現澆鋼筋混凝土箱形拱橋主拱圈施工技術

1、120m跨現澆鋼筋砼箱形拱橋主拱圈施工技術1. 工程概況xx 市 xx 大橋位于xx 市 xx 鎮(zhèn)內，為xx 水庫建成后原有道路改建工程。該橋位于xx 水庫上游，跨越庫區(qū)，終點與上大線連接。該橋橋長192.8m，其中橋梁主跨為凈跨徑120m上承式懸鏈線箱形拱橋，其矢跨比 1/6 ，拱軸系數m 1.756 ；拱上結構為全空式三柱排架結構，采用7.8m 先張法預應力空心板作橋面結構，主箱為高2m的等截面單箱雙室，三腹板支承拱上排架柱；拱上結構根據高度分為橫墻和排架兩種形式；拱座采用8 根 130cm樁承臺基礎。橋梁設計荷載為公路級，橋面寬度9.5m（ 0.25m 欄桿 1.0m人行道 7.0m 行

2、車道 1.0m 人行道 0.25m 欄桿）。橋面總體布置圖見圖1。中心樁號 K16+294.0004001928040043*120016*7802*12006.418931+660附加墩12 J7 J6 J5 J4 J3 J2 J1 J0 J1 J2 J3J4 J5J6 J7 34511KK點點終起GZOL0=12000GZ1圖 1橋梁總體布置圖2. 支架施工2.1. 支架布置本橋根據施工條件采用有支架施工。在兩拱腳段根據原有的地形情況采用在硬化的地面上直接拼裝碗扣式腳手架，中間段采用梁柱式復合體系：其結構構成為：明挖現澆混凝土基礎；鋼支架分三層，底層為置于混凝土基礎上鋼管立柱支墩，中層用萬

3、能桿件搭成框架結構形成縱梁，上層為滿布式碗扣式腳手架。拱部利用碗扣式支架調整成拱型，拱架卸落利用碗扣式支架頂的可調托撐完成。鋼管立柱支墩用 3258 鋼管作為主要支撐柱，在 N 型萬能桿件高度變化處采用雙立柱，其余采用單立柱，各鋼管立柱水平用I12工字鋼連接，且在縱橫設置剪刀撐；其上用萬能桿件搭成2m框架結構，通過橫向 28a 槽鋼分配梁與立柱連接，在N 型萬能桿件兩側設置纜風繩；在萬能桿件上布設縱橫向工字鋼分配梁，其上搭設碗扣件式腳手架。全橋鋼管立柱布置成11 跨形式，跨度為8 m、 9m、 10m。支架兩拱腳段根據原有的地形情況采用在硬化的地面上直接拼裝碗扣式腳手架。具體布置見圖2。圖 2

4、支架總體布置圖2.2 支架基礎施工基礎處理時，先清除橋位地表耕植土，并根據立柱間距及橋位地形，開挖至含砂質粘土卵石層，在清理后的地基上回填厚20cm的碎石，并用手工電動夯實，在夯實地基上澆注3.0m 9.0m 1.0m 或1.5m9.0m 1.0m 的C25凝土立柱基礎，地基表面用水泥沙漿封閉，基礎承載力不小于160kPa，在混凝土澆注前將預埋件按照立柱設計位置準確預埋并固定，防止?jié)沧⑦^程中移位。2.3 支架搭設2.3.1鋼管立柱按照設計長度在陸地上接長或截短，利用吊車輔助立于設計位置上，在吊點未放松的情況下將根部焊接在基礎預埋件上。逐根支立完成后，及時將縱橫向槽鋼及工字鋼連接，以確保鋼管立柱

5、的穩(wěn)定性。2.3.2 N型萬能桿件拼裝均為人工散拼，為保證支架拼裝質量，拼裝過程中應注意的事項有：萬能桿件拼裝之前，應組織技術交底以利于順利拼裝，進場材料應作全面檢查，必要時作力學性能抽驗。萬能桿件為螺栓連接，拼裝時螺栓應一次擰緊。萬能桿件支架拼裝前底層應固結，可采用后方支架上掛設滑輪卷揚機提升安裝散根桿件,支架每拼裝10m應進行測量檢查并作調整。萬能桿件支架拼裝過程中應及時拉纜風索確保支架施工安全萬能桿件支架拼裝完成后應進行全面檢查, 其各項誤差應符合下列要求:萬能桿件支架頂標高: 50mm:20mm萬能桿件 ,萬能桿件支架頂平面高差: 10mm橫梁撓度 : L/1000立柱傾斜 : H/2

