大跨度拱箱施工工藝

1、大跨度拱箱施工工藝改進一、工程概況*大橋，兩端橋頭與南北兩側(cè)的道路銜接。大橋全長297.02m（20m空心板+3×64m上承式箱型肋式拱橋+4×20m空心板），橋面全寬30m。 根據(jù)原橋設(shè)計方案，主橋上部采用凈跨60 m的鋼筋混凝土上承式箱型肋式拱，橫橋共設(shè)4道箱肋（每幅橋2道），每道箱肋由兩片預(yù)制箱通過現(xiàn)澆底板濕接縫形成整體。主橋箱型肋式拱采用工廠分段預(yù)制，纜索安裝拱肋，橋墩處對稱施工，合攏后形成多孔拱肋，然后進行現(xiàn)澆接縫及肋間橫系梁、拱上建筑、橋面板的施工。施工工藝復(fù)雜，施工精度及施工控制要求較高。尤其是主橋拱箱在纜索吊裝期間，纜索最大吊裝重量為35.6T，吊裝風(fēng)險較大

2、，在每跨同時落梁期間，存在整垮垮塌的危險。經(jīng)咨詢得知，加工一臺跨度200米、吊重40T，并能橫向移動30米的纜索吊機，需要1500萬元，并且從訂貨到交貨需要8個多月的時間，施工工期難以滿足要求。為降低施工安全風(fēng)險，在合同工期內(nèi)完成工程施工任務(wù)，迫切需要對現(xiàn)有拱肋施工工藝進行改進。 二、工藝改進過程（一）方案選擇我項目部自從承攬該橋施工任務(wù)后，多次對該施工方案進行調(diào)研，結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，認為原方案工藝復(fù)雜，施工精度及施工控制較高，主橋纜索施工期間，施工風(fēng)險很大，存在嚴重的不安全隱患。由于此方案存在多種不利因素,一致認為將設(shè)計方案由預(yù)制安裝修改為滿堂支架現(xiàn)澆法施工，河道中間施工改到非汛期施工。滿

3、堂支架搭設(shè)簡單，架立快捷迅速，易于調(diào)整，拱箱整體性好，對結(jié)構(gòu)有利，而且便于施工，施工時不需要大型機械，成本可以大大降低。（二）、拱箱現(xiàn)澆施工工藝：1、施工方法簡介北岸跨、南岸跨，通過進占，變水上施工為陸地施工，這兩孔陸地施工條件相對較好?？纾捎谠谥骱拥?，現(xiàn)在2號橋墩處進行導(dǎo)流，然后回填河道，表面進行三七灰土處理。拱箱施工時，先將橋位地基處理后，表面澆注10cm混凝土，在軟基部位增加鋼筋網(wǎng)片，待混凝土強度達到設(shè)計強度后，采用碗扣式滿堂腳手架單幅逐跨現(xiàn)澆施工工藝進行施工，施工時，外側(cè)模采用竹膠板（按跨長配置二套模板），內(nèi)模采用膠合板（按跨長配置二套模板），底模采用木模板（按三跨長度配置）。施工工

4、藝流程如下： 2、施工工藝流程河道導(dǎo)流回填，灰土處理墊層混凝土澆注搭滿堂腳手架做側(cè)摸，內(nèi)摸安裝方木鋪底摸摸支架預(yù)壓綁底板鋼筋立側(cè)摸澆底板混凝土監(jiān)理質(zhì)監(jiān)站驗收綁腹板鋼筋立內(nèi)模澆腹板混凝土立頂板底摸綁頂板鋼筋澆頂板混凝土養(yǎng)護，拆架子監(jiān)理質(zhì)監(jiān)站驗收監(jiān)理質(zhì)監(jiān)站驗收三、滿堂支架現(xiàn)澆拱箱施工方案1、河道導(dǎo)流澧河大橋所處的位置，河面寬度約80米，經(jīng)我們通過當?shù)厮木值乃馁Y料得知，近20年來，澧河水在11月份到來年5月底最大流量為19m3/s,根據(jù)水文資料，我們采用斷面為22平米的導(dǎo)流明渠進行導(dǎo)流，然后封死河面，墊平，碾壓，修筑支架平臺。經(jīng)過現(xiàn)場勘察，決定利用2號承臺，在承臺兩側(cè)各做40公分寬，4米高的砼墻

