大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法

大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法由四川路橋建設(shè)股份有限公司完成的工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》是四川路橋建設(shè)股份有限公司完成的建筑類施工工法；作者分別是聶東、張佐安、廖旭、曹瑞、裴賓嘉；適用范圍是跨越較大溝谷的鋼筋混凝土拱橋的施工，尤其是在地勢陡峭、深溝峽谷及場地受限等條件下的鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈的施工?！洞罂鐝戒摻罨炷料湫凸皹蚬叭覞彩┕すしā分饕墓しㄌ攸c是開發(fā)應(yīng)用的掛籃結(jié)構(gòu)合理、施工操作方便、適應(yīng)性強；基本不受地形限制；施工成型的拱圈整體性及拱軸線形較預(yù)制安裝好；節(jié)約了大型的無支架纜索吊裝設(shè)施，并且不需進行拱圈預(yù)制場地建設(shè)；減少了高空作業(yè)，施工安全。2008年1月31日，《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為2005-2006年度國家二級工法。形成原因形成原因鋼筋混凝土箱形拱橋是適宜山區(qū)建造的橋型之一，它具有造價低、抗震性能好、經(jīng)久耐用、外形美觀、易維護等優(yōu)點。截至2005年，在山區(qū)高速公路建設(shè)中，跨越較大的溝谷時，大多選擇建造大跨徑鋼筋混凝土箱形拱橋。但傳統(tǒng)的大跨徑鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈的施工方法，即拱圈的拱箱分段預(yù)制后采用無支架纜索吊裝施工拱圈成拱法及搭設(shè)支架現(xiàn)澆拱圈成拱法，已不能滿足適合修建拱橋但又受地勢陡峭、場地狹窄等條件制約的鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈施工的需要。由四川路橋建設(shè)股份有限公司承建的四川西攀高速公路C12合同段白沙溝1號大橋凈跨為150米的鋼筋混凝土箱形拱橋，是西部交通建設(shè)科技項目“山區(qū)大跨徑鋼筋混凝土箱形拱橋設(shè)計及施工技術(shù)研究”的依托工程，采用了掛籃懸臂澆筑（懸澆）方法進行該橋拱圈的施工，在中國國內(nèi)首次成功實現(xiàn)了鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈的節(jié)段懸臂澆筑法成拱，經(jīng)總結(jié)形成《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》。

工法特點工法特點《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的工法特點是：1.大跨徑鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈懸澆施工所開發(fā)應(yīng)用的掛籃具有結(jié)構(gòu)合理、施工操作方便、適應(yīng)性強等優(yōu)點，掛籃可拆卸和再利用。2.基本不受地形限制，特別在跨越較大的溝谷修建鋼筋混凝土拱橋時，受地勢陡峭、場地狹窄等條件制約的情況下具有顯著的優(yōu)越性。3.施工成型的拱圈整體性及拱軸線形較預(yù)制安裝好。4.相對于拱圈預(yù)制安裝施工而言要投入掛籃等施工設(shè)施，但節(jié)約了大型的無支架纜索吊裝設(shè)施，并且不需進行拱圈預(yù)制場地建設(shè)。5.施工人員在掛籃、扣塔及錨碇的相對封閉的環(huán)境里作業(yè)，最大限度地減少了高空作業(yè)，能保證施工安全和提高工作效率。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》適用于跨越較大溝谷的鋼筋混凝土拱橋的施工，尤其是在地勢陡峭、深溝峽谷及場地受限等條件下的鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈的施工。

工藝原理《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的工藝原理敘述如下：鋼筋混凝土箱形拱橋拱圈掛籃懸澆施工，是在搭架現(xiàn)澆拱圈拱腳段后，將拱腳段扣掛于交界墩蓋梁（橋臺）上，通過錨固于錨碇與交界墩蓋梁間的錨索來平衡因扣索產(chǎn)生的交界墩蓋梁上的不平衡水平力，再安裝拱圈懸澆節(jié)段的掛籃支承于已澆筑的拱圈節(jié)段上并調(diào)試，應(yīng)用掛籃作為拱圈節(jié)段懸澆的承重結(jié)構(gòu)，用掛籃的自身剛度及支反力系統(tǒng)來平衡拱圈懸澆節(jié)段的重量，利用交界墩及其上布置的扣塔按照斜拉扣掛的原理布置扣索錨索錨固系統(tǒng)，通過張拉調(diào)整扣索、錨索以控制拱圈的內(nèi)力和線形，通過控制扣塔、交界墩的偏位，來保證拱圈懸澆中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。掛籃調(diào)試完成后綁扎拱圈節(jié)段鋼筋并安裝拱圈模板，澆筑節(jié)段混凝土并養(yǎng)護待強，掛扣索、錨索并張拉調(diào)整、錨固，然后掛籃前移就位進入下一節(jié)段施工，如此循環(huán)直至拱圈合攏。待合攏段混凝土達到要求的強度后，拆除拱圈懸澆用的掛籃，由拱頂向拱腳逐級放松扣、錨索，直至扣、錨索完全放松并拆除，從而完成拱圈施工。

