預(yù)制鋼管龍骨現(xiàn)澆連拱橋拱圈施工工法

摘要：文章從工法特點、適用范圍、工藝原理等方面介紹了預(yù)制鋼管龍骨現(xiàn)澆連拱橋拱圈施工方法，提出了龍骨鋼管設(shè)計、加工、安裝，支架預(yù)壓與安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)生等操作要點，并依托實際工程，采用傳統(tǒng)的以直帶曲+直拼模板的施工工藝與預(yù)制鋼管龍骨現(xiàn)澆連拱橋拱圈施工方法進(jìn)行對比。結(jié)果表明：預(yù)制鋼管龍骨通過對支架鋼管的預(yù)處理，分階段加工，再運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝，將部分支架搭設(shè)的時間在加工場內(nèi)提前完成，大幅削減了工期；同時鋼管在場內(nèi)預(yù)加工，更容易調(diào)節(jié)弧度，節(jié)省了現(xiàn)場線形調(diào)整工序，大幅減少人工投入。

關(guān)鍵詞：預(yù)制鋼管龍骨；現(xiàn)澆連拱橋；拱圈；施工技術(shù)

中圖分類號：U445.57 A 33 111 4

0 引言

近年來，連拱橋以造型優(yōu)美、造價經(jīng)濟(jì)和結(jié)構(gòu)獨特等優(yōu)勢在世界各地橋梁工程中廣泛應(yīng)用，其具有耐久性好、服務(wù)壽命長的優(yōu)點。由于連拱橋具有極佳的景觀效果，多在具有景觀要求的市政道路或風(fēng)景園林園區(qū)推廣建造。但是，支架現(xiàn)澆的連拱橋拱圈多采用木模板以直代曲的方式，在拱圈成型后，拱底線形出現(xiàn)折點，線形不圓順，若拱橋半徑偏小則折線更為明顯。若采用定制鋼模板，雖能保證線形圓順，但是造價高且材料二次利用率低。因此，為保證連拱橋的拱圈線形，通過采用預(yù)彎處理鋼管構(gòu)件作為模板龍骨，可以更為精確地控制連拱橋拱圈的線形，有效消除現(xiàn)澆混凝土連拱橋拱圈的折角。這種模板拼裝形式，相比原有的直線模板固定方法，組成更復(fù)雜、施工難度更高，為保證拱圈線形并節(jié)約施工時間、人工等成本，需要探索新的施工方法。基于為施工安全提供保證、提高骨架安裝精度、提高施工效率確保工期的目的，本文對預(yù)制鋼管龍骨現(xiàn)澆連拱橋拱圈施工工法進(jìn)行探討。

1 工法特點

（1）采用現(xiàn)澆連拱橋拱圈預(yù)彎鋼管施工工法，施工工序以及吊裝作業(yè)次數(shù)較少，安裝方便，有效節(jié)省工期。

（2）采用現(xiàn)澆連拱橋拱圈預(yù)彎鋼管施工工法僅需要根據(jù)拱圈尺寸定制鋼管龍骨構(gòu)件，模板利用竹膠板自身柔性進(jìn)行彎曲，較傳統(tǒng)定制鋼模板的施工方法，材料使用量大幅度減少。

（3）采用彎管機(jī)加工48.3 mm×3.6 mm鋼管，根據(jù)計算設(shè)計的拱圈線形進(jìn)行彎曲處理，作為支架上層分配梁，較傳統(tǒng)的施工方法能夠更好地保障包括拱圈半徑、凈跨徑以及矢高在內(nèi)的與拱圈線形有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。

2 適用范圍

由于受模板龍骨預(yù)彎鋼管6 m的單根長度以及2 m的搭接長度所限，本工法適用于跨徑≤20 m的景觀拱橋或連拱橋。

3 工藝原理

3.1 工程概況

人高路二期道路工程建設(shè)場地位于重慶龍興片區(qū)，采用城市主干道標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計時速為60 km/h，標(biāo)準(zhǔn)路幅寬度為64 m，采用主線雙向六車道，輔道雙向四車道。

設(shè)計有七連拱橋一座，起訖點樁號為K0+746.500～K0+857.500，橋面寬度為16.5～20 m，跨度布置為7×13 m=91 m，采用普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆，拱圈凈跨為11.5 m，矢高為3.5 m。

3.2 工藝原理介紹

拱圈采用支架現(xiàn)澆澆筑時，支架頂托上方首層龍骨橫向布置方木，間距與立桿縱距相同。頂層模板龍骨采用根據(jù)拱圈線形進(jìn)行加工預(yù)制的48.3 mm×3.6 mm鋼管，上層鋪設(shè)15 mm厚竹膠板，完成支架搭設(shè)后每一跨拱圈自拱腳至拱頂進(jìn)行混凝土澆筑。如圖1所示。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程（圖2）