5、，內(nèi)配置鋼筋網(wǎng)片，做成導(dǎo)流明渠，導(dǎo)流斷面為22平米，滿足需要。其導(dǎo)流斷面見下圖。2、地基處理   先用推土機將表層耕質(zhì)土、有機土推平并壓實；承臺基坑清淤后采用分層回填亞粘土并整平壓實。原有地基整平壓實后，再在其上填筑大約30cm的黃土，并選擇最佳含水量時用振動壓路機進行輾壓，輾壓次數(shù)不少于3遍，如果發(fā)現(xiàn)彈簧土須及時清除，并回填合格的砂類土或石料進行整平壓實，然后在處理好的黃土層上澆注10cm混凝土，澆注混凝土比箱寬每邊寬出1米。為盡量減少地基變形的影響，在承臺基坑回填好的地基上做30cm三七灰土。為避免處理好地基受水浸泡，在兩側(cè)開挖40×30cm的排水溝，排水溝分

6、段開挖形成坡度，低點開挖集水坑。 在拱角處小于1m高的下部分層用土方夯實，并用磚進行外斷面封口。土方上面同樣澆筑10cm厚的混凝土墊層。3、支架安裝   本支架采用“碗扣件”式滿堂腳手架，其結(jié)構(gòu)形式如下：縱向立桿間距為90cm，橫向立桿間距除拱箱底板所對應(yīng)的位置處間距按60cm布置外，其余按90cm左右間距布置（可詳見澧河大橋拱板滿堂支架布置圖），在高度方向每間隔0.9m設(shè)置一排縱、橫向聯(lián)接腳手鋼管，使所有立桿聯(lián)成整體，為確保支架的整體穩(wěn)定性，在每三排橫向立桿和每三排縱向立桿各設(shè)置一道剪刀撐。在地基處理好后，按照施工圖紙進行放線，縱橋向鋪設(shè)好墊木，便可進行支架搭設(shè)。支架搭設(shè)

7、好后，測量放出幾個高程控制點，然后帶線，在立桿上口安裝可調(diào)頂托，可調(diào)頂托是用來調(diào)整支架高度和拆除模板用的，本支架使用的可調(diào)頂托可調(diào)范圍為20cm左右。   腳手管安裝好后，在可調(diào)頂托上鋪設(shè)12*9cm縱向方木，拱箱底模板下方的10*6cm方木橫向布置，長4m，間距為0.4m；木枋布置好后進行拱箱底2cm竹膠模板安裝，進行支架預(yù)壓。 4、支架受力驗算 （1）、支撐強度驗算：腹板處受力：P=P1+P2+P3+P4底模腹板處荷載：P1=1.4x2.6=36.4KN/m2（按1.4m混凝土厚度計劃，鋼筋混凝土的單位重為2.6）模板荷載： P2=200kg/m2=2KN/m

8、2設(shè)備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5KN/m2混凝土澆筑沖擊及振搗荷載：P4=200kg/m2=2KN/m2則有 P=P1+P2+P3+P4=42.9 KN/m2（2）、立桿強度驗算：大橫桿布局1.2m，長細比為x=l/i=1200/15.78=76查表可得=0.744則有：立桿縱向壓力容許值N= A=0.744x489x215=78.22KN（486為立桿的截面積） 立桿的最大壓力值Nmax=PxA=42.9x0.6x0.9=23.12KN可見NN,抗壓強度滿足要求.另由壓桿彈性變型公式得：(按10m計算)L=NL/EA=23.12x103x10x103/2.1x105x4.89

9、x102=2.25mm.壓縮變型很小。單幅箱梁每跨混凝土326.4m3，自重約849T，按上述間距布置底座，則每跨拱箱下共有964根立桿，可承受1802T的重量。故每根桿可承受18.7KN，比值為1802/849=2.12，完全滿足施工要求。（3）、縱桿12x9方木驗算：底模下腳手架立桿的縱向間距為0.9m，橫向間距為0.6m。按簡支梁受力考慮：腹板處的受力為P=42.9KN/m2大方的計算截面抵抗矩：W=bh2/6=9x122/6=216cm3由梁正應(yīng)力計算公式得=QL/10w=42.9x0.6x103x0.92/10x216x106=9.65MPa=10MPa，強度滿足要求。由矩形梁彎曲剪

