公路拱桥拱圈施工技术探讨

潘美洲

（含山县交通局县乡公路管理所，安徽含山 238100）

公路拱桥拱圈施工技术探讨

潘美洲

（含山县交通局县乡公路管理所，安徽含山 238100）

结合马鞍山市某钢筋混凝土箱型连拱拱桥来探讨双连拱桥工法特点及施工组织设计，提出了双连拱桥的施工质量控制和安全措施。在对双连拱桥拱圈底板和中墩受力验算的基础上提出了一些双连拱桥施工技术方法。

双连拱桥；拱圈；施工技术

0 前言

拱桥由于有跨越能力大，外形美观，构造简单，施工技术易掌握；同时拱桥施工能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土梁桥相比，可以节省大量的钢材、水泥等材料，并且拱桥后期养护、维修费用少，能有效的降低工程造价，因此在我国公路桥梁体系中被广泛应用。

马鞍山市某连拱拱桥为2×60m钢筋混凝土箱型连拱拱桥，拱跨下地势平坦，两侧山体地质情况良好，有利于拱桥施工。

1 工法特点

（1）采用满堂式脚手架支立拱架施工，施工方法简便，易操作，稳定性好，可保证桥梁施工安全。

（2）使用的材料、设备简单，易于采购，拱架安装与拆卸较方便。

（3）施工中采用两跨拱圈分部分时段施工，既可保证钢筋混凝土结合，又能减少设备投入，同时确保施工工序衔接，有利于多个工作面平行作业，缩短施工工期，提高工效，有效地降低了工程成本［1］96。

2 适用范围

本工法适用于桥跨范围内地势平坦，无大的河流、沟谷地段的钢筋混凝土拱桥施工。

3 机具设备（见表1）

4 劳动组织（见表2）

表1 机具设备表

表2 劳动组织

5 质量控制措施

拱架搭设完毕后，必须详细调平小横杆高程，以确保拱轴线位置准确。加强现场的施工测量，施工期间安排专人观察、观测拱架变形情况，以便及时调整施工工艺。混凝土施工所用的砂石及水泥材料，实验室应按规定频率进行抽检，以确保混凝土的施工质量。严格控制支架模板的强度和刚度，确保拱架的稳定［2］98－104。各道工序必须都要有技术交底，实行质量验收制和质量一票否决制。

6 安全措施

严格执行各项安全管理制度和操作规程，在工地醒目处立安全操作规定标牌，进入桥梁高空作业任何人员必须戴安全帽及安全带，并且设置安全网。拱架施工前应编制拱架计算书，经监理工程师签字认可后方可施工。特种作业人员必须持证上岗，其他人员也应进行安全技术培训和考核。各种机具设备应有专人检查维修，严禁违章作业，夜间施工应配足照明设备。交通路口应设立专门的安全警示牌，施工过程应安排专人值班疏导行人及车辆，且于拱架上设立醒目标志。夜间应有安全警示灯。架作业严禁向下抛掷物料，拱架施工中必须有专人观测拱架变形情况，以防发生危险。

7 施工技术

本工法的关键技术，一是对拱圈中墩不对称施工中的施工控制，二是拱圈施工中的线形控制。

7.1 中墩不对称施工中的受力验算

由于本桥为连拱拱桥，中墩为重力式C25片石混凝土墩，不设钢筋，常规施工法应为两跨拱圈对称浇注施工，而本桥中墩经过计算，可先对称施工第一跨拱圈底板，然后再施工第二跨拱圈底板混凝土，中间可不间断，待底板混凝土施工7d后，按同样顺序施工拱圈肋板和顶板。施工中产生的偏压对中墩无不利影响，拱圈分跨浇注计算书如下。

（1）拱圈底板钢筋混凝土自重

根据设计计算出拱圈底板每米混凝土为2.66m3（混凝土每方2500kg），底板钢筋总质量为15113.1kg，拱圈跨度为60m（底板长度为60.104m）。则拱圈底板钢筋及混凝土每米总重量Q＝（2.66×66.104×2500＋15113.1）×10÷ 60＝75784N＝75.784kN

（2）中墩受力验算

横向支座反力：VA＝VB＝Q1／2＝75.784×60÷2＝2273.52kN；竖向支座反力：HA＝HB＝1.121÷0.996×VA＝2258.85kN

中间截面抗弯强度验算：

中间戴面弯矩：MB＝HA×10—VA×0.996＋1.828／2＝21246.08kN.m

作用在中间截面上由弯矩产生的拉应力为

σ1＝MB／WB＝21246.08／（12.813×5.622／6）＝0.314 MPa＜R1＝1.55MPa

根据以上计算，完全可以保证本桥单跨拱圈底板混凝土施工中的偏压不会对中墩产生不利影响。同时在施工中拱圈由拱架支撑，拱架将承受大部分荷载，因此此桥两跨连续拱圈完全可以分部不对称施工。

7.2 拱架搭设

搭设前做好地基处理，保证地基承载力［σ］≥0.2MPa，并沿拱架两侧修筑临时排水沟以防雨水冲刷及浸泡。

根据拱架计算排出的立杆间距，进行拱架搭设，搭设前立管脚应垫以不小于0.3m×0.3m的5cm厚木板，立管纵横间距采用1.0m×1.0m，大横杆及小横杆步距1.2m，立杆接头采用对接接头，搭设过程中应先两侧，后中间，两侧立杆搭设时用线垂检查立杆的垂直度及相邻两杆之间的间距，确保搭设过程中立杆的垂直度。拱架搭设至顶部时，根据每排立杆的位置计算出对应位置拱腹线高程，严格控制小横杆的高程以控制拱圈线型。拱架搭设初具雏形后，即可进行斜撑及剪刀撑加固及拱底小横杆准确调平，横向剪刀撑每3排立杆加设1排，斜杆角度45°，顺桥向剪刀撑在拱脚至1／4拱跨范围步距2步，在1／4拱跨至拱顶步距为3步，所说步距以拱腹线处步距为准，隔孔反向布设。拱底小横杆调平采用全站仪配合水准仪准确调平，误差控制在± 2cm之内，小横杆及斜撑加固完成即可搭设弧形钢管，弧形钢管横桥向每50cm一道，完成后在其上铺设5cm厚木板，木板宽20cm左右，间隔20cm错开布置，再于其上钉1.2～1.5cm厚竹胶板作为拱圈底模。拱架全部搭设完毕后，在其两侧各设置两根缆风绳以保证其安全。

