河道高水位条件下满堂支架法施工应用

2017-04-07孙凯华

山东水利 2017年2期

关键词：拱度预拱度满堂

孙凯华

（山东半岛水务发展有限公司，山东莱阳 265200）

河道高水位条件下满堂支架法施工应用

孙凯华

（山东半岛水务发展有限公司，山东莱阳 265200）

无棣县古城城门桥工程，位于护城河主河道上，常年平均水深达3.5m，施工导流难度大，而且4座景观拱桥最大单跨达24m，施工技术难度大，施工工期紧迫。在景观拱桥施工中，由于采用满堂支架法施工技术，克服了传统土胎法瞬时沉降量大、高水位长时间浸泡使整个土胎下沉、起拱度不易控制等工艺缺陷，加快了工程进度，保证了施工质量和景观美观效果，为城门桥工程的按期完成创造了条件。

满堂支架法；跨度；景观拱桥施工

古城城门桥工程位于无棣县老城区古城风景区内，城门桥工程主要包括宜春桥、通衢桥、迎恩桥、镇海桥4座景观拱桥及附属工程。根据护城河水文地质条件，4座拱桥采用满堂支架法施工。

1 工程概况

1.1 拱桥结构形式及内容

宜春桥，位于东城门，结构形式为单孔20.0m钢筋混凝土拱桥，桥长20.0m，桥宽16.0m；通衢桥，位于西城门，结构形式为2.0m×14.0m双孔钢筋混凝土拱桥，桥长31.4m，桥宽16.0m；迎恩桥，位于南城门，结构形式为3.2m+24.0m+3.2m三孔钢筋混凝土拱桥，桥长34.6m，桥宽16.8m；镇海桥，位于北城门，结构形式为7.0m+13.0m+ 7.0m三孔钢筋混凝土拱桥，桥长41.2m，桥宽16.0m。4座景观拱桥荷载等级为公路Ⅱ级。

1.2 地质条件

护城河水流平缓，河道宽度25.0m，常年平均水深达3.5m。河底为黄色亚粘土，层厚0.5～2.0m；主河槽为级配不良砾石及砂混合层，层厚2.0～5.0m。考虑河道地质条件，拱桥桥台采用6.0m×10.0m钢筋混凝土灌注桩承台结构形式，河水对混凝土不具腐蚀性。

1.3 工程施工特点

根据施工现场情况，外调土方填筑2.0m与 7.0m宽两条围堰，其中7.0m围堰兼用作施工道路，基坑按深井降水方式考虑，每座桥打井6口井点降水，并埋设一根Φ1.5m长40.0m钢筋混凝土管疏通河水。宜春桥和迎恩桥主跨达20.0m和24.0m，并且拱圈厚度达0.8m，自重达806.0t和1006.0t，这给堆载预压施工增加了技术难度，且拱桥安全通行和技术标准高、施工工期紧迫。

2 工程施工工艺

2.1 施工方案比选

根据本工程施工特点，对拱桥大跨度拱圈施工考虑了如下两种方案：如果采用传统土胎法施工，具有工艺简单、安全性高、进度较快的优点，但土方需求量大、县城区土方运距远，工程成本高，而且土胎法瞬时沉降量大、高水位长时间浸泡使整个土胎下沉、起拱度不易控制等工艺缺陷，在护城河道水位高和拱桥跨度大、景观效果要求高的情况下，工程质量和工期难以切实保证；如果采用满堂支架法施工，钢管支架和模板可以逐桥周转使用，施工成本相对较低，施工时多点支撑，能够解决沉降和预拱度控制问题，预压时支架反弹量小，混凝土拱圈外观质量和线型也同样容易控制，能够保证工程质量和施工进度，经济有效。经比选，本工程拱桥大跨度拱圈施工采用满堂支架法。

2.2 施工技术措施

满堂支架法施工技术重点是基础处理的承载力控制与堆载预压的起拱度控制。

1）承载力控制。使用挖掘机开挖土方至0.5m高程承台底高程，外调土方换填至1.8m高程，对1.3m厚换填土方使用羊角碾逐层填筑夯实。在基底换填压实的基础上再浇筑20cm厚C20混凝土，进行基底钢性基础处理，以保证满足搭设满堂支架的承载力要求。

2）起拱度控制。满堂支架法主要通过支架堆载预压，根据预压成果合理设置预拱度和混凝土浇筑施工进度控制来实现，其中合理设置预拱度是起拱度控制的关键。预压的目的是检验支架的承受能力，消除非弹性变形，观测支架的弹性变形和非弹性变形数值，通过加、卸载过程观测点数据和对变形曲线的分析，为铺设、调整底模、合理确定和设置4个景观拱桥预拱度提供直接数据支持。

2.3 满堂支架法工艺流程

1）支架搭设。结合各桥基坑地质和水文情况，进行基础钢性处理后搭设钢管支架。采用Φ48mm、长3.5m钢管，扣件连接方式采用双扣件，施工时根据施工需要和规范规定设置斜撑和剪力撑，剪力撑间距按规范规定布置。拱盔架在可调顶托上，方木与钢管在拱盔上按30cm间距交错排放。

2）支架预压。支架经验收合格，模板铺设完成后进行支架预压。采用级配碎石袋装法进行加压，预压结束后将袋装级配碎石就近卸装于两侧桥台进行台背回填，经济实用，既保证了预压效果，又控制了工程造价。预压加载按钢筋混凝土拱圈自重的120%分三次加载，每级加载完成后，按照6h、12h、24h观测3次，相隔24h的预压沉降量观测平均值不大于1.0mm时，认为支架预压已达稳定，可以卸载，卸载后再次测量标高，根据加载前和卸载后的标高计算支架的变形量，作为预拱度设置的依据。

3）模板调整。根据支架预压得到可靠的预拱度参数进行模板调整，模板的调整主要通过可调顶托来实现。

4）混凝土拱圈浇筑。混凝土整个拱圈采取两侧对称、平衡浇筑混凝土，一次浇注完成，以保证满堂支架的受力均衡，是混凝土拱圈浇筑质量的根本控制措施。

2.4 施工中特殊情况处理措施

1）支架加密。南城门迎恩桥拱圈跨度长达24.0m，预压加载重量达1207.0t，按规范标准搭设支架后预压，在二次加载时满堂支架出现不稳定的迹象。经重新核算各项参数后，采用加密满堂支架的方法，立面承重钢管加密25%，剪力撑加密50%，调整加密后重新验收进行支架预压，满堂支架稳定运行，效果良好。

2）地基加固。对于地质条件差、基底土层含水量偏高的东城门宜春桥，采用就地向基底加水泥砂浆、水泥与粘土混合回填夯实的方法，使1.3m厚换填层形成水泥土加固地基层。待水泥土凝固后再浇筑20cm厚C20混凝土，方法简单、经济有效。

2.5 施工质量与景观效果

无棣县古城城门桥工程经检测桥梁混凝土质量，各项指标均符合质量标准，单元工程评定质量为优良，优良率达到95%；4座拱桥的起拱度、外观质量、混凝土的应力应变等参数均达到设计标准。满堂支架法施工工法起到了保证景观拱桥的施工质量和降低工程成本的目的。