大跨度拱箱施工工藝解析

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+3X64m 上承式箱型肋式拱橋+4X20m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，在

2、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(yán)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

3、。滿堂支架搭設(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?？?，由于在主河道，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

4、長度配置）。施工工藝流程如下：2、施工工藝流程1三、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(dāng)?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19nl3/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米高的碎墻，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、有機上推平并壓實；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，

5、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)彈簧士須及時清除，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40X30cm的排水溝，排水溝分段開挖形成坡度，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 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)

6、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)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。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

7、，長4m,間距為0.4m；木材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：Pl = 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/nr=2 KN/nr設(shè)備及人工荷載：P3=250kg/m2=2.5KN/nr混凝土澆筑沖擊及振搗荷載：P4=200kg/nr=2 KN/nr則有P=P 1 +P2+P3+P4=42.9 KN/m2（2）、立桿強度驗算：大橫桿布局L2m,長細比為x=l/i=12OO/15.78=76查表可得

8、=0.744則有：立桿縱向壓力容許值N= OA 6 =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X >N,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. 12x10x10x1072. 1x105x4. 89x10三2. 25mm.壓縮變型很小。單幅箱梁每跨混凝土 326. 4m：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,

9、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-12. 9KN/m2大方的計算截面抵抗矩：W=bh76=9x1276=216cm3由梁正應(yīng)力計算公式得6 =QL/10w=42. 9x0. 6xl03x0. 9710x216x1(/=9. 65MPaV 6 =10MPa,強度滿足要求。 由矩形梁彎曲剪應(yīng)力計算公式得：T=3Q/2A=3x42. 9x0, 6x10% (0. 9/2)/2x9xl2xl0-1=l. 61MPaV T=2MPa (參考一般木質(zhì)) 山矩形梁撓度計算公式得：E=O.lxl 05M

10、PaI=bh3/12=9x 123/l 2= 12964cm3Fmax=5ql4/384EI=5x42.9xO.6x 106x0.94/384x 1296x 108x l.Ox 10,o=1.7mm<F=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/ma而大橫桿為每米Q=42.9x0.6=25.74T/mo故小橫桿受力安全。腹板處的是受力為P=42.9KN/nf。小方的計算截面抵抗矩：W=bh2/6=6x 102/6= 100cm26 =ql710w=12. 9x0. 3x10x0.

11、 6710x100x10-6=4. 63MPaV 6 =10NTa 強度滿足要求。T=3Q/2A=3x42. 9x0. 3x101(0. 6/2)/2x6xl0xl0-,=0. 965MPa < T=2Pa (參考一般木 質(zhì))E=0. IxlOWaI=bh3/12=6xl0712=500 cm3Fmax=5ql4/384EI=5x42.9x0.3xl06x0.64/384x500x 108x 1 x 101()=0.434mm<F=1. 5mm F =1/400剛度滿足要求。以上計算公式的符號代表為：Rmax一計算截面最大彎曲正應(yīng)力L一立桿間距Q一作用在小橫桿上的均布荷載P一作用在

12、小橫桿上的集中荷載W一小橫桿計算截面抵抗距EI一小橫桿的抗彎剛度Fmax一小橫桿計算最大撓度值F一容許撓度6一鋼材強度極限值N一計算軸向力E一立桿的彈性模量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L2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(biāo)高，測量控制點按順橋向每5米布置一排，每排3個點。 在加載50%和100%后均要復(fù)測各控制點標(biāo)高，加載100%預(yù)壓荷載并持荷24小時后要再

13、次復(fù)測各控制點標(biāo)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(biāo)高，以便得出支架和地基的彈性變形量（等 于卸載后標(biāo)高減去持荷后所測標(biāo)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(biāo)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，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

14、，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，木楊橫向布置，木材布置間距為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；加工時，將面板和木 防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 撐在底板碎頂面上，

15、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。澆注碎之后，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) 計尺寸用器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(yán)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

16、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深河西北郊區(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50100mm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(biāo)準(zhǔn)試件，作為質(zhì)量評定依據(jù)。1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

17、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 ±o混凝土澆筑溫度控制在5度-15度之間施工。碎澆筑時在拱箱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)在拱箱碎強度不小于90%后方可拆除。在拱箱碎頂板 施工完成后，最好進行合攏段碎施工。先澆筑底板碎，對施工縫鑿毛后立模板，再進行腹 板及頂板碎施工。三個預(yù)留人孔最后用高一標(biāo)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

18、，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、運行情況在漂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、取得的效益山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箱肋碎m31896. 5440 元/m'8344602045. 4440 元/m'8999763吊索基礎(chǔ)碎3 m180