。