大跨度钢筋混凝土拱桥施工工法

大跨度钢筋混凝土拱桥施工工法

（杨忠领）

（中铁十六局集团五公司河北唐山 063030）

摘要：本工法成功的解决了主拱圈下部原地面基础处理和下沉；满堂脚手架的搭设方法和要求；支撑主拱圈底模的1-80米弧形杆件的材料选择与制作；主拱圈加载程序和下部支撑卸载程序；主拱圈间隔槽的预留位置；合拢温度的选择；混凝土分段和浇注顺序；拱上运输系统的布置；消除拱架变形、控制主拱圈变形等关键技术难题，对类似工程的施工有一定的借鉴作用。

关键词：大跨度钢筋混凝土拱桥工法

一、前言

箱形拱圬工量少、自重轻、截面合理，近年来在大跨度钢筋砼拱桥中被广泛应用。国道318线甘孜境段二郎山至康定公路改造工程滴水岩大桥为1-80m悬链线钢筋混凝土箱形拱桥，是全线的控制工程。主拱圈正拱斜置，跨度80m，厚度1.4m，宽8.96m，矢跨比1/6，是全桥结构受力最复杂，施工难度最大的部位。拱上结构为空腹式，共设8孔腹拱，腹拱圈为等截面圆弧拱，净跨5.5m，横墙厚度0.8m。0#桥台下部为明挖扩大基础，拱座以上台身为引桥式桥台,引桥为1-13m预应力空心板桥，1#桥台为重力式Ｕ形桥台，基础为明挖扩大基础。中铁十六局集团五公司在施工中大力开展科技攻关，不断完善施工工艺，成功的解决了主拱圈下部原地面基础处理和下沉；满堂脚手架的搭设方法和要求；支撑主拱圈底模的1-80米弧形杆件的材料选择与制作；主拱圈加载程序和下部支撑卸载程序；主拱圈间隔槽的预留位置；合拢温度的选择；混凝土分段和浇注顺序；拱上运输系统的布置；消除拱架变形、控制主拱圈变形等关键技术难题，大跨度钢筋混凝土拱圈施工技术研究获集团公司科技进步奖，本工法是在总结上述成功经验的基础上形成的。

二、工法特点

1.对原地面进行处理后采用满堂支架系统克服了传统的土牛胎易产生不均匀沉降导致支架下沉引起主拱圈变形开裂及填筑挖出土牛胎增加工程量的弊端，有效防止了拱架下沉拱圈变形，保证了施工质量。

2.支撑体系和模板系统位于稳固的地基上，安全系数高，不易下沉，结构受力合理，支架、模板安装拆卸方便，操作简单，支架和模板适用范围广，可再利用。

3.拱箱采用钢筋砼预制件组装，底板、纵缝、边腹板、顶板采用现浇，整体性强，结构轻盈，自重小，线性美观，减少了砼用量，节约了投资。

4.施工工艺完善、简便，可操作性强，降低劳动强度，便于推广。

5.施工速度快，施工质量容易得到保证，

三、适用范围

本工法适用于公路大跨度钢筋混凝土箱形拱桥采用预制与现浇相结合的主拱圈施工、适合拱圈下部为水流不大的沟壑、坑洼、平地。主拱圈下部为河流时不适用。

四、施工工艺

（一）、拱架地基处理

在跨径范围左右共宽13米投影面下的沟槽表层植被，浮土与挖基倾倒土全部清除后，纵横方向

挖成错台，横向靠近两桥台处尤其近1号台处的自然坡度大，依土质和风化岩石层的具体情况分别处理为不同宽度及外坡的错台，清除错台废方。顺桥向左侧拱架支承面的外缘，施作一浆砌片石挡土墙,砂浆标号M7.5.基础处理深度依地质情况而定，但不宜小于0.5米。挡墙顶宽0.8米，外坡直立，内侧背坡依挡墙高度定为1:0.3。挡墙高度在2～4米。横向也依此作成阶梯形挡墙。墙背回填用无有机质的天然土，分层用振动冲击夯夯实，每层松铺厚度控制在15公分，填筑至墙顶。压实度不低于90%以上。每台阶宽度为立杆横向间距0.75米的倍数。

靠近两桥台斜坡地段立杆的底端,用浆砌片石小挡墙作基础，基础顶面浇注5～8厘米厚的C20砼垫层，上面铺方木，之上立架。跨中已填平的纵向30多米长范围采用1.0M×1.2M孔径的C15片石砼桩基础，共13根桩，桩底挖至原地面以下1.5米即可，桩身长度不等（根据覆盖层厚度在3～7米深范围内），桩顶以上预埋Ф12螺纹钢并满铺φ8钢筋网，网格间距12CM，然后采用20厘米厚、C20砼满铺，作为找平和持力层，横向在每排钢管下铺设15×15厘米方木，以增大承压面，减小压强，增大基础刚度，减小地基沉降。其余高度相对较小的立杆基础可以用砼独立条形基础。

