小跨徑上承式連拱橋現(xiàn)澆混凝土拱圈施工技術(shù)

1、小跨徑上承式連拱橋現(xiàn)澆拱圈施工技術(shù)王喜軍（市官塘新城路網(wǎng)工程A4標(biāo)）摘要：四明湖是市配套新城開發(fā)建設(shè)，為美觀而規(guī)劃和新建開挖的人工景觀湖，景觀湖上設(shè)計(jì)了一座上承式5跨連拱景觀橋。該座景觀橋在上部結(jié)構(gòu)施工時，采用的拱部現(xiàn)澆支撐分配梁及鋼筋安裝工藝和方法與其它類似拱橋施工略有不同，在本橋施工中應(yīng)用的比較成功。關(guān)鍵詞：小跨徑 連拱橋 現(xiàn)澆拱圈 施工技術(shù)一、工程概況及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.1工程概況四明湖橋位于擬建四明河路跨越四明湖段，該橋是四明湖的一處景觀亮點(diǎn)，既要滿足功能需要，又要成為一座適合周邊環(huán)境的景觀橋梁。橋梁設(shè)計(jì)采用具有現(xiàn)代氣息的上承式5跨連拱橋結(jié)構(gòu)形式作為本橋的橋型，跨徑組合為9.9+13+16+

2、13+9.9m；橋梁設(shè)計(jì)寬度：3.0m人行道+4.0m非機(jī)動車道+3.0m綠化帶+15.0m機(jī)動車道+3.0m綠化帶+4.0m非機(jī)動車道+3.0m人行道，總寬度35.0m。橋墩采用混凝土實(shí)體橋墩；橋臺為U型重力式橋臺，側(cè)墻長5.5m；基礎(chǔ)為群樁基礎(chǔ)，樁基為直徑1.2m嵌巖樁。本橋上部結(jié)構(gòu)為上承式連續(xù)板拱橋。拱腹線采用二次拋物線，凈矢高第三跨最大，縱橋向向兩側(cè)依次降低。拱板厚度根據(jù)跨徑的不同設(shè)置不同，第一、五跨跨徑9.9米，拱板厚度為0.3m；第二、四跨跨徑13米，拱板厚度為0.4m，第三跨跨徑為16米，拱板厚度為0.5m；拱板橫橋向不設(shè)置橫坡。圖1.1橋跨布置圖圖1.2斷面構(gòu)造圖側(cè)墻及墻設(shè)置在

3、拱圈上，根據(jù)橋面縱坡調(diào)整其標(biāo)高，其上部為行車道板，側(cè)墻頂部縱、橫向坡度與橋面坡度一致。側(cè)墻及墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為0.5m；行車道板厚度均為0.3m。1.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路等級：城市次干道（雙向四車道）；設(shè)計(jì)行車速度：50km/h；設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)：汽車荷載：城-A級；人群荷載：3.5KN/；最大縱坡：1.0%；橋面橫坡：機(jī)動車道及非機(jī)動車道設(shè)雙向2.0%橫坡，兩側(cè)人行道均設(shè)1.5%向單向坡度；設(shè)計(jì)安全等級：一級；結(jié)構(gòu)混凝土耐久性環(huán)境類別：類；抗震設(shè)防烈度：地震基本烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g，建筑場地類別為類；設(shè)計(jì)常水位：10.0m；通航：無通航要求。二、施工順序及施工工序流程

4、1、施工順序步驟一：（1）樁基、承臺、橋臺及墩身全部施工完成后，臺后填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高；（2）搭設(shè)拱圈支架，并按不小于110%上部恒載預(yù)壓，安裝模板，綁扎鋼筋。（3）澆筑拱圈混凝土。步驟二：（1）側(cè)墻及墻施工；（2）分塊澆筑行車道板；（3）待全橋拱圈、側(cè)墻及墻、行車道板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)值的95%時，方可拆除支架；（4）支架應(yīng)對稱拆除，隔孔拆除。步驟三：橋面系、裝飾部分及其他附屬等施工。2、施工工序流程施工準(zhǔn)備地基處理支架搭設(shè)預(yù)壓安裝拱圈鋪設(shè)底模拱圈鋼筋安裝頂模安裝拱圈混凝土澆筑；三、具體施工方法3.1地基處理本橋承臺基坑一、五跨開挖底標(biāo)高為4.238m，二、三、四跨開挖底標(biāo)高為3.238m，設(shè)計(jì)新開

