小跨径上承式连拱桥现浇混凝土拱圈施工技术全解

小跨径上承式连拱桥现浇拱圈施工技术王喜军（镇江市官塘新城路网工程A4标）摘要：四明湖是镇江市配套新城开发建设，为美观而规划和新建开挖的人工景观湖，景观湖上设计了一座上承式5跨连拱景观桥。

该座景观桥在上部结构施工时，采用的拱部现浇支撑分配梁及钢筋安装工艺和方法与其它类似拱桥施工略有不同，在本桥施工中应用的比较成功。

关键词：小跨径连拱桥现浇拱圈施工技术一、工程概况及技术标准1.1工程概况四明湖桥位于拟建四明河路跨越四明湖段，该桥是四明湖的一处景观亮点，既要满足功能需要，又要成为一座适合周边环境的景观桥梁。

桥梁设计采用具有现代气息的上承式5跨连拱桥结构形式作为本桥的桥型，跨径组合为9.9+13+16+13+9.9m；桥梁设计宽度：3.0m人行道+4.0m非机动车道+3.0m绿化带+15.0m机动车道+3.0m绿化带+4.0m非机动车道+3.0m人行道，总宽度35.0m。

桥墩采用混凝土实体桥墩；桥台为U型重力式桥台，侧墙长5.5m；基础为群桩基础，桩基为直径1.2m嵌岩桩。

本桥上部结构为上承式连续板拱桥。

拱腹线采用二次抛物线，净矢高第三跨最大，纵桥向向两侧依次降低。

拱板厚度根据跨径的不同设置不同，第一、五跨跨径9.9米，拱板厚度为0.3m；第二、四跨跨径13米，拱板厚度为0.4m，第三跨跨径为16米，拱板厚度为0.5m；拱板横桥向不设置横坡。

图1.1桥跨布置图图1.2断面构造图侧墙及内墙设置在拱圈上，根据桥面纵坡调整其标高，其上部为行车道板，侧墙顶部纵、横向坡度与桥面坡度一致。

侧墙及内墙采用钢筋混凝土结构，厚度为0.5m；行车道板厚度均为0.3m。

1.2技术标准道路等级：城市次干道（双向四车道）；设计行车速度：50km/h；设计荷载标准：汽车荷载：城-A级；人群荷载：3.5KN/㎡；最大纵坡：1.0%；桥面横坡：机动车道及非机动车道设双向2.0%横坡，两侧人行道均设1.5%向内单向坡度；设计安全等级：一级；结构混凝土耐久性环境类别：Ⅱ类；抗震设防烈度：地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，建筑场地类别为Ⅱ类；设计常水位：10.0m；通航：无通航要求。

二、施工顺序及施工工序流程1、施工顺序步骤一：（1）桩基、承台、桥台及墩身全部施工完成后，台后填土至设计标高；（2）搭设拱圈支架，并按不小于110%上部恒载预压，安装模板，绑扎钢筋。

（3）浇筑拱圈混凝土。

步骤二：（1）侧墙及内墙施工；（2）分块浇筑行车道板；（3）待全桥拱圈、侧墙及内墙、行车道板混凝土达到设计值的95%时，方可拆除支架；（4）支架应对称拆除，隔孔拆除。

步骤三：桥面系、装饰部分及其他附属等施工。

2、施工工序流程施工准备→地基处理→支架搭设→预压→安装拱圈→铺设底模→拱圈钢筋安装→顶模安装→拱圈混凝土浇筑；三、具体施工方法3.1地基处理本桥承台基坑一、五跨开挖底标高为4.238m，二、三、四跨开挖底标高为3.238m，设计新开挖湖底标高为8.0m，为确保现浇支架地基有足够的承载力，地基处理采用块石、砖渣、灰土分层由基坑底部回填至设计湖底标高下20cm位置，最后采用C20混凝硬化至设计湖底标高，地基处理结构层如图3.1所示。

具体处理方法如下：图3.1现浇支架地基处理结构层示意图在地基处理前，首先将基坑内的积水抽排干净，清除坑底泥浆和软弱淤泥层后，先用矿渣回填约1米厚，并用压路机碾压密实，然后按每层50cm厚填筑砖渣至6.3m标高位置（即灰土结构层底面处），每层填筑完成后采用18T带振动单钢轮压路机碾压密实，密实程度以回填层表面平整无明显轮迹为准。

