中、小跨径现浇拱桥施工工艺

中、小跨径现浇拱桥施工工艺
1 前言
拱桥是我国采用非常广泛的一种桥梁体系。

拱式体系的受力合理,拱式结构在竖向荷载店用下,支承处除产生竖向反力外,还产生水平力,拱圈内主要承受压力。

钢筋混凝土拱桥是中、小跨径拱桥的主要形式,包括钢筋混凝土箱板拱和箱肋拱。

中、小跨径钢筋混凝土拱桥拱圈现浇,需要搭设拱架(支架),进行有支架就地浇注施工。

具体作法是：在拱架(支架)上立模、绑扎钢筋、浇注混凝土拱圈;在拱圈上施工拱上结构和桥面系。

要实现拱桥现浇钢筋混凝土,架立拱架(支架)是关键,而拱架(支架)的种类很多,按结构形式有满堂式、排架式、撑架式、扇形式、桁架式、组合式、叠桁式、斜拉式等,按材料分有木结构、竹结构、竹木混合结构、钢结构、钢木组合结构以及土胎等多种形式
2 适用范围
跨径在16m左右的钢筋混凝土拱桥,具备搭设拱架(或支架)条件的,均适用。

3 施工工艺流程
(1)跨径≤16m拱圈或拱肋施工工艺流程图(见图1)
图1跨径不大于16m拱圈或拱肋施工工艺流程图
4 现浇钢筋混凝士拱桥操作要点地基处理
4.1地基处理
4.1.1原地基检测
参照施工设计图中的水文和地质资料,进行现场核对,如有疑问,采取可靠手段对水深、流速进行实测,对地基土进行检测。

(1)流速:采用流速仪测量,其最大流速在水面以下0.2h(h=水深)处,0.6h为平均
(2)地基承载力标准值:
1)岩石地基(kPa)见表
表1岩石地基分类表
2)砂土、黏性土、素填土按标准贯入度试验锤击数N或轻便触探试验击数N 查表确定地基承载力标准值(见表2、表3、表4)。

按规范,现场试验锤击数应进行修正:
N(N10)=μ-1.645σ
式中μ—现场试验锤击数的平均值
σ—现场试验锤击数的标准差
(3)地基承载力设计值按公式计算:
ƒ=ƒak+Ƞγ(b-3)+ηdγο(d-0.5)
式中f——地基土承载力设计值(kPa),当f<1.1f时,取f=1.1fak;
ƒak——地基承载力标准值(kPa)；
ηb、ηd——地基宽度或埋深的承载力修正系数，按基底下持力层查表5；γ——基底以下土的重度，地下水位以下取有效重度(kN/m3)；
γ0——基底上土的加权平均重度，地下水位以下取有效重度(kN/m3)；b——基础底面宽度b<3m按3m考虑；
d——基础埋置深度，以天然地面算起。

4.1.2制订处理方案
根据核实的水文和地质资料,选择合适的处理方案,一般的方案有：
(1)水中方案
1)打钢管桩,作为支架墩柱基础。

2)采用钢管筒型支墩柱基础。

(2)陆地方案。

1)满堂支架。

原地面承载力满足设计要求:清除草皮→挖台阶→原地面夯实→垫分配方木或清除草皮→原地面夯实→填土压实→垫分配方木。

原地面承载力不满足设计要求:用砂或石粉或水泥土按计算厚度、宽度进行换填并压实检测承载力满足设计要求→垫分配方木
2)撑架式(拱梁式)。

均在孔内设墩柱,将一孔桥的支架(拱架)变为多个小跨,其墩柱基础可采用:钻、挖孔桩扩大基础。

3)采用定型拱架,制式器材拼装拱架:结合拱桥拱座设立拱架支承座,以抵抗竖直和水平分力,可设计为三铰、两铰或无铰拱架。

拱架支承座受竖直、水平力较大,其卸架设备必须进行正规设计。

4.1.3地基处理后检测、评定处理结果
地基处理后进行检测,评定处理结果是否满足施工设计承载力和沉降量的要求。

4.2支架(拱架)搭设
4.2.1支架(拱架)材料选用
根据结构荷载和工程位置、条件、供料来源,可选用竹、木、钢管和各种制式器材作为支架、拱架用材。

4.22支架(拱架)设计与检算
依据建桥材料、跨径大小、结构荷载、桥址环境等进行支架(拱架)施工设计,对结构进行受力分析,对模板、拱盔、横梁木、支架(拱架)各杆件受力进行强度、挠度、稳定性检算,要求所设计的支架结构合理,计算正确,便于拆装。