5、挖湖底標(biāo)高為8.0m，為確?，F(xiàn)澆支架地基有足夠的承載力，地基處理采用塊石、磚渣、灰土分層由基坑底部回填至設(shè)計(jì)湖底標(biāo)高下20cm位置，最后采用C20混凝硬化至設(shè)計(jì)湖底標(biāo)高，地基處理結(jié)構(gòu)層如圖3.1所示。具體處理方法如下：圖3.1現(xiàn)澆支架地基處理結(jié)構(gòu)層示意圖在地基處理前，首先將基坑的積水抽排干凈，清除坑底泥漿和軟弱淤泥層后，先用礦渣回填約1米厚，并用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，然后按每層50cm厚填筑磚渣至6.3m標(biāo)高位置（即灰土結(jié)構(gòu)層底面處），每層填筑完成后采用18T帶振動單鋼輪壓路機(jī)碾壓密實(shí)，密實(shí)程度以回填層表面平整無明顯輪跡為準(zhǔn)。第二步采用6%灰土分8層（共計(jì)1.5m厚）按每層壓實(shí)度不小于94%碾壓填筑

6、至標(biāo)高7.8m，并在灰土層最后兩層開始以橋梁中心線向左右兩側(cè)做出1.0%的橫坡；第三步采用C20砼硬化至標(biāo)高8.0m處，即頂部混凝土地坪厚20cm，混凝土地坪硬化要振搗密實(shí)，且表面平整，橫坡與灰土層橫坡一致，以確?；炷劣不仄簩佑凶銐虻闹螐?qiáng)度，且表面排水通暢，不積水。地基處理寬度以兩側(cè)各超出現(xiàn)澆支架搭設(shè)寬度1.5m控制。地基處理過程中，在地基兩側(cè)距離大于1m的位置開設(shè)縱向排水溝，并在縱向排水溝端頭（A5號橋臺處）設(shè)置集水坑，集水坑安放抽水泵，隨時抽排集水井積水。排水溝設(shè)置為底寬30cm，上口寬50cm，深度50cm，集水坑設(shè)置平面尺寸為1.5m×1.5m，深度1.5m?，F(xiàn)澆支架地

7、基處理立面圖及處理寬度和兩側(cè)邊溝排水示意如圖3.2、3.3所示。圖3.2現(xiàn)澆支架地基處理立面圖圖3.3現(xiàn)澆支架地基處理寬度及排水布置示意圖特別說明：本橋位承臺施工時基坑底部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，且新建人工湖已開挖注水，又是在雨水多發(fā)季節(jié)施工，存在湖區(qū)水位上漲湖水溢流至基坑的可能；同時本項(xiàng)目施工時塊石、磚渣等建筑垃圾資源豐富，價格低廉，因此，在設(shè)計(jì)和計(jì)算確定地基處理方案時較為保守，這里只做參考，遇其他地質(zhì)和施工條件時，需再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算驗(yàn)證。3.2支架搭設(shè)及預(yù)壓1、支架布置現(xiàn)澆支架采用48×3.5mm鋼管碗扣支架搭設(shè)，根據(jù)四明湖橋現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)計(jì)算書，確定碗扣支架搭設(shè)縱向間距為6

8、0cm，橫向標(biāo)準(zhǔn)間距90cm，側(cè)墻、墻下方橫向間距30cm，橫桿步距一、五跨第二層120cm，其余均為60cm，第二、三、四跨第一層120cm，其余均為60cm，如圖3.4、3.5所示；同時，在支架頂部增加設(shè)置垂直于鋼管拱圈支撐的斜向鋼管支撐，斜向鋼管支撐長度1.5m，縱橋向間距1.2m，橫橋向與鋼管拱圈橫向布置間距相同，如圖3.6所示；四周從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，在支架部設(shè)置水平剪刀撐，水平剪刀撐豎向間距不大于4.8m（底層第一道水平剪刀撐設(shè)置在支架最底端水平橫桿處，頂層水平剪刀撐設(shè)置在支架由上至下第二層水平桿處，第一、二、四、五跨支架高度均小于4.8m，只設(shè)底層和頂層兩道水平剪刀撐，第