施工工藝《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1施工工藝流程圖《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的操作要點如下：一、籃懸澆系統(tǒng)布置拱圈掛籃懸澆系統(tǒng)包括掛籃、扣塔、錨碇、扣（錨）索及其錨固系統(tǒng)、工作天線系統(tǒng)等部分，見圖2。拱圈掛籃懸澆系統(tǒng)的布置包括：掛籃設(shè)計及掛籃加工、試驗，扣塔設(shè)計及加工、安裝，扣（錨）索及其錨固系統(tǒng)設(shè)計、加工，錨碇設(shè)計及施工，工作天線系統(tǒng)布置。圖2拱橋拱圈懸澆施工總體布置圖1.掛籃（圖3）圖3拱橋拱圈懸澆施工掛籃示意圖掛籃是拱圈節(jié)段懸澆的主要承重構(gòu)件。采用適應(yīng)拱圈特點的側(cè)桁式鋼結(jié)構(gòu)掛籃，掛籃的掛鉤既是行走承重構(gòu)件，又是拱圈節(jié)段混凝土澆筑過程中的支承構(gòu)件；掛籃的后橫梁直接設(shè)置支點反作用于梁底形成可靠的后錨支承。掛籃安裝采取在地面將單件組裝成塊再用汽車吊分塊起吊拼裝的方式進行安裝，安裝時先將底籃后半段用汽車吊起吊擱置于現(xiàn)澆段支架上，再起吊安裝通過橫梁連接的掛梁并將掛梁與擱置在現(xiàn)澆段支架上的后半段底籃連接，之后安裝兩側(cè)桁架及前半段底籃，最后安裝掛籃底模等構(gòu)件。材料設(shè)備材料設(shè)備《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》無需特別說明的材料，采用的主要機械設(shè)備見表2。質(zhì)量控制質(zhì)量控制《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：一、工程質(zhì)量控制標準1.拱圈拱腳段搭架現(xiàn)澆及拱圈懸澆混凝土施工質(zhì)量執(zhí)行《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》。拱圈施工允許偏差見表3。2.拱圈鋼筋加工及安裝施工質(zhì)量執(zhí)行《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》。

二、質(zhì)量保證措施1.掛籃的全部構(gòu)件在鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)廠家完成制做并進行檢驗和試拼，合格后再于現(xiàn)場整體組裝檢驗，并按設(shè)計荷載及技術(shù)要求進行預(yù)壓試驗。2.掛籃總重控制在設(shè)計限重之內(nèi)；允許最大變形：20毫米；施工時、行走時的抗傾覆安全系數(shù)大于2；自錨固系統(tǒng)、各限位系統(tǒng)安全系數(shù)大于2。3.拱圈拱腳段現(xiàn)澆支架進行預(yù)壓，支架的強度、剛度、穩(wěn)定性應(yīng)滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求。4.安全措施安全措施采用《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：1.認真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，根據(jù)國家有關(guān)法規(guī)、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，建立完善的安全保證體系。2.施工現(xiàn)場按符合防火、防風(fēng)、防雷、防洪、防電等安全規(guī)定及安全施工要求進行布置，并完善各種安全標識。3.施工現(xiàn)場的臨時用電嚴格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。4.電氣線路應(yīng)采用“三相五線”接線方式，電氣設(shè)備和電氣線路必須絕緣良好。5.室內(nèi)配電柜、配電箱前要有絕緣墊，并安裝漏電保護裝置。6.氧氣瓶與乙炔瓶隔離堆放，嚴格保證氧氣瓶不沾染油脂、乙炔發(fā)生器有防止回火的安裝裝置。7.機械設(shè)備定期安全檢驗合格，操作人員持證上崗，嚴格執(zhí)行機械設(shè)備操作規(guī)程。8.主要的施工設(shè)施進行結(jié)構(gòu)設(shè)計并通過驗算，滿足有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。環(huán)保措施環(huán)保措施《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的環(huán)保措施如下：1.成立施工環(huán)境保護管理機構(gòu)，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對工程材料設(shè)備、生產(chǎn)生活垃圾、廢油、廢水、施工燃油、工程棄渣的控制和治理，遵守防火及廢棄物處理的規(guī)定，接受相關(guān)單位的監(jiān)督檢查。2.將施工場地和施工作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)范圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。3.對施工廢漿、廢水、生活污水進行集中，認真做好無害化處理，防止施工廢漿亂流。廢水按環(huán)境衛(wèi)生指標進行處理達標并按當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求的制定地點排放。棄渣及其他工程廢棄物按工程建設(shè)制定的地點和方案進行合理堆放和處治。4.優(yōu)先選用先進的環(huán)保機械?？刂剖┕ぴ肼暤皆试S值以下。5.對施工場地道路進行硬化，并在晴天經(jīng)常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚污染周圍環(huán)境。6.對因清方、修建便道等破壞的邊坡采取種草、種樹等措施進行植被恢復(fù)，將生態(tài)破壞降到最低。