4.2 操作要點

4.2.1 施工準(zhǔn)備

（1）前期準(zhǔn)備。施工前對圖紙進(jìn)行審核，并對項目管理人員及施工班組進(jìn)行交底，加強全體員工的崗前培訓(xùn)和質(zhì)量教育，提高全體人員的質(zhì)量意識。現(xiàn)場按施工要求組織施工機(jī)械設(shè)備、材料等進(jìn)場。

（2）地基處理。對需要搭設(shè)支架的連拱橋橋跨段下方場地進(jìn)行地基整平處理。

（3）支架搭設(shè)。按照現(xiàn)澆連拱橋拱圈支架方案搭設(shè)支架，安裝前檢查支架有無彎曲、接頭開焊、斷裂等現(xiàn)象，無誤后可實施支架體系的拼裝。

4.2.2 龍骨鋼管設(shè)計

龍骨鋼管采用48.3 mm×3.6 mm鋼管進(jìn)行加工，加工前需根據(jù)拱圈尺寸確認(rèn)龍骨鋼管的定制尺寸。

（1）龍骨鋼管半徑的確認(rèn)。由于龍骨鋼管上方安裝的模板為底模，因此龍骨尺寸的確認(rèn)應(yīng)參考拱圈底部半徑以及鋼管的圓心位置，如圖3所示。

（2）定制長度的確認(rèn)。龍骨鋼管加工長度按照市面上標(biāo)準(zhǔn)48.3 mm×3.6 mm鋼管的6 m長度定制即可。

（3）龍骨鋼管定制的數(shù)量，需保證全跨拱橋的使用要求。

4.2.3 龍骨鋼管加工

龍骨鋼管采用彎管機(jī)進(jìn)行加工。彎管機(jī)工作原理為：電動油泵輸出的高壓油，經(jīng)高壓油管送入工作油缸內(nèi)，高壓油推動工作油缸內(nèi)柱塞，產(chǎn)生推力，通過彎管部件彎曲管子。彎管機(jī)為全自動數(shù)控，操作人員可據(jù)彎管確認(rèn)的尺寸進(jìn)行龍骨鋼管的加工（如圖4所示）。

4.2.4 龍骨鋼管安裝

模板龍骨進(jìn)場后需在現(xiàn)場進(jìn)行試拼，搭接長度按照2 m進(jìn)行控制，試拼完成后測量凈跨徑與矢高是否滿足拱橋尺寸要求。如圖5所示。

通過試拼確認(rèn)鋼管線形與拱圈線形一致后即可安裝模板龍骨。模板龍骨安裝間距及數(shù)量需根據(jù)計算確定，保證混凝土澆筑期間支架穩(wěn)定性。在橫向Ⅰ10工字鋼分配梁上方根據(jù)拱圈線形放置木楔，與工字鋼采用鐵絲綁扎，確保混凝土澆筑期間應(yīng)力有效傳遞，防止工字鋼分配梁在混凝土澆筑期間在水平力作用下傾覆。

4.2.5 龍骨加固

完成龍骨鋼管的安裝后，模板整體龍骨安裝完成。由于混凝土澆筑期間對模板龍骨及支架會產(chǎn)生向內(nèi)側(cè)的水平力，因此下層橫向分配梁需增設(shè)橫向鋼管與支架立桿扣接進(jìn)行加固。

4.2.6 模板安裝

完成模板龍骨安裝后，即進(jìn)行拱圈模板與鋼筋的安裝。拱圈模板安裝前，根據(jù)模板尺寸安裝兩層10 cm×2.5 cm方木，用于釘緊模板。

安裝好用于釘板的方木后，即可安裝拱圈模板。為防止拱圈混凝土澆筑施工期間由于水平推力造成拱頂隆起，拱頂處預(yù)留2 cm左右的模板拼縫，以允許澆筑期間模板水平方向的位移。

4.2.7 支架預(yù)壓與鋼筋安裝

完成支架、模板安裝后，進(jìn)行模板支架的預(yù)壓，加載時要盡量符合澆筑混凝土的狀態(tài)，連拱橋施工即按照澆筑順序自拱底至拱腳加載。按每級加載進(jìn)行底模變形觀測，并作詳細(xì)記錄。分60%、100%、110%三級加載。

鋼筋加工安裝前，需全面核對施工圖紙，確定各種預(yù)制構(gòu)件的鋼筋種類是否正確，認(rèn)真核對鋼筋型號、尺寸及數(shù)量，避免錯誤下料。

4.2.8 混凝土澆筑及養(yǎng)生

采用兩臺泵車自兩側(cè)拱腳向拱頂澆筑，縱橋向澆筑如圖6所示，橫橋向澆筑如圖7所示。

混凝土澆筑完成后，及時覆蓋薄膜進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，待強度達(dá)到90%后即可拆除支架［1］。

5 材料與設(shè)備

現(xiàn)澆連拱橋拱圈預(yù)彎鋼管施工主要機(jī)具設(shè)備見表1。

6 質(zhì)量控制及對比分析

6.1 控制標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《ISO9000質(zhì)量管理體系》，遵照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3650）、《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ 2-2008）、《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》（JGJ 18-2012）、《建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 231-2021）等有關(guān)規(guī)定［2］。