9、三跨支架高度為5.4m，除在頂層和底層設(shè)置兩道水平剪刀撐外，在支架中部加設(shè)一層水平剪刀撐）。圖3.4現(xiàn)澆支架立面布置圖圖3.5現(xiàn)澆支架橫斷面布置圖圖3.6增加鋼管斜撐布置圖2、支架搭設(shè)根據(jù)立桿及橫桿的設(shè)計(jì)組合，從底部向頂部依次安裝立桿、橫桿。安裝時應(yīng)保證立桿垂直且處于平整、牢固面上，底部無懸空現(xiàn)象，先全部裝完一個水平作業(yè)面的立桿及橫桿，再逐層向上安裝，同時安裝所有橫桿。剪刀撐隨立桿、縱橫向水平桿同步搭設(shè)，并沿架高連續(xù)布置。斜桿與地面的夾角在4560度之間。最下部的斜桿與立桿的連接點(diǎn)距地面的高度控制在30cm以。剪刀撐的桿件連接采用搭接，其搭接長度100，并用不少于2個旋轉(zhuǎn)扣件固定。按照支架設(shè)計(jì)

10、布置將支架搭設(shè)完畢后，測量掛線安裝頂托并調(diào)整頂托高程。3.3拱圈支撐制作與安裝（次分配梁）1、拱圈支撐制作本橋梁拱圈支撐采用雙拼48mm×3.5mm鋼管按拱圈弧度彎曲制作而成。鋼管拱圈支撐制作前，先在場地上按照圖紙給出的設(shè)計(jì)拱腹線和預(yù)拱度值放出1:1鋼管拱圈支撐加工制作弧形大樣圖，并焊制1：1鋼管拱圈支撐彎制臺架，臺架制作時在鋼管弧度側(cè)采用22鋼筋頭沿圓弧側(cè)線按間距50cm焊接至操作平臺鋼板上，圓弧外側(cè)在兩端和鋼管接頭處采用插銷式方法固定，如圖3.7所示。圖3.7鋼管拱圈支撐彎曲臺架示意圖每個鋼管拱圈支撐彎曲加工完成后，與大樣圖進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)有偏差時，及時進(jìn)行調(diào)整，直至加工的鋼管拱圈

11、支撐弧度與大樣圖重合為止，鋼管拱圈由熟練技術(shù)工人進(jìn)行彎曲制作，確保制作出的鋼管拱圈支撐形狀和幾何尺寸一致。在加工好的鋼管拱圈支撐上標(biāo)注與碗扣支架間距相同標(biāo)記，以便鋼管拱圈支撐安裝定位準(zhǔn)確，且在分段加工時，將搭接接頭重疊部位預(yù)設(shè)在頂托部位。2、鋼管拱圈支撐安裝鋼管拱圈支撐加工完成后，運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行安裝，安裝時注意鋼管拱圈上的標(biāo)記與支架頂托位置一一對應(yīng)，定位完成后將每段間鋼管支撐接頭及鋼管支撐與頂托采用點(diǎn)焊固定，防止鋼管支撐滑動移位，并在鋼管拱圈與頂托間形成的三角空隙采用三角木楔塞實(shí)，使頂托整個頂面均勻受力。鋼管拱圈支撐橫橋向布置間距與碗扣支架間距相同。安裝定位完成后，再次對高程進(jìn)行核對，發(fā)現(xiàn)問題

