古城墙复建中城门拱圈施工技术

黄胜，孙成伟，叶凯

（江苏南通二建集团有限公司，江苏 南通 226200）

1 基本概况

南京明城墙作为一种文化遗产，是南京作为历史文化名城城市特色的标志性载体，特别是在进行广泛、大规模的城市建设期间，结合现有城市道路以现代工艺恢复性建设拱式城门，在城墙保护过程中兼顾处理保护和开发利用的关系，实现“在保护中创新开发，在开发中促进保护”[1]的目标。

在古城墙恢复性建设中， 城门施工是难度最大的关键部位。城门建设期间要确保地面交通正常通行，这不仅需要确保城门本身施工的安全，还需要妥善解决城门施工对道路交通的影响问题。大部分城门为3 拱拱门构成， 穿越地铁上方的拱门最大，拱宽16 m，拱高15.35 m，拱深8 m。

2 技术特点

（1）城门拱圈内部为钢筋混凝土结构形成的柱墙、梁板结构，外围砌筑石料、城墙砖，拱圈内挂砌拱砖发券，结构安全可靠，满足7 度抗震设防，相比原有古城墙拱圈修复工艺降低了建设成本， 并确保使用安全，经济效益、社会效益和环境效益可观。

（2）拱圈通过型钢贝雷架、满堂脚手架、钢筋拱骨架三种不同的支撑结构组合形成拱圈模板支撑体系。施工操作过程安全，施工速度快，型钢贝雷梁支撑系统1-3 个夜间可组装完成， 不影响道路交通， 拱圈支撑系统及外脚手架在贝雷梁上搭设，整个施工操作面与地面交通完全隔离， 对交通无影响。

（3）拱圈内城砖发券采用挂砌的创新工艺，采用7#镀锌铁丝绑扎在拱板底排钢筋上，保证拱砖稳固。

3 施工工艺

3.1 施工工艺原理

城门拱圈施工工艺原理：在围挡的施工区域内完成城门拱圈基础、拱圈柱墙施工后，搭设型钢贝雷梁支撑架，保证贝雷梁支撑系统下部正常交通与上部施工。在贝雷梁上加上钢管满堂支撑及钢筋拱骨架支撑形成完整的拱圈支撑体系后， 铺设模板，在模板上砌筑拱圈砖及拱圈石，向上施工拱圈钢筋混凝土结构梁板后，进行城墙石砌筑。

3.2 施工工艺流程

施工准备、道路围挡→桩基、承台施工→贝雷梁支架混凝土基础→拱圈组合支撑体系制作安装→铺设模板、 砌筑城门拱砖发券、 安装拱石发券→拱板及城门混凝土结构→城墙石、 城墙砖砌筑→拆除支撑、恢复道路。

3.3 城门拱圈施工操作要点

3.3.1 施工准备

完成各项方案编制， 做好各项施工准备工作，城门处道路按方案保证车辆通行宽度，在城门施工区域内采用彩钢板围挡，高度2.5 m，准备工作完成后方可开工。

3.3.2 桩基与承台施工

桩基一般采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩，不同的地质条件设计有所不同，施工工艺依照桩基工程施工验收规程和技术规程。

对穿越地铁处城门的桩基施工有特殊要求，因地铁两侧设有永久性深搅止水帷幕，城门桩基紧贴地铁止水帷幕，因此桩基成孔采用人工挖孔和水钻孔。紧邻地铁止水帷幕的桩基上半部分采用人工挖孔避免扰动破坏地铁止水帷幕，桩基下部分采用水钻孔成孔。

型钢贝雷架的基础采用钢筋混凝土基础，先进行基础结构受力计算与设计，贝雷架基础混凝土应予路面锚固以防止振动滑移。

3.3.3 拱圈柱墙结构施工

拱圈柱墙结构由设计确定，一般设计为钢筋混凝土结构，施工方法可依据钢筋混凝土施工技术规程和相关验收规范。

3.3.4 组合支撑体系制作安装

（1）贝雷梁支架制作安装

贝雷梁支架由标准贝雷架、贝雷梁、销子、零星新制钢构件组成(图1)，支架系统通过承受荷载及跨度计算选用。一般标准贝雷架、贝雷梁及零星构件可租赁，在工地加工场地进行组装。门架宽度应超出城门拱圈宽度每边至少2.5 m， 用于施工用脚手架搭设。

图1 贝雷梁支撑体系示意

贝雷梁及支墩的安装采用汽车吊吊装。钢架安装就位前提前7 日上报有关部门进行封路吊装，现场所有汽车吊摆放于围挡内，吊运前局部彩钢板围挡进行拆除；对于横向穿越地铁上空的，吊运前必须协调确定地铁部门停电。标准贝雷架逐层吊装，先吊装贝雷架并进行螺栓安装紧固后开始吊装贝雷梁，贝雷梁逐根吊装，并由人工牵引就位。吊装完成后随即进行螺栓安装。每个螺栓安装后，及时用扭矩扳手检查螺栓紧固力是否符合设计要求，符合要求后进行红漆标识。

为确保不影响道路交通，吊装作业一般安排在晚上进行，并做好场地照明，确保安装期间安全。一般6 h 可以完成全部支架吊装固定，若遇特殊情况无法完成， 应在规定时间前30 min 内停止继续吊装，并检查所有螺栓连接点，保证已吊装部分的结构稳定牢固，并不得影响非吊装期间的正常交通。