第二步采用6%灰土分8层（共计1.5m厚）按每层压实度不小于94%碾压填筑至标高7.8m，并在灰土层最后两层开始以桥梁中心线向左右两侧做出1.0%的横坡；第三步采用C20砼硬化至标高8.0m处，即顶部混凝土地坪厚20cm，混凝土地坪硬化要振捣密实，且表面平整，横坡与灰土层横坡一致，以确保混凝土硬化地坪层有足够的支撑强度，且表面排水通畅，不积水。

地基处理宽度以两侧各超出现浇支架搭设宽度1.5m控制。

地基处理过程中，在地基两侧距离大于1m的位置开设纵向排水沟，并在纵向排水沟端头（A5号桥台处）设置集水坑，集水坑内安放抽水泵，随时抽排集水井内积水。

排水沟设置为底宽30cm，上口宽50cm，深度50cm，集水坑设置平面尺寸为1.5m×1.5m，深度1.5m。

现浇支架地基处理立面图及处理宽度和两侧边沟排水示意如图3.2、3.3所示。

矿渣及砖渣20cm厚混凝土地坪C20厚150cm6%灰土垫层厚200-300cm 厚200-300cm矿渣及砖渣矿渣及砖渣厚200-300cm桥梁中心线图3.2现浇支架地基处理立面图图3.3现浇支架地基处理宽度及排水布置示意图特别说明：本桥位承台施工时基坑底部为淤泥质粉质粘土，且新建人工湖已开挖注水，又是在雨水多发季节施工，存在湖区水位上涨湖水溢流至基坑内的可能；同时本项目施工时块石、砖渣等建筑垃圾资源丰富，价格低廉，因此，在设计和计算确定地基处理方案时较为保守，这里只做参考，遇其他地质和施工条件时，需再根据实际情况进行设计和计算验证。

3.2支架搭设及预压 1、支架布置现浇支架采用Ф48×3.5mm 钢管碗扣支架搭设，根据《四明湖桥现浇支架设计计算书》，确定碗扣支架搭设纵向间距为60cm ，横向标准间距90cm ，侧墙、内墙下方横向间距30cm ，横杆步距一、五跨第二层120cm ，其余均为60cm ，第二、三、四跨第一层120cm ，其余均为60cm ，如图3.4、3.5所示；同时，在支架顶部增加设置垂直于钢管拱圈支撑的斜向钢管支撑，斜向钢管支撑长度1.5m，纵桥向间距1.2m，横桥向与钢管拱圈横向布置间距相同，如图3.6所示；四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，在支架内部设置水平剪刀撑，水平剪刀撑竖向间距不大于4.8m（底层第一道水平剪刀撑设置在支架最底端水平横杆处，顶层水平剪刀撑设置在支架由上至下第二层水平杆处，第一、二、四、五跨支架高度均小于4.8m，只设底层和顶层两道水平剪刀撑，第三跨支架高度为5.4m，除在顶层和底层设置两道水平剪刀撑外，在支架中部加设一层水平剪刀撑）。

图3.4现浇支架立面布置图图3.5现浇支架横断面布置图图3.6增加钢管斜撑布置图2、支架搭设根据立杆及横杆的设计组合，从底部向顶部依次安装立杆、横杆。

安装时应保证立杆垂直且处于平整、牢固面上，底部无悬空现象，先全部装完一个水平作业面的立杆及横杆，再逐层向上安装，同时安装所有横杆。

剪刀撑随立杆、纵横向水平杆同步搭设，并沿架高连续布置。

斜杆与地面的夹角在45～60度之间。

最下部的斜杆与立杆的连接点距地面的高度控制在30cm以内。

剪刀撑的杆件连接采用搭接，其搭接长度≥100㎝，并用不少于2个旋转扣件固定。

按照支架设计布置将支架搭设完毕后，测量挂线安装顶托并调整顶托高程。

3.3拱圈支撑制作与安装（次分配梁）1、拱圈支撑制作本桥梁拱圈支撑采用双拼Ф48mm×3.5mm钢管按拱圈弧度弯曲制作而成。

钢管拱圈支撑制作前，先在场地上按照图纸给出的设计拱腹线和预拱度值放出1:1钢管拱圈支撑加工制作弧形大样图，并焊制1：1钢管拱圈支撑弯制台架，台架制作时在钢管弧度内侧采用Φ22钢筋头沿圆弧内侧线按间距50cm焊接至操作平台钢板上，圆弧外侧在两端和钢管接头处采用插销式方法固定，如图3.7所示。