12、及時進(jìn)行調(diào)整。頂托標(biāo)高調(diào)整及鋼管拱圈支撐加工時，要考慮拱圈預(yù)拱度，拱圈預(yù)拱度=設(shè)計(jì)預(yù)拱度+支架彈性變形值。鋼管拱圈支撐安裝定位如圖3.8所示。圖3.8鋼管拱圈支撐安裝定位示意圖3.4支架預(yù)壓預(yù)壓的目的一是消除支架（支墩）及地基的非彈性變形，二是得到支架（支墩）的彈性變形值作為施工預(yù)留拱度的依據(jù)，三是對支架穩(wěn)定性及地基承載力進(jìn)行驗(yàn)證，確定在施工過程中支架及地基承載力的穩(wěn)定性，按設(shè)計(jì)要求預(yù)壓重量為上部結(jié)構(gòu)重量的110%。每跨上部結(jié)構(gòu)恒載及預(yù)壓110%重量數(shù)據(jù)如下表所示：跨徑重量砼重（T）鋼筋重(T)模板重（T）合計(jì)（T）預(yù)壓110%重量（T）備注第一跨256.354.733344378.4模板自重

13、按1.0KN/計(jì)算第二跨435.867.843.3546.9601.6第三跨688.683.753.3825.6908.2第四跨435.867.843.3546.9601.6第五跨256.354.733344378.4鋼管拱圈安裝完成后，沿雙拼鋼管拱圈橫向按中到中間距25cm布置10cm×10cm主分配梁方木，方木在鋼管拱圈支撐上先采用鐵絲綁扎固定。固定好后，開始進(jìn)行加載預(yù)壓，預(yù)壓采用砂袋進(jìn)行預(yù)壓。加載預(yù)壓時，砂袋從拱圈中心沿橫向、縱向兩側(cè)對稱均勻布載，布載前要設(shè)沉降觀測點(diǎn)。沉降觀測點(diǎn)沿拱圈縱向每隔1/4跨徑布置一個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面在拱圈橫向兩側(cè)邊部、兩側(cè)各1/4處和縱向中心線

14、處共計(jì)布置5個觀測點(diǎn)，如圖3.9所示。預(yù)壓荷載施加前，監(jiān)測并記錄各沉降觀測點(diǎn)的初始標(biāo)高，加載完畢后每隔24小時監(jiān)測記錄一次測點(diǎn)標(biāo)高，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)計(jì)算出各點(diǎn)沉降量，當(dāng)各監(jiān)測點(diǎn)連續(xù)72小時累計(jì)沉降量平均值小于5mm或24小時觀測沉降量平均值小于1mm，則判定支架預(yù)壓合格。卸載6小時后，再監(jiān)測一次各測點(diǎn)標(biāo)高，計(jì)算各測點(diǎn)的彈性變形量，以確定施工總預(yù)拱度。圖3.9現(xiàn)澆支架預(yù)壓沉降觀測點(diǎn)布置示意圖3.5模板安裝1、底模安裝 拱圈底模采用15mm竹膠板，預(yù)壓卸載完成后，在主分配梁上鋪設(shè)固定竹膠板面板，竹膠板安裝拼縫間粘貼密封膠條，且在圓弧段板與板之間拼接形成的三角縫采用玻璃膠填充，保證板縫拼接平順

15、、緊密、不漏漿，且接縫整體縱橫向順直。底模安裝完成后，對底模標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，底模標(biāo)高=設(shè)計(jì)拱腹線標(biāo)高+設(shè)計(jì)預(yù)拱度+支架彈性變形值。2、側(cè)模安裝 側(cè)模采用15mm竹膠板+（5cm×10cm）方木背楞，竹膠板在場地上按照拱圈側(cè)面弧形分塊制作，木背楞基本間距為20cm（中到中），垂直于底模布置。側(cè)模安裝前，先在鋪設(shè)好的底模上放出側(cè)模安裝邊線，將側(cè)模沿邊線垂直拼裝好，中部采用雙拼48mm×3.5mm鋼管+16mm拉桿固定，拉桿間距60cm一道，上下端與頂模、底模用鋼釘釘牢。如圖3.10所示。圖3.10 拱圈側(cè)模安裝定位示意圖3、頂模安裝 拱圈鋼筋和預(yù)埋預(yù)留鋼筋安裝