（2）钢管排架搭设

贝雷梁安装完成后，在钢架上满铺双层木模板进行双重保护，一是确保无物件坠落，二是可以做为支设钢管脚手架的平台。为防止有焊渣和混凝土浆外漏， 在贝雷架及支墩立面同样用20 mm 厚木模板加钢丝进行满面固定。另外，在贝雷梁下部采用密目网或彩条布包裹贝雷梁和支架，对地铁上空的贝雷梁支架必须设置严密的防水设施，一般在双层木模板之间铺设防水卷材，木模板上积水向两侧排疏。

在钢架平台上搭设钢管支撑体系，应从中间向两边外侧同时搭设，满堂排架搭设根据拱圈荷载及施工荷载经过计算确定。钢管排架支撑点必须全部落在贝雷梁支架上的加强弦杆上，一般加强弦杆的间距根据钢管排架的设计间距，沿贝雷梁垂直方向布置。

（3）钢筋拱骨架安装

预制钢筋拱骨架用于拱圈支撑体系的次楞，采用Φ22 钢筋事先焊接而成， 根据拱圈弧度不同预制各种规格，拱骨架安装间距控制在600 mm，中间采用间距100～150 mm 的Φ22 钢筋补足， 为防止拱骨架的倾斜，每根钢筋拱骨架均需与钢管支架的横杆焊接（图2）。

图2 半榀拱圈支模体系示意

（4）模板铺设

木模板直接铺设于钢筋拱骨架上，采用镀锌铁丝固定，模板之间用铁钉钉牢。在模板与钢筋次楞下方垂直与钢筋次楞方向的每根钢管横楞之间设置100 mm×50 mm 木方，用于固定模板，防止模板翘起变形。

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3.3.5 城门拱砖砌筑

拱圈支撑体系完成后， 进行拱圈内拱砖砌筑施工，拱砖直接砌筑于模板上，自低向高，自拱侧向拱顶逐排整砖侧砌， 拱圈城墙砖尺寸为400 mm×200 mm×70 mm。

（1）选砖、加工：首先用事先做好的模块卡量尺寸，挑选规格尺寸较好的砖头，注意贯穿性裂纹、长度大于50 mm 的裂纹以及缺角的砖头不得使用。然后将选好的砖头用Φ6-的钻头在砖的中部钻孔，穿入7#镀锌铁丝，钻孔穿镀锌铁丝的作用是将拱砖固定于上层拱板的钢筋上，如图3 所示。

图3 拱顶发券砖固定示意

（2）弹线：按照测量放线要求，在模板上弹好砌筑墨线。

（3）砂浆拌制：砂浆采用机拌水泥砂浆，强度应不低于M10，砂浆稠度30～50 mm。

（4）砌筑：采用全顺侧砌，上下皮相互错开1/2砖长，灰缝砌成楔形，拱底面灰缝不大于8 mm，拱顶面不大于20 mm。

（5）清灰、勾缝：拱砖发券勾缝在拆除模板支撑体系后进行，勾缝前，清除掉浆、杂物、落灰。将灰缝挂深10～20 mm，不整齐处进行修整，用水喷洒使其湿润，随后进行勾缝。勾缝采用1∶1.5 水泥砂浆，并掺加7%防水剂。勾缝应均匀一致、深浅及厚度相同、搭接平整，不得有丢缝、开裂或粘结不牢的现象。勾缝完毕后，应清扫干净，早期洒水湿润。

3.3.6 拱板与城门混凝土结构施工

拱砖砌筑完成1 d 后， 即可进行拱板钢筋施工，拱板底筋绑扎在拱砖上，绑扎同时将拱砖预留的镀锌铁丝与拱板钢筋扎牢，应逐砖检查不得有松动。

拱板与城门钢筋混凝土结构依据钢筋混凝土施工技术规程和相关验收规范施工。

3.3.7 城墙石砌筑

城墙石及拱顶发券石砌筑依照相关城墙石砌筑操作要点施工。

3.3.8 拆除支撑、恢复道路

拆除支撑分二次进行，第一次先拆除上部分的模板支撑，贝雷梁支撑作为上部结构施工的脚手架搭设平台必须继续保留至完工。

模板支撑的拆除依据钢筋混凝土施工技术规程和相关验收规范。拆除顺序为：钢管排架→钢筋拱骨架→模板。

贝雷架支撑系统拆除前，相应的上部所有工序应全部结束，墙面清洗完成并经过验收合格。拆除前3 d 联系交管部门做好道路的临时封闭，材料的拆除吊运采用汽车吊进行。先拆除原搭设其平台上的钢管脚手架、密目网、扣件、钢管及铺设的木夹板等， 严禁抛扔， 尤其注意不能掉入地铁轨道内，同时将平板上的垃圾打堆。拆除贝雷梁时，依次将贝雷梁滑移到通道口，吊运装车。

4 结语

此城门拱圈施工工艺施工简单、速度快，拱圈支撑系统安装速度快，可以保证拱门内部框架结构与拱门石料砌筑工程交叉施工， 大大降低施工周期，如中华门东、西门，城门均宽14 m、高15.7 m、城门深8 m，施工仅用了60 d 时间。施工安全可靠，可确保施工时不影响道路交通。尤其可确保位于拱圈下部地铁的正常营运安全。拱圈支撑体系采用贝雷梁支架+钢管排架+钢筋拱骨架+铺设木夹板模板组合体系，成本大大降低，贝雷梁支架采用租赁方式， 钢筋拱骨架采用Φ22 钢筋废料焊接而成。采用此城门拱圈体系，不必大兴土木恢复城墙却可以完美地展现古城墙的雄伟气魄， 社会效益及环境效益可观， 做到古城墙保护与开发并重[2]。此为以后类似项目的实施提供一借鉴思路。