效益分析效益分析《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》的效益分析如下：一、經(jīng)濟效益1.拱圈采用掛籃懸澆施工工藝較預(yù)制安裝只需增加掛籃費用，但節(jié)約了大型纜索吊裝系統(tǒng)及預(yù)制場建設(shè)等費用。2.拱圈采用掛籃懸澆工藝成拱其拱圈整體性好，避免了因吊重限制而導(dǎo)致的由多片拱箱組拼形成拱圈所造成的腹板多而厚、鋼筋多的問題，拱圈斷面及鋼筋布置更多地考慮了成橋受力需要，斷面尺寸更小，減少拱圈節(jié)段間的臨時連接構(gòu)造，節(jié)約拱圈混凝土的數(shù)量。3.施工作業(yè)人員在相對封閉的掛籃、扣塔、錨碇上作業(yè)，變高空為平地，施工更安全，現(xiàn)場更整潔，做到了文明施工。

二、社會效益解決了在跨越較大溝谷修建鋼筋混凝土拱橋時，受地勢陡峭、場地狹窄等條件制約的情況下鋼筋混凝土拱橋的拱圈成拱的施工難題，填補了中國國內(nèi)大跨徑鋼筋混凝土拱橋的拱圈用掛籃懸澆施工工藝成拱的空白，豐富和發(fā)展了拱橋的施工技術(shù)；最大限度地節(jié)省了橋兩岸的施工用地，保護了施工環(huán)境。應(yīng)用實例應(yīng)用實例《大跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋拱圈懸澆施工工法》在四川省西攀高速公路C12合同段白沙溝1號大橋左幅橋及右幅橋的應(yīng)用情況如下：1.工程概況四川西攀高速公路白沙溝1號大橋為鋼筋混凝土箱形拱橋（圖6），大橋分左、右幅分幅設(shè)計，單幅橋梁寬度11.25米。該橋拱圈為等高度懸鏈線鋼筋混凝土箱形拱，凈跨徑Lo=150米，凈矢高Ho=30米，凈矢跨比Ho/Lo=1/5，拱軸系數(shù)1.988，拱箱為單箱雙室截面，箱寬6米、箱高2.7米。

圖6凈跨150米的白沙溝1號大橋立面圖2.施工情況四川西攀高速公路白沙溝1號大橋的箱形拱圈采用掛籃懸澆施工，即利用掛籃作為拱圈節(jié)段懸澆的承重結(jié)構(gòu)，掛籃支承于已澆拱圈節(jié)段上，利用掛籃的自身剛度及支反力系統(tǒng)來平衡拱圈懸澆節(jié)段的重量，利用交界墩及布置的扣塔按照斜拉扣掛的原理布置扣索錨索錨固系統(tǒng)，通過張拉調(diào)整扣索、錨索來控制拱圈的空間位置和扣塔、交界墩的偏位，從而保證拱圈懸澆節(jié)段中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。該橋施工中，開發(fā)并應(yīng)用了適應(yīng)拱圈特點的