10、應(yīng)力計算公式得：T=3Q/2A=3x42.9x0.6x103x(0.9/2)/2x9x12x10-4=1.61MPaT=2MPa(參考一般木質(zhì))由矩形梁撓度計算公式得：E=0.1x105MPa I=bh3/12=9x123/12=12964cm3Fmax=5ql4/384EI=5x42.9x0.6x106x0.94/384x1296x10-8x1.0x1010=1.7mmF=2.25mm(F=L/400)剛度滿足要求。（4）、橫桿10x6方木驗算：小橫桿的間距為0.3m，故在底板下受力為Q=42.9x0.3=12.87t/m。而大橫桿為每米Q=42.9x0.6=25.74T/m。故小橫桿受力安

11、全。腹板處的是受力為P=42.9KN/m2。小方的計算截面抵抗矩：W=bh2/6=6x102/6=100cm2=ql2/10w=42.9x0.3x103x0.62/10x100x10-6=4.63MPa=10MPa強度滿足要求。T=3Q/2A=3x42.9x0.3x103x(0.6/2)/2x6x10x10-4=0.965MPaT=2NPa(參考一般木質(zhì))E=0.1x105MPa I=bh3/12=6x103/12=500 cm3Fmax=5ql4/384EI=5x42.9x0.3x106x0.64/384x500x10-8x1x1010=0.434mmF=1.5mm F=l/400剛度滿足要

12、求。 以上計算公式的符號代表為： max計算截面最大彎曲正應(yīng)力 L立桿間距Q作用在小橫桿上的均布荷載P作用在小橫桿上的集中荷載W小橫桿計算截面抵抗距EI小橫桿的抗彎剛度Fmax小橫桿計算最大撓度值F容許撓度鋼材強度極限值N計算軸向力E立桿的彈性模量5、支架預(yù)壓   安裝模板前，要對支架進行壓預(yù)。支架預(yù)壓的目的：a、檢查支架的安全性，確保施工安全。b、消除地基非彈性變形和支架非彈性變形的影響，有利于橋面線形控制。 預(yù)壓荷載為拱箱單位面積最大重量的1.2倍。本方案采用沙袋堆砌分段預(yù)壓法進行預(yù)壓。為了解支架沉降情況，在加水預(yù)壓之前測出各測量控制點標高，測量控制點按順橋向每5米布置

13、一排，每排3個點。在加載50%和100%后均要復(fù)測各控制點標高，加載100%預(yù)壓荷載并持荷24小時后要再次復(fù)測各控制點標高，如果加載100%后所測數(shù)據(jù)與持荷24小時后所測數(shù)據(jù)變化很小時，表明地基及支架已基本沉降到位，可進行卸載，否則還須持荷進行預(yù)壓，直到地基及支架沉降到位。卸載完成后，要再次復(fù)測各控制點標高，以便得出支架和地基的彈性變形量（等于卸載后標高減去持荷后所測標高），用總沉降量（即支架持荷后穩(wěn)定沉降量）減去彈性變形量為支架和地基的非彈性變形（即塑性變形）量。預(yù)壓完成后要根據(jù)預(yù)壓成果通過可調(diào)頂托調(diào)整支架的標高。   經(jīng)過預(yù)壓測量，得出支架預(yù)壓后總沉降量在410mm之間

14、，最大非彈性變形量為8mm，平均非彈性變形量為5mm左右。 6、模板安裝 為保證現(xiàn)澆拱箱的外觀質(zhì)量光潔度、表面平整度和線形，加快施工進度，拱箱模板采用竹膠板。拱箱底模加工時可根據(jù)拱箱線形曲線及寬度將模板分段（按順橋向每2.44m為一段考慮）制作，將每一段視為直線段，即分段用折線代替圓曲線，從而提高了模板的使用效率。在安裝底板時，在大方和小方之間根據(jù)不同的角度，采用大頭嵌棧調(diào)整。底板接縫處，用膠帶密封，側(cè)板采用1.8cm厚的竹膠板。采用對拉螺栓加支撐進行固定拱箱內(nèi)模采用2cm膠合板，木枋橫向布置，木枋布置間距為40cm左右。為施工方便，內(nèi)模分塊加工成幾種型號，并確保同一類型號的模板能夠互用；加工

15、時，將面板和木枋通過鐵釘加工成整體，為便于內(nèi)模從拱箱內(nèi)取出。 內(nèi)模支撐采用方木做排架，立柱支撐在底板砼頂面上，方楞順橋向按0.9米設(shè)置一排，每排6根，且每排均需設(shè)置剪刀撐和縱、橫水平撐，以增加支架的整體穩(wěn)定性，防止內(nèi)模脹模。 澆注砼之后，等強度達到設(shè)計強度的30%后方可進行拆除內(nèi)模。7、鋼筋施工底模立好后，進行拱箱鋼筋綁扎。鋼筋安裝前進行測量放線，按設(shè)計尺寸用墨斗在底模板上彈出混凝土邊線，鋼筋進場后試驗員對鋼筋作全面試驗檢查，嚴把質(zhì)量關(guān)。兩鋼筋搭接端部應(yīng)預(yù)先折向一側(cè)，使兩接合鋼筋軸線一致。焊接長度不小于設(shè)計和施工規(guī)范要求。鋼筋在加工場加工完成后，分批運至施工現(xiàn)場，按型號進行綁扎焊接成型。先綁扎

