石拱桥和混凝土预制块拱桥的施工探讨

2010-01-01王永明张艳军

中国新技术新产品 2010年13期

王永明张艳军

（安阳市公路管理局，河南安阳455000）

长期以来，拱桥的建造都依赖于搭设拱架进行拱圈的施工，因而大大影响了拱桥向大跨径发展。但拱桥仍具有向大跨径发展的强大生命力，关键是施工问题。

总的来说，拱桥的施工方法可归纳为两大类：有支架施工和无支架施工。其中有支架施工方法主要用于石拱桥和混凝土拱桥，也有用于大跨度钢筋混凝土拱桥的施工中。有支架施工的拱桥，需要在桥位上搭拱架砌筑拱圈石或立模板扎钢筋和浇筑混凝土。以下主要介绍石拱桥和混凝土预制块拱桥的施工。

1 拱圈及拱架的放样

拱圈及拱架的准确放样，是保证拱桥符合设计要求的基本条件之一。石拱桥的拱石要按照拱圈的设计尺寸进行加工，为了保证尺寸准确，就需要制作拱石样板。小跨径圆弧等截面拱圈，因截面简单，可按计算确定拱石尺寸后，用木板制作样板，一般不需要实地放出主拱大样。但大中跨径悬链线拱圈则需要在样台上将拱圈按1：1的比例放出大样，然后用木板或锌铁皮在样台上按分块大小制成样板，并注明拱石编号，以便于加工。主拱圈放样完毕后，有时还需要在样台上放出拱架主要构件的大样。

样台必须保证在施工期间不发生过大变形，便于施工过程中对样板进行复查。一般可以利用现成的球场或晒坪作样台。对于左右对称的拱圈，为了节省场地，可只放出半孔大样。常用的放样方法是直角坐标法。这种方法简单，易于掌握，所以目前使用最普遍。

2 拱架

拱架是有支架施工建造拱桥必不可少的辅助结构，在拱桥的整个施工期间，用以支承全部或部分拱桥和拱上建筑的重量，并保证拱圈的形状符合设计要求。因此，要求拱架有足够的强度、刚度和稳定性。拱桥又是一种施工临时结构，要求构造简单，制作容易，节省材料，并能重复使用，以加快施工进度，减少施工费用。

2.1 拱架的构造

在修建拱桥时，可根据桥址的地形、地址情况，材料供应和施工能力，因地制宜地选择经济合理的拱架形式。下面就几种常用的拱架作简要的介绍。

2.1.1 排架式木拱架。其排架间距小，结构简单且稳定好，适用于干岸河滩流速小、不受洪水威胁、不通航的河流上的桥孔。

2.1.2 撑架式木拱架。其结构较为复杂，但支点间距可较大，对于跨径较大且桥墩较高的拱桥，可节省木材并可适当通航。

2.1.3 扇形拱架。它从桥中的一个基础设置斜杆，并用横木联成整体的扇形，用以支承砌筑的施工重量。扇形拱架比撑架式拱架更加复杂，但支点间距可以比撑架式拱架更大些，尤宜在拱度很大时采用。以上三种拱架又称满布式木拱架，它通常由拱架上部、卸架设备、拱架下部三个部分组成。

3 拱圈

拱圈是拱桥的主要受力部分，其施工应严格按照施工技术程序进行。施工前应按跨径大小选用如下施工方法：

3.1 施工前的准备工作

拱圈砌筑前，要做的准备工作有：（1）砌筑时的常用工具的混准备：由于拱圈须捣实灰缝和填塞空隙，除使用一般的砌筑工具外，还需增加长插片、挡灰板、长插针、木锤等工具。（2）拱石的清理、编号、排列：粗料石拱石要按设计进行纸上配料，再经过实地放样制出样板，然后按样板开出拱石。（3）石料的清凿和检查：粗料石拱石，均应在安防砌筑前用样板套过，一般可比样板稍小，但偏心不应超过5mm，并不得有扭曲情况。（4）在拱模上摊放拱石及灰缝大样：拱圈安砌前在拱模上将每层拱石，包括灰缝的位置用墨线画在模板上，以防拱圈合龙封顶时封顶石放不下去或灰缝过大。（5）注意立缝的控制：拱圈的立缝须成辐射形，从圆心放射出的辐射线应一致，因此每块拱石均呈上大下小的形状。为掌握砌缝的正确位置和方向，砌筑时须用三角形辐射尺控制。（6）砌筑时注意错缝的规定：粗料石拱石排与排间石块在底面上错缝须错开10cm以上。拱圈较厚时每排拱石可能有数层石块，此种情况下，排与排向相邻层砌缝也要错开10cm以上。