图3.7钢管拱圈支撑弯曲台架示意图每个钢管拱圈支撑弯曲加工完成后，与大样图进行比对，发现有偏差时，及时进行调整，直至加工的钢管拱圈支撑弧度与大样图重合为止，钢管拱圈由熟练技术工人进行弯曲制作，确保制作出的钢管拱圈支撑形状和几何尺寸一致。

在加工好的钢管拱圈支撑上标注与碗扣支架间距相同标记，以便钢管拱圈支撑安装定位准确，且在分段加工时，将搭接接头重叠部位预设在顶托部位。

2、钢管拱圈支撑安装钢管拱圈支撑加工完成后，运输至现场进行安装，安装时注意钢管拱圈上的标记与支架顶托位置一一对应，定位完成后将每段间钢管支撑接头及钢管支撑与顶托采用点焊固定，防止钢管支撑滑动移位，并在钢管拱圈与顶托间形成的三角空隙采用三角木楔塞实，使顶托整个顶面均匀受力。

钢管拱圈支撑横桥向布置间距与碗扣支架间距相同。

安装定位完成后，再次对高程进行核对，发现问题及时进行调整。

顶托标高调整及钢管拱圈支撑加工时，要考虑拱圈预拱度，拱圈预拱度=设计预拱度+支架弹性变形值。

钢管拱圈支撑安装定位如图3.8所示。

图3.8钢管拱圈支撑安装定位示意图3.4支架预压预压的目的一是消除支架（支墩）及地基的非弹性变形，二是得到支架（支墩）的弹性变形值作为施工预留拱度的依据，三是对支架稳定性及地基承载力进行验证，确定在施工过程中支架及地基承载力的稳定性，按设计要求预压重量为上部结构重量的110%。

每跨上部结构恒载及预压110%重量数据如下表所示：钢管拱圈安装完成后，沿双拼钢管拱圈横向按中到中间距25cm布置10cm×10cm主分配梁方木，方木在钢管拱圈支撑上先采用铁丝绑扎固定。

固定好后，开始进行加载预压，预压采用砂袋进行预压。

加载预压时，砂袋从拱圈中心沿横向、纵向两侧对称均匀布载，布载前要设沉降观测点。

沉降观测点沿拱圈纵向每隔1/4跨径布置一个监测断面，每个监测断面在拱圈横向两侧边部、两侧各1/4处和纵向中心线处共计布置5个观测点，如图3.9所示。

预压荷载施加前，监测并记录各沉降观测点的初始标高，加载完毕后每隔24小时监测记录一次测点标高，根据监测数据计算出各点沉降量，当各监测点连续72小时累计沉降量平均值小于5mm或24小时观测沉降量平均值小于1mm，则判定支架预压合格。

卸载6小时后，再监测一次各测点标高，计算各测点的弹性变形量，以确定施工总预拱度。

沉降观测点横向轴线纵向轴线图3.9现浇支架预压沉降观测点布置示意图3.5模板安装1、底模安装拱圈底模采用δ15mm竹胶板，预压卸载完成后，在主分配梁上铺设固定竹胶板面板，竹胶板安装拼缝间粘贴密封胶条，且在圆弧段板与板之间拼接形成的三角缝采用玻璃胶填充，保证板缝拼接平顺、紧密、不漏浆，且接缝整体纵横向顺直。

底模安装完成后，对底模标高进行复核，底模标高=设计拱腹线标高+设计预拱度+支架弹性变形值。

2、侧模安装侧模采用δ15mm竹胶板+（5cm×10cm）方木背楞，竹胶板在场地上按照拱圈侧面弧形分块制作，木背楞基本间距为20cm（中到中），垂直于底模布置。

侧模安装前，先在铺设好的底模上放出侧模安装边线，将侧模沿边线垂直拼装好，中部采用双拼Ф48mm×3.5mm钢管+Ф16mm拉杆固定，拉杆间距60cm一道，上下端与顶模、底模用钢钉钉牢。

如图3.10所示。