16、底層鋼筋，接頭盡量在鋼筋場焊接。鋼筋位置進行檢驗，合格后安裝側(cè)邊模板，進行拱箱底層混凝土澆筑。拱箱間橫系梁鋼筋及隔板鋼筋與箱肋鋼筋同時綁扎，混凝土同時澆筑。8、混凝土施工 混凝土拌制在漯河西北郊區(qū)的金海岸混凝土拌和站集中拌制，由8m3混凝土攪拌運輸車運輸至現(xiàn)場，采用兩臺吊車吊裝吊罐澆筑。澆筑時采用五點同時澆筑：即從拱頂往下左右對稱澆筑；在兩邊1/4跨處從下往上左右對稱澆筑；在兩拱腳處從下往上左右對稱澆筑。振搗時振動器移動間距不超過作用半徑的1.5倍，與側(cè)模應(yīng)保持50l00mm的距離，每一處振動完畢后應(yīng)邊振動邊徐徐提出振動棒，應(yīng)避免振動棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。澆筑過程中按規(guī)定制取混凝土標準

17、試件，作為質(zhì)量評定依據(jù)。底板澆筑完成待初凝后，立拱箱內(nèi)模板，然后按上面同樣工序澆筑腹板混凝土。腹板澆筑完成后，立內(nèi)頂模板，然后綁扎頂板鋼筋，預(yù)埋立柱鋼筋，按5點同時澆筑頂層混凝土。混凝土澆筑溫度控制在5度-15度之間施工。砼澆筑時在拱箱1/4點向下1m范圍內(nèi)設(shè)置合攏段，預(yù)防拱架在受載后沉降變形對拱箱構(gòu)件造成影響。合攏段處擋板應(yīng)在拱箱砼強度不小于90%后方可拆除。在拱箱砼頂板施工完成后，最好進行合攏段砼施工。先澆筑底板砼，對施工縫鑿毛后立模板，再進行腹板及頂板砼施工。三個預(yù)留人孔最后用高一標號的混凝土澆筑。鋼筋焊接滿足設(shè)計要求。每幅橋每孔施工完成后，不能拆除腳手架，繼續(xù)施工另一孔拱箱，最后施工中

18、間拱箱。整個一幅拱的全部混凝土達到設(shè)計強度的90%時后，才能拆除每孔的腳手架，移到另一幅施工。四、主要創(chuàng)新點箱拱拱肋施工工藝由預(yù)制安裝改為滿堂支架現(xiàn)澆施工后，具有以下特點：（一）設(shè)備投資少，經(jīng)濟效益顯著。（二）滿堂支架搭設(shè)簡單，架立快捷迅速，易于調(diào)整。（三）拱箱整體性好，對結(jié)構(gòu)有利。（四）現(xiàn)澆施工比預(yù)制安裝法工藝簡單，施工精度及施工控制較低。（五）降低各種材料用量，節(jié)約大量施工成本。（六）顯著降低施工安全風(fēng)險，確保工程順利進行。五、運行情況在漯河市澧河大橋箱拱拱肋由預(yù)制安裝改為滿堂支架現(xiàn)澆工藝后，施工過程安全可靠，未出現(xiàn)任何事故；降低了材料用量，避免大型安裝設(shè)備投入，大幅節(jié)約施工成本，確保了工程的順利按期完成，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。六、取得的效益由下兩種方案實施效果對比表可以看出，箱拱拱肋預(yù)制安裝改為滿堂支架現(xiàn)澆施工后，不僅很好的解決了工程中遇到的實際難題，確保了工程質(zhì)量和安全，而且明顯降低了工程成本，增加工程施工效益。兩種方案實施效益比較序號項目單位預(yù)制安裝法滿堂支架現(xiàn)澆法工程量單價合計(元)工程量單價合計(元)1箱肋鋼筋t846.45817元/t4923509691.55817元/t40224562箱肋砼m31896.5440元/m38344602045.4440元/m3899976