（二）、拱架搭设

设计采用拱架现浇进行主拱圈施工，拱下横坡很陡，近1：1，跨中前后纵向30多米长范围经回填夯实后，拱顶处拱腹至沟心高差为29米。

1、拱架方案选择

桥位前后区域山坡陡峭，无平坦地形，施工场地仅能沿路线作带状布置，为保持道路通行，难以设置吊装系统，难采用拱式钢拱架进行拱圈施工。

近年来，公路桥梁施工中，成功地将房建施工用的钢管脚手架移植过来，已有不少先例，有资料表明，以此修建的桥跨已经发展到110米，拱架高度30米，不仅在陆地上，在水深7米左右的河流中也可使用扣件式钢管脚手架。这些先例表明，采用建筑脚手架扣件钢管作桥梁拱架与传统拱架比较有不少技术经济上的优势。与木拱架比较，其刚度好、变形小并能节约大量木材。因此本桥选定用扣件钢管拼装满堂式拱架的施工方案。

2、拱架布置

设计采用在拱架上组装并现浇箱形截面拱圈的工艺施工，这是一种预制与现浇相结合的施工方法，拱架只需承担部分拱圈的重量与施工荷载，待预制件组拼与现浇部分拱圈结合成拱以后，拱架仅承担后续工序拱圈施工的部分重量；已施工的部分拱圈可以起到部分拱架的作用，因而可以减轻拱架荷载，有利于拱架受力和变形控制。

拱架由立杆、纵杆(顺桥水平方向)，横杆(横桥水平面)，拱顶小横杆，纵向斜杆，横向斜杆，主

拱圈弧形杆等几种类型的杆件由扣件联结并辅助点焊及绑扎，共同组成空间框架结构。拱架立杆承受主拱圈第一施工阶段的荷载包括预制与现浇部分的砼和钢筋重量、施工临时荷载，纵横向水平杆与斜向剪力杆起稳定立杆的作用。施工期间拱架需承受的总重（计算过程略）：预制部分+现浇部分+施工荷载=562.6t，在满足拱架整体稳定性的前提下经计算确定：立杆间距：纵向0.9米,横向0.75米；根据经验，并查阅有关资料，每层纵横杆之间的垂直间距取用1.3米。

3、拱架搭设和拱盔形成

拱架搭设之前,首先对原地面布设点进行操平,作为地面标高初始值,并做好记录保存;待拱架搭设完毕后,用水准仪测出地面在承受拱架荷载下的相应标高,二者之差便是原地面下沉值,并以此分析判断地面下沉的原因,制定出相应的对策,以便进行处理。然后测量放线确定拱架位置，在预先处理好的全跨基础顶面测设出线路中线、每排纵横向立杆的具体里程和位置（横向立杆间距0.75米，纵向立杆间距0.9米），每排横向立杆下面铺设厚15×15CM的方木，在方木上按照设计好的间距定出每根立杆的位置，每根立杆底部在方木上支垫5mm厚的对契子，之后搭设满堂脚手架。钢管直径为47MM，壁厚3MM。6M长/根，各个方向的钢管接长后均在同一轴线上，钢管接头必须采用配套的专用标准扣件。搭架顺序为：横向立杆—横向横杆—纵向立杆—纵向横杆—（立杆、横杆）接长—形成空间框架结构。每根立杆的顶部标高（加上预拱度和沉降值:本桥考虑主拱圈挠度变形、拱架压缩变形和地基沉降三个因素，预留变形量按14CM考虑）采用预先计算好的高程值用水准仪操平控制（计入预拱度的拱腹高程即：正拱高程换算成斜置高程＝同一垂直方向的立杆顶部高程＋弧形管高＋钢模高；注：弧形钢管高和钢模高不是水平放置，而是该处坐标按设计拱腹线斜置后的高，坐标中间点内插），横向同一排每根横向立杆的顶部标高值相同（每根立杆顶部按计算高程用气割烧割成凹弧形，凹槽弧度和纵向钢管外弧相同），纵向每一排立杆顶部便形成了标准的且和主拱圈弧度相一致的弧形。在每排纵向立杆顶部凹弧内采用和满堂架相同的钢管点焊制作纵向拱盔弧形杆，全桥共需弧形杆14排，每排80多米长，弧形杆采用每根6.0米长的钢管相连接，接头内插2根12＃和1根16＃螺纹钢形成的钢筋束，钢管接头预留2～3mm缝隙，将接头全部焊接，安装时尽量将接头放置于立杆顶部凹槽内，所有凹槽内的弧形杆和立杆均须点焊牢固，至此，纵向弧形杆在拱架上纵向立杆顶部可现场弯制成型（弯制弧形杆之前，首先要对拱圈放大样，按设计80米长拱跨等比例放洋，选择一块平整宽敞的砼场地，按照设计给出的主拱圈纵横坐标加上预拱度值将水平和斜置拱轴线及拱弧线精确放出，实际量取弧长、弦长等数值与理论值进行比较，确保正确后再在拱架上实际放样制作弧形杆，斜置拱轴线等分48份后，两桥台拱脚连线上各等分点在铅垂方向至立杆顶部凹槽底的高度可实际量取；立杆顶部凹槽底至拱盔钢模板顶部在铅垂方向的高度也可实际量取），弧形杆上部的所有荷载直接传递到每根立杆顶部并通过整体框架均匀传递到原地面。拱盔钢管弧形杆顶部直接铺设1.5M长×0.3M宽的标准