4.2.3支架(拱架)搭设
支架(拱架)搭设前必须准确放线,调整标高确保支架(拱架)位置准确。

严格按施工设计、各种制式器材要求进行支架(拱架)搭设。

其要求是：地基处理检测合格:基础稳固、支垫平稳;杆件平直,且在使用合格范围之内;数目齐全、紧固;各种构件使用正确,设置齐全,其整体纵、横向稳定性好。

4.2.4支架(拱架)检查与验收
(1)支架搭设前对地基、基础进行检查,对存在问题经过处理复验合格,签字认可。

(2)对来料进行检查、验收,不合格的材料不予验收且不得混用在结构上。

(3)搭设过程检查是否按设计尺寸搭设,是否正确使用各种杆件,连接件是否齐全、紧固,是否有不合格的杆件，搭设方法是否正确,杆件有无遗漏,安全设施是否合格、完善。

(4)支架搭设完毕,按设计拟定检查项目、达到标准、允许误差限值进行列表,逐项对照检查、评定,对存在问题限期整改,经复验合格签字验收后,方可转入下道工序施工。

4.3拱盔安装
4.3.1卸架设备及其安装
为保证拱架(支架)能按设计要求均匀卸落,常用的卸架设备有各种钢管脚手架使用的螺旋型天托、地托、砂筒、木楔、千斤顶等。

支架(拱架)结构设计时,对卸架设备作出设计,并经试验检测合格搭设支架(拱架)时按图精心安装,确保卸架时按设计要求分级卸落量进行卸架,操作灵活。

4.3.2在样台上放大样,制作梳形木
支架(拱架)顶不可能与拱圈腹线一致,而支架(拱架)受力基础会产生沉降支架(拱架)产生弹性和非弹性变形,因此需要按拱圆(拱肋)腹线预拱，在样台上放大样,分段定出拱盔梳型木绘制与立柱、横梁木、卸架设备节点图,精心制作与安装检查各节点标高,并作相应调整,确保拱圈(拱肋)成桥线形。

4.3.3横梁木搭设
(1)检查横梁木进料木材质量和截面尺寸,不合格者不得用于结构上。

(2)铺设横梁木的接头,确保其下方有支点,否则需要采取其他可靠指施予以支顶。

(3)横梁木顶面要求平整,以便铺设模板。

4,3.4标高检查与调整
(1)在梳型木安装后，检查各节点处标高，对其误差进行相应调整。

(2)在横梁木铺设后,按等效荷载对支架(拱架)进行预压,检测地基、支架(拱架)沉降和非弹性、弹性变形值,对各节点进行相应调整,确保拱圈(拱肋)成桥线形。

4.4底模板铺设
按照外露混凝土质量要求,选择制作、铺设模板。

做到铺设支垫牢固,达到表面平整,线条顺直,接缝整齐、密贴、不漏浆。

4.5钢筋工程
4.5.1钢筋的检查与验收
(1)钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格、批号进行检查验收,分类堆存,不得混杂,且挂牌标识。

(2)钢筋在运输过程中,应避免锈蚀和污染。

(3)钢筋在存放加工、使用过程中应下支上盖,避免污染和生锈。

(4)钢筋应具有出厂质量证明书和试验报告单,使用前应抽取试样做力学性能试验。

4.5.2钢筋下料与加工
(1)钢筋下料前应调直和清除污锈。

(2)钢筋下料前应按钢筋设计图和拱圈浇注方案按件名、规格、下料长度、数量和附图列表,经复核无误后交下料施工。

(3)钢筋弯制和末端的弯钩应符合设计,当设计无规定时,应按施工规范的规定加工。

4.5.3钢筋绑扎
(1)拱脚钢筋预埋:设计伸入墩台身中的拱脚钢筋,采用设立型钢支架,定位撑垫,保证钢筋骨架设计位置。

(2)分段浇注的拱圈或拱肋混凝土时,其纵向钢筋接头应安排在设计规定的最后浇注的几个间隔槽内,并应在这些间隔槽浇注混凝土时再连接,纵向钢筋的加工、绑扎必须按此规定执行。