7.3 拱架预拱度设置

拱圈预拱度主要考虑下列因素：拱圈自重产生的拱顶弹性下沉δ1；拱圈温度降低与混凝土收缩产生的拱顶弹性下沉δ2；拱架在拱圈荷载作用下的弹性变形；受载后立杆接头由于挤压产生的非弹变形及卸落设备压缩产生的非弹变形；支架基础受载后产生的非弹性下沉量。

综合以上因素计算出的拱架跨中预拱度，其余各点按二次抛物线公式＝a［1－4（30－X）2／L2］（X为拱圈横向坐标，L为拱圈高度）进行计算分配，拱架搭设时直接计入小横杆高程。

7.4 拱箱底、侧模铺设

拱圈底模采用5cm厚木板上钉1.2cm厚竹胶板作为底模，铺设时应注意竹胶板纵横向接缝预留在木板上，拼缝严密，防止发生漏浆现象，侧模用小块钢模板加工成1.2m的定型模板固定于底模上，接缝处贴双面胶防止漏浆，支撑用钢管加固，确保混凝土的处观质量。拱箱底板施工完毕后，箱室内模采用建筑用组合小块钢模板加10cm×10cm木内撑加固，外侧模采用竹胶板、方木及钢管加固，各箱室之间加强横桥向联结以增加模板刚度［3］319－321。

肋板施工完毕后，强度达到设计要求后，拆除箱室内模，在各箱室内搭设方木或钢管小排架，在其上铺设小块钢模板及竹胶板，再在其上绑扎顶板钢筋，浇筑顶板混凝土，顶板施工可按横隔板位置分箱室进行，整个拱圈分五段施工，最后在第2节及第4节箱室上预留天窗，以便拆除内模，天窗预留应错开布置，拆除内模后采用吊模法封密箱室［4］253。

7.5 钢筋绑扎及安装

底模铺设完毕经测量检查高程及轴线满足设计要求后，即可测量放出拱圈两侧边线及各拱肋中线，横隔板位置线进行钢筋绑扎施工，绑扎从底向顶依次进行，顶板钢筋待肋板施工完毕，搭设好顶板支架及模板后再进行绑扎，绑扎时应再次测量放线，以控制拱上排架底座预埋钢筋位置的准确［5］。

7.6 拱圈混凝土施工

单跨拱圈混凝土浇注采用分环分段对称浇注，整个拱圈断面分成三环，底板，肋板及顶板，分段分为五段，浇注时用两台混凝土输送泵运送混凝土由拱脚开始向跨中合拢，混凝土浇注除顶板外，每环混凝土均需一次连续施工完成，不留施工缝，合龙温度应控制在10～15℃范围。

施工过程中应用两台水准仪随时观测1／2拱及1／4拱跨处的高程变化及位移变化，以便随时撑握施工进度及调整施工顺序［6］。

主拱圈施工过程中密切注意天气变化，为防止下雨影响拱圈施工，施工前首先在拱圈上方搭设雨棚防止下雨。

8 结语

本桥单跨拱圈底板混凝土施工中的偏压不会对中墩产生不利影响。在施工中拱圈由拱架支撑，拱架将承受大部分荷载，因此此桥两跨连续拱圈可以分部不对称施工。根据拱架计算排出的立杆间距，进行拱架搭设，立管接头采用对接接头，搭设过程中应先两侧，后中间，两侧立管搭设时用线垂检查立管的垂直度及相邻两管之间的间距，确保搭设过程中立管的垂直度。由于拱圈自重较大，为防止拱架拆除时拱脚开裂，在肋板混凝土强度达到设计时，先松动第三段拱圈下拱架，在拱圈顶板混凝土浇注时拱圈底板、肋板和拱架同时参与受力。在顶板混凝土强度达到设计要求时，即可进行全部拱架卸落，拱架卸落必须两跨同时进行，从跨中向两侧对称分阶段卸落，卸落时用水准仪严格监控拱顶及1／4拱跨处的高程变化，遇不正常变化时应立刻停止卸拱。

［1］马海霞.浅谈双曲拱桥施工［J］.黑龙江交通科技，2010（5）.

［2］张耀禄.江口大跨度双曲拱桥施工［J］.江西水利科技，1991（2）.

［3］徐秀琴.浅析运风一级公路悬链线双曲拱桥施工技术［J］.山西建筑，2006（14）.

［4］焦生军.双曲拱桥病害分析及加固技术研究［J］.黑龙江科技信息，2010（30）.

［5］王道斌.中承式钢管混凝土拱桥施工技术研究［M］.武汉：湖北人民出版社，1995.

［6］范立础.桥梁工程：第二版［M］.北京：人民交通出版社出版，2003..

U448.22

A

1671-8275（2012）03-0110-03

2012-02-06

潘美洲（1971-），男，安徽含山人，含山县交通局县乡公路管理所工程师。研究方向：路桥工程技术与管理。

文 月