6、000拼裝萬能桿件支架屬高空作業(yè)，施工中應嚴格遵守高空作業(yè)有關的安全技術規(guī)程。2.3.3 碗扣式腳手架鋼管支架立桿按照縱向間距90cm、橫向 90cm搭設于置于萬能桿件支架上的縱向I18 工字鋼上，橫桿步距采用 90cm。在縱橫向和水平按照間距300cm 布置剪刀撐，以增強整體的穩(wěn)定性。立桿及大小橫桿連接采用對接方式，而在拱頂立桿單根長度若不足時則采用搭接方式，且至少用3 個扣件與 3 根小橫桿連接，立桿對接扣件位置呈交錯布置。所有斜撐采用搭接方式，搭接長度不小于50cm，搭接段用扣件連接。在頂部小橫桿與立桿連接的扣件下再增加一個扣件，以防拱頂小橫桿下滑。由于拱架在拱圈混凝土澆注過程中存在較大

7、的側向擠壓力，拱腳處立桿、橫桿、斜撐均做了加密處理。拱架搭設要求嚴格控制立桿垂直度，但由于拱架較高處，對接立桿軸線難以做到完全重合，對接面也可能是非理想的水平狀態(tài)，鋼管的吊運碰撞也可能導致鋼管產生的微彎曲，使用舊鋼管也可能使立桿難以做到理想的直線狀態(tài)。為增加立桿的穩(wěn)定性，對情況嚴重的立桿通過增設橫桿或斜撐作了局部加強處理。拱架架設完后， 對所有扣件進行全面檢查。2.3.4 支架預壓支架預壓荷載試驗的目的是檢驗其承載能力和消除非彈性變形，并實測支架的變形值。根據支架試壓加載各項測試結果，繪出支架荷載撓度曲線，為施工監(jiān)控提供可靠依據。在拱橋結構施工過程中，同時對支架的應力與變形進行檢查、測試、確保

8、支架的整體性、剛度、強度與穩(wěn)定性滿足要求。施工支架預壓荷載試驗采用部分荷載對整個拱圈進行預壓，即預壓總荷載值為：（拱圈底板重 +拱圈腹板重） 1.2 ，這是根據主拱圈澆筑順序確定的，加載順序與主拱圈澆筑施工順序相同。加載形式見圖3。加載重量（底版 +腹板）重 *1.2預壓砂袋圖 3 主拱圈支架預壓立面圖加載監(jiān)控及數據采集選取順橋向拱跨1/8 、 1/4 、 3/8 、拱頂四個斷面，橫橋向每個斷面布三個：兩邊、中間，用扎絲吊鉛球，上端固結在拱圈槽鋼上，下端吊鉛球（用鋼筋頭焊接成三角形也行），與地面有50cm 的活動空隙，在距地面的1m左右的扎絲上綁1m長精度以mm為單位的尺（用卷尺截成）；后視盡

9、量用水準點；測點作為整個橋梁施工全過程的觀測點，因而采取保護措施。每天于早上6 點左右、晚上5 點左右觀測；分別于加載前、加載載 120%（底板重 +腹板重）時用水準儀觀測。100%底板重、加載100%腹板重、滿拱架預壓加載采用鋪設砂袋方法實現，砂袋的搬運用兩臺汽車起重機來完成。雙向同步對稱加載（布載時橫向也要對稱進行） 。加載過程中全程監(jiān)測拱架變形。當地基沉降速率小于 1mm/天時及 48h 后，開始卸載。預壓荷載卸除后，通過觀測數據對拱底標高和線形進行重新調整，并檢查扣件松緊情況。3. 主拱圈施工3.1 主拱圈底模標高的確定主拱圈的支架現澆過程中，立模標高的合理確定，是關系到主拱圈的線形是

10、否平順、是否符合設計的一個重要問題。如果在確定立模標高時考慮的因素比較符合實際，而且加以正確的控制，則最終主拱圈與橋面系線形較為良好；否則最終主拱圈線形會與設計線形有較大的偏差。立模標高并不等于設計中橋梁建成后的標高， 總要設一定的預拋高， 以抵消施工中產生的各種變形 （撓度）。其計算公式如下：模板定位標高設計標高運營預拋高施工預拋高支架變形其中支架變形值是根據支架加載試驗，綜合各項測試結果，最后繪出支架荷載撓度曲線，進行內插而得。根據以往上承式拱橋施工及監(jiān)控經驗，并結合本橋的具體情況，估計在施工過程中影響本橋結構內力和線形的因素主要有以下幾方面： 施工臨時荷載； 支架變形； 日照影響； 主拱

11、圈混凝土澆筑順序和主梁的安裝順序； 混凝土澆筑方量的控制； 混凝土彈性模量和徐變。當上述因素與估計不符，而又不能及時識別引起控制目標偏離的真正原因時，必然導致在以后階段施工中采用錯誤的糾偏措施，引起誤差累積，因此在施工控制過程中，將通過對應力和位移偏差分析、結構參數敏感性分析、結構參數識別，找出誤差原因，確定出設計參數真實值，以此為基礎對該橋進行有效施工控制。為使拱圈最終成形后符合設計和規(guī)范的要求，必須在支架上設置預拱度。拱頂預拱度包括拱圈自重產生的拱頂彈性下沉、拱圈溫度降低與砼收縮產生的拱頂彈性下沉、墩臺水平位移產生的拱頂彈性撓度值、 拱架在設計荷載作用下的彈性及非彈性變形、 支架基礎受載后