16、完畢后，安裝拱圈頂模，拱圈頂模采用15mm竹膠板+（5cm×10cm）方木背楞，加固采用加工好的弧形28鋼筋在外側(cè)縱向通長布設(shè)，與拱圈主筋采用16鋼筋連接固定，28弧形鋼筋橫向布置和16固定連接鋼筋縱向布置間距均為60cm一道，且在沿拱圈縱向按水平間距90cm預(yù)留一道5cm寬橫向通長開口，拱圈混凝土澆筑將此處拱圈混凝土頂面做成5cm寬平面，以便后續(xù)行車道板澆筑鋼管支撐搭設(shè)落底，如圖3.11所示。在橋跨中心線兩側(cè)各1米圍不設(shè)置頂模，并在沿拱圈不超過2米高度位置通長設(shè)置一塊活動模板，以便混凝土入模和振搗，混凝土澆筑至開口位置時及時封閉固定后，再繼續(xù)向上澆筑混凝土。 圖3.11 拱圈頂模安

17、裝定位及預(yù)留鋼管支撐平臺示意圖3.6拱圈鋼筋加工與安裝1、鋼筋加工拱圈鋼筋加工制作與鋼管拱圈支撐制作方法相同，先在場地上按照1:1放出拱圈鋼筋大樣，每段拱圈鋼筋彎曲成型后，與場地上大樣進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)有偏差時，及時進(jìn)行調(diào)整，直至加工的拱圈鋼筋弧度與大樣圖完全重合為止。下料時要調(diào)整分段接頭在同一斷面上不得超過配筋總數(shù)的25%。制作完成后按照鋼筋編號分別存放，并掛牌標(biāo)識。 2、鋼筋安裝拱圈主筋每段制作完成后，按設(shè)計(jì)及規(guī)要求的型號、位置、間距和保護(hù)層厚度開始安裝拱圈鋼筋和鋪設(shè)保護(hù)層墊塊。主筋連接采用埋弧焊焊接連接。3.7砼的澆筑、養(yǎng)護(hù)1、混凝土澆筑混凝土澆筑采用場站集中拌和，罐車運(yùn)送至現(xiàn)場，

18、兩臺汽車泵分別停至橋位左右兩側(cè)泵送入模的方法澆筑。拱圈混凝土由拱腳全寬逐層對稱于拱頂向上連續(xù)澆筑，嚴(yán)格控制兩端澆筑速度均勻一致。澆筑混凝土過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查模板、鋼筋及預(yù)埋部件的位置和保護(hù)層厚度，確保其位置正確不發(fā)生變形。并設(shè)專人檢查模板、支架變形情況，如有變形、移位或沉陷應(yīng)立即校正并加固。2、混凝土養(yǎng)生待初凝后，拆除拱頂模板，用土工布覆蓋混凝土養(yǎng)生，養(yǎng)生過程中經(jīng)常灑水，始終保持混凝土表面濕潤為度，養(yǎng)生時間不少于14天。3.8拱圈支架的卸落主拱圈、側(cè)（）墻、行車道板砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%后，方可卸落拱圈支架，支架拆除應(yīng)對稱拆除，且應(yīng)隔孔拆除。因此，支架拆除順序?yàn)橄炔鸬谝?、五跨，然后拆第三跨，最后拆第二、四跨。支架拆除遵循“由上而下、先搭后拆”的原則進(jìn)行，每孔支架拆除由拱頂向兩端拱腳對稱進(jìn)行，在橫向同時一起卸落。即先松頂托，使底模與梁體分離，隨時注意觀察梁底是否變形，尤其是拱腳位置的水平位移，若發(fā)生變形必須立即停止支架拆除，若未發(fā)生變形則將模板拆除，然后拆除剪刀撐、斜撐，最后拆小橫桿、大橫桿、立桿等。 四、總結(jié)1、本橋上部結(jié)構(gòu)施工采用了常規(guī)的支架+分配梁+竹膠板模板的施工方法，未單獨(dú)制作拱架的施工工法在小跨徑現(xiàn)澆混凝土拱圈施工中值得推廣應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)主要有：一是省去了拱架制作的焊接、安裝程序，可加快施工進(jìn)度；二是減少拱架制作