(3)箱形拱圈或拱肋先绑扎底板钢筋,再将预制好的腹板、横隔板与底板钢筋组拼焊接腹板、横隔板的接头钢筋形成拱片后浇注底板和腹板、横隔板接头混凝
土。

待混凝土强度达到设计的75%以上时,安装预制盖板或顶板底模,再绑扎顶板钢筋。

(4)所有钢筋绑扎都必须事前在样板上按纵横筋位置划线标记,均匀设置保护层垫块,按施工规范中钢筋工程的要求进行绑扎作业、检查与验收。

4.6混凝土工程
4.6.1混凝土配合比设计
拱圈或拱肋混凝土配合比应根据桥涵施工规范混凝土和钢筋混凝土工程对原材料的要求、配合比设计的规定以及拱圈或拱肋两端坡度较陡的实际情况,通过设计和试配选定,以满足强度和工作性能的要求,尽可能做到就地取材。

4.6.2混凝土浇注方案设计
混凝土浇注方案设计应满足下列基本原则:
(1)跨径≤16m的混凝土拱圈应按拱圈全宽度从两端拱脚向拱顶对称地连续浇注,并在拱脚混凝土初凝前全部完成。

如预期不能在限定时间内完成,则应在拱脚预留隔缝并最后浇注隔缝混凝土。

1)拱式拱架:宜设置在拱架受力反弯点、拱架节点,拱顶及拱脚处。

2)满布式拱架:宜设置在拱顶、L/4部位、拱脚及拱架节点处
3)各段的接缝面应与拱轴线垂直,各分段点应预留间隔槽,其宽度一般为0.5-1.0m,若安排有钢筋接头时,其宽度尚应满足接头钢筋要求的需要。

4)如预计拱架变形较小,可减少或不设间隔槽,而采取分段间隔浇注
5)分段浇注程序应符合设计要求,应对称于拱顶进行,使拱架变形保持均匀和尽可能的最小,并预先做出设计。

6)分段浇注时,各分段的混凝土应一次连续浇注完毕,因故中断时,应浇注成与拱轴线相垂直的施工缝;如已浇注成斜面,则应凿成垂直于拱轴线的平面或台阶式接合面。

7)间隔槽混凝土浇注:应待拱圈分段浇注完成后且达到75%设计强度时和接合面按施工缝处理后,由拱脚向拱顶对称进行浇注;拱顶和拱脚间隔槽混凝土应在最后封拱时浇注。

8)封拱合龙:合龙温度应符合设计要求,当设计无要求时,宜在接近当地平均温度或5℃时进行;封拱合龙前用千斤顶施加压力的方法调整拱圈应力时,拱圈(含已浇注间隔槽)的混凝土强度达到设计强度。