3.2 拱圈的砌筑

修建拱圈，最为重要的是要保证在整个施工过程中拱架受力均匀，变形最小，使拱圈的质量符合实际要求。为此，必须选择适当的砌筑方法。施工方法的选择一般根据跨径大小、构造型式等分别采用。

跨径在10米以下的拱圈，通常可按拱的全宽和全厚，由两侧拱脚同时对称地向拱顶砌筑。

跨径10～15米的拱圈，最好在拱脚预留缝，由拱脚向拱顶按全宽、全厚进行砌筑。

大、中跨径的拱桥，一般采用分段施工或分环(分层)施工与分段相结合的施工方法。分段施工可使拱架变形比较均匀，并可避免拱圈的反复变形。分段的位置与拱架的受力和结构型式有关，一般应设置在拱架挠曲线有转折及拱圈弯矩比较大的地方，如拱顶、拱脚及拱架的节点处。对于石拱桥，分段间应预留0.03～0.04米的空缝后设置木撑架，混凝土拱圈则应在分段间设混凝土挡板（端模板），待拱圈砌筑后再用砂浆（或埋入石块、浇注混凝土）灌缝。拱顶处封拱必须在所有空缝填塞并达到设计强度后才能进行。

当跨径大、拱圈厚度较大，由多层拱石或预制混凝土块等组成时，可将拱圈全厚分层，即分环施工。按分段施工法修建好一环合龙成拱，待砂浆或混凝土强度达到设计要求后，再浇注或砌筑上面一环。这样，第一环拱圈就能起拱的作用，参与拱架共同承受第二环拱圈结构的重力。以后各环节均按照上述工序进行。分层施工，大大减小了拱架的设计荷载，合拢快，施工安全系数高，也节省了拱架。

4 拱桥上部

拱桥上部施工，应在拱圈合拢，混凝土或砂浆达到设计强度的30%后，才能进行。对于石拱桥，一般来说，应不少于合拢后三昼夜。拱上建筑施工，应避免使主拱圈产生过大的不均匀变形。实腹式拱上建筑，应由拱脚向拱顶对称砌筑。在侧墙砌筑好后，再填筑拱腹填料，修建桥面结构后续工程。空腹式拱桥一般是在腹拱墩砌筑完后，随即卸落拱架，之后再对称均衡地砌筑拱圈，以免使主拱圈产生不均匀下沉，导致腹拱圈开裂。同时注意在裸拱圈上修建拱上结构的多孔连拱时，更应注意相邻孔间的对称均衡施工，以免影响拱圈的质量和安全。

5 拱架拆卸

为使拱架承受的荷载逐渐、平稳地转移给拱圈，卸架应严格按照规定的工序进行。

5.1 卸架常用设备

有简易木楔、木马、组合木楔、沙筒等。沙筒由顶心木和金属筒组成，卸架时将泄沙孔的塞子拔出，将筒中沙子逐步掏出，顶心木缓缓下降，拱架随之卸下。沙筒是一种应用较广、安全可靠的设备。

5.2 卸架的技术要求如下

（1）卸架时间。对于跨径为20米及以下的拱桥应自拱顶合龙后15～20天进行；对于跨径大于20米的拱桥应自合龙后30天进行；当温度低于15℃时应适当延长。（2）多孔拱桥卸架应考虑相邻孔推力的影响，应在相邻孔拱圈合龙，并达到上述时间后才能进行卸架。（3）卸架不能在裸拱情况下进行，实腹式拱桥应在侧墙完工或护拱，砌筑完毕后方可卸架。（4）卸架应分步进行、逐渐均匀降落，每次下降均由拱顶向拱脚对称进行、逐排完成，第一次完成后又从拱顶开始第二次下降，直至拱架与拱圈完全脱离为止。