6.2 分析對比

對比項目為依托項目同業(yè)主的某工程三標(biāo)段下的現(xiàn)澆三連拱橋，拱橋設(shè)計參數(shù)為3×14 m，橋面寬度為17 m，采用傳統(tǒng)的以直帶曲+直拼模板的施工工藝。從工法特點、節(jié)約工期和整體線型曲線圓滑美觀進(jìn)行對比，依據(jù)現(xiàn)場實際情況和工程驗收評分為標(biāo)準(zhǔn)。

三標(biāo)段項目拱橋為三連拱橋，拱圈澆筑總工期為77 d，平均單跨澆筑日期約為26 d；工程驗收外在觀感評分為85，橋梁拱圈折角明顯、表面混凝土開裂均有扣分［3］。

依托項目為七連拱橋，拱圈澆筑總工期為93 d，平均單跨澆筑日期約為14 d；工程驗收外在觀感評分為98，橋梁拱圈線型、混凝土外觀質(zhì)量無扣分。

對比發(fā)現(xiàn)，在平均單跨工期上，依托項目平均每跨節(jié)約了12 d；線型外觀上無任何扣分，工程總體質(zhì)量提升。

7 安全措施

（1）遵照《市政工程施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 275-2018）、《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 46-2005）、《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 80-2016）等有關(guān)規(guī)定。

（2）在施工前做好安全技術(shù)交底工作，成立安全管理領(lǐng)導(dǎo)小組，實行安全生產(chǎn)責(zé)任制度［4］。

（3）編制專項安全保證措施方案和生產(chǎn)安全事故緊急預(yù)案。

（4）具體措施：

①施工現(xiàn)場按符合防火、防風(fēng)、防雷、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進(jìn)行布置，并完善布置各種安全標(biāo)識及防護(hù)措施。

②施工現(xiàn)場的臨時用電嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 46-2005）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

③吊車司機(jī)操作必須嚴(yán)格遵循起重吊裝操作規(guī)程，不準(zhǔn)違章作業(yè)，操作前必須有安全技術(shù)交底記錄，并履行簽字手續(xù)。

④各種機(jī)、索具和材料在使用前應(yīng)認(rèn)真檢查，清除發(fā)現(xiàn)的缺陷和隱患。

⑤臨邊、高空作業(yè)必須正確佩戴安全帶，按規(guī)定穿戴防護(hù)用品，如穿軟底鞋、戴安全帽，不能穿皮鞋或塑料硬底鞋作業(yè)，電焊工配備電焊手套和焊接面罩。

⑥進(jìn)行高處作業(yè)時，所有器具必須袋裝吊運，嚴(yán)禁拋扔。高處作業(yè)下方警戒區(qū)設(shè)置應(yīng)符合現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定。

8 環(huán)保措施

（1）嚴(yán)格貫徹執(zhí)行“三標(biāo)一體化”管理體系，遵照《建設(shè)工程施工現(xiàn)場管理規(guī)定》有關(guān)規(guī)定。

（2）制定施工期間環(huán)境保護(hù)措施，做到統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布置、綜合治理、化害為利。

（3）生產(chǎn)生活垃圾、廢水集中處理，并加強施工人員環(huán)保意識培養(yǎng)。

（4）采取有力措施防止施工中的鐵銹、廢料和垃圾等有害物質(zhì)對植被、河流的污染。

9 結(jié)語

相比傳統(tǒng)的以直代曲、直拼模板+拉桿固定的形式，預(yù)制鋼管龍骨通過對支架鋼管的預(yù)處理，分階段加工，再運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝，將部分支架搭設(shè)的時間在加工場內(nèi)提前完成，大幅削減了工期；同時鋼管在場內(nèi)預(yù)加工，更容易調(diào)節(jié)弧度，節(jié)省了現(xiàn)場線形調(diào)整工序，大幅減少了人工投入。

通過預(yù)彎處理鋼管構(gòu)件作為模板龍骨，將橋梁的曲線完美復(fù)刻到現(xiàn)場，能夠更為精確地控制連拱橋拱圈的線形。下層鋼管作為拱圈底部線形控制線，配合工字鋼形成分配梁，有效消除了現(xiàn)澆混凝土連拱橋拱圈的折角，拱橋澆筑成型后的曲線圓滑、順暢。

綜上所述，本文制定的工法減少了施工工期，保證了現(xiàn)澆連拱橋拱圈施工的線形，消除了轉(zhuǎn)角折點，有利于現(xiàn)澆連拱橋的美觀和結(jié)構(gòu)耐久性。

參考文獻(xiàn)

［1］JGJ/T 231-2021，建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］CJJ 2-2008，城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［3］GB 50204-2015，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

［4］JGJ 300-2013，建筑施工臨時支撐結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范［S］.

收稿日期：2022-10-26