(3)浇注跨径大的拱圈(拱肋)混凝土。

采用分环、分层、分段法浇注,也可沿纵向分成若干条幅,中间条幅先行浇注合龙,达到设计要求后,再按横向对称,分次浇注合龙其他条幅。

其浇注顺序和养护时间应根据拱架荷载和各环负荷条件通过计算确定,并符合设计和规范要求。

4.6.3混凝土拆模与养护
(1)混凝土拆模
1)侧模板拆除应在混凝土强度能保证其表面及棱角不致因拆模而损坏,一般应在混凝土抗压强度达到2.5MPa时方可拆除。

2)底模板拆除:拱圈底模随同拱架(支架)拆除时一并拆除,其余部位底模应能承受自重和叠加荷载时拆除。

3)芯模应在混凝土强度能保证其表面不发生坍陷和裂缝时,方可拆除。

(2)混凝土养护
1)根据混凝土结构、环境、使用水泥品种、外加剂、混凝士性能制订具体的
养护方案,并应严格执行规定的养护制度。

2)混凝土浇注,应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护,且不得损伤和污染混凝。

3)混凝土面有模板覆盖时,应在养护期间经常保持模板湿润状态。

4)当气温低于5℃时,应覆盖保温,不得进行洒水养护。

5)养护用水与拌和用水相同。

6)混凝土养护时间一般为7d,可根据空气的湿度、温度和水泥品种及掺用外加剂情况,酌情延长和缩短。

每天洒水次数以能保持混凝土表面经常处于湿润状态。

采用塑料薄膜或喷化学浆液养护时,可不酒水。

7)混凝土强度未达到2.5MPa前,不得承受人员、运输工具、模板和其他材料、设备。

4.7卸架要求
(1)应在拱圈(拱肋)全部合龙,间隔槽(缝)混凝土堵塞完毕,其混凝土强度已达设计强度的75%以上时,方可拆除。

卸架程序应按设计规定进行。

(2)卸架要求
1)按事前拟订的卸落程序,分几个循环卸落架,卸落量开始宜小,以后逐渐加大。

2)在纵向应对称均衡卸落,在横向应同时一起卸落,每次卸落量应在卸架设备上作上标记。

3)满布式拱架(支架)卸落时,从拱顶向拱脚依次循环进行挑式拱架在两支座处同时均匀进。

4)拱式拱架在两支座处同时均匀进行。

5)多孔拱桥卸架时,若桥墩允许承受单孔施工荷载,可单孔卸落,否则应多孔同时卸落,或各连续孔分阶段卸落,
6)卸落拱架时,应设专人用仪器观测拱圈挠度和墩台上变位情况并做好记录,另设专人仔细观察是否有裂纹发生。

7)各杆件和联结件随拆随运,小件用箱或桶吊装,不得乱抛乱扔。

4.8拱上结构施工
(1)拱上结构的立柱、横墙的基座,在施工前对其位置和高程进行复测检查,超过容许偏差调整。

(2)拱桥的拱上结构应严格按照设计加载程序进行,使施工过程的拱轴线与设计拱轴线尽量吻合。

如有拱架就先卸拱；
如无设计加载程序,应根据施工验算由拱脚至拱顶均衡、对称加载加载过程,应加强施工监控。

(3)在支架上浇注的上承式拱桥,其拱上结构混凝土浇注应在拱圈及间隔槽混凝土浇注完成且封拱间隔槽混凝土强度达到设计要求强度后进行。

(4)在支架上浇注的拱桥:立柱上端施工缝应设在横梁承托底面上;桥面系的梁和板应尽量同时浇注;两伸缩缝间的桥面板应一次性浇注。

(5)拱上腹拱拱圈施工时,应注意腹拱圈产生的推力对立柱或拱桥的影响,相邻腹板的施工进度应同步.
4.9施工观测与控制
(1)在浇注拱圈和卸架过程中,设专人用仪器配合施工进度随时观测拱圈、拱架的挠度和横向位移,以及墩台变位情况,并详细记录。

如遇异常情况,应及时分析,采取相应措施,必要时调整加载或卸架程序。

(2)大跨度拱桥施工过程中,应配合施工进度对拱圈混凝土等关键受力部位进
行应力监测,并与控制计算相比较,一旦超出允许偏差,应立即进行调整安全没施及安全注意事项。

5 安全控制
5.1安全设施
(1)拱桥下方如遇通航、通车、行人、拱桥施工均应进行封闭式作业,有关防护设施要作出施工设计和拟定安全技术措施,报相关部门批准,确保船舶、车辆、人身安全。

(2)拱圈(拱肋)和拱上结构、拱架(支架)及作业平台的边缘均需设置栏杆,挂安全网,铺设人员通行步板。

5.2安全注意事项
(1)拱桥施工必须确保工程结构、人员、设施安全。

(2)每班开工前检查各种安全设施是否处于完好状态,防护人员是否到岗。

(3)各工种必须按相应操作规程,按章操作,不得违规作业。

(4)拱桥施工,搭设拱架(支架),架上作业,需按高空作业组织施工。

(5)作业人员必须穿戴防护用品,邻岗之间相互照应。

(6)作业场所悬挂安全警示牌。

(7)材料堆放整齐、支垫牢固、设备完好、电源开关装箱上锁。

6 质量控制
(1)拱架(支架)搭设牢固,成形后必须经过检查验收和等效荷载预压。

(2)所有操作必须遵循前述各工序要点进行,全员、全过程控制,上道工序不达标,下道工序不施工。

(3)工程结构外形轮廓清晰顺直,表面平整、光洁,无表面受力裂缝,混凝土达到内实。

(4)现浇钢筋混凝土拱桥质量检测标准见表6。

7 结束语
中、小跨径钢筋混凝土拱桥的施工方法很多,主要根据拱桥结构形式、跨径大小、建桥器材、桥址环境的具体情况而确定,其工序流程基本一致,仅拱圈或拱肋混凝土浇注与跨径大小、拱圈(拱肋)结构有所不同,其关键工序是拱架(支架)搭设,一般均采用满堂支架或撑架式支架,材料采用万能杆件、贝雷片、扣件式钢管脚手架、碗口支架、门式支架与型钢组合而成。