12、非彈性下沉。預拱度 =運營預拋高施工預拋高支架變形根據設計和監(jiān)控單位提供的數據，拱頂處預拱度按全部預拱度總值設置，暫定為 15cm，拱腳處為零，其余各點按二次拋物線分配。即 : x 1-4x2/L2 x任意點（距離拱頂水平距離為x）的預加高度。 預拱度總值。x 跨中至拱腳的水平距離。L 拱圈的計算跨徑。支架預壓完成后，拱頂下沉18mm，與監(jiān)控單位計算基本吻合。預拱度無需再調整。3.2 主拱圈施工方案的確定拱圈混凝土施工過程是一個對支架不斷加載的過程?？紤]拱圈澆筑與支架變形之間的相互影響關系，為防止支架異常變形，破壞主拱軸線，甚至產生混凝土裂縫，同時遵循“分環(huán)分段灌注順序應使支架在混凝土灌注過程

13、中發(fā)生的變形幅度最小”的施工原則，確定了主拱圈澆筑順序見圖4（圖中所標數碼即為混凝土澆筑順序） 。323 3223 312232 31 3 31313121211 11說明：圖中數字為澆筑順序1120m第三環(huán)頂版第二環(huán)腹版第一環(huán)底版760拱圈混凝土分環(huán)，分段澆筑圖 4主拱圈澆筑順序主拱圈混凝土采用分環(huán)、分段的方法進行施工，即：整個拱圈根據支架的結構體系分為3 個澆筑環(huán)；即底板環(huán)、腹板環(huán)及頂板環(huán)，每環(huán)澆筑時再分5 段對應水平長度分別均為24m，先對稱澆筑拱腳段，再從跨中段向兩拱腳方向澆筑，拱頂段澆筑完后，再澆筑1/4段。段與段之間預設間隔槽( 頂板不設間隔槽 ) ，間隔槽寬1.5m，根據監(jiān)控單位

14、的施工加載計算，腹板和底板環(huán)兩環(huán)同時合龍，使拱圈形成一個開口箱形結構，這樣對支架和結構比較安全，然后再進行頂板環(huán)的分段澆筑及合龍。為了避免支架局部異常變形，采取拱頂兩側對稱的方法施工。3.3 主拱圈施工工藝主拱圈施工工藝流程見圖5。分段安裝主拱圈底模板及鋼筋分段澆筑主拱圈底板混凝土支架應力應變監(jiān)測分段綁扎腹板鋼筋及安裝腹板內外側模板分段澆筑主拱圈腹板混凝土支架應力應變監(jiān)測綁扎各間隔槽底板、腹板鋼筋主拱圈底腹板合龍支架應力應變監(jiān)測、及安裝各間隔槽底板、腹板模板形成開口箱形結構拱圈應力應變監(jiān)測分段安裝主拱圈頂板底模、外側模及綁扎鋼筋主拱圈合龍分段澆筑主拱圈頂板混凝土支架應力應變監(jiān)測成形監(jiān)測卸落架拱

15、圈應力應變監(jiān)測圖 5 主拱圈施工工藝流程3.3.1模板體系3.3.1.1底模在碗扣式腳手架上的可調托撐上縱向鋪設弧形工字鋼，工字鋼與可調托撐之間的三角形空隙用角鋼焊接三角形墊塊填充?；⌒喂ぷ咒撋蠙M向鋪設10cm10cm 方木，間距30cm，在工字鋼上焊接擋塊以防止其下滑。在方木上鋪設底模，底模采用厚15mm竹膠板。底模安裝的關鍵是的定位準確計算和測量，該值是根據 AutoCAD 繪圖軟件計算得出，通過調整弧形工字鋼和方木可以放樣出理想的拱架底模線形。模板結構是否合適將直接影響梁體的外觀。3.3.1.2外模面板均采用15mm厚竹膠板，外側用方木做成框架，2.4m 一節(jié)，外模包在底模上，下緣根據拱

16、圈內橫向分布鋼筋的位置布設拉桿，上緣用圓鋼作拉桿。模板因曲線造成的縫隙，用加工后的木條填塞，再用“即時貼”貼縫，以防漏漿。3.3.1.3內模澆筑底板時不需要內模，待混凝土初凝后人工壓抹成型，底板澆筑后，用扣件式腳手架及可調托撐拼成框架， 12mm 厚竹膠板作面板或頂板底模形成內模，拱箱內?？蚣茉O計應盡量少占凈空，以利于內模的拆除。內模頂部設4 道 10cm 10cm方木縱向背肋，每道框架布置5 個豎向鋼管，分別用托撐頂在底板和頂板方木上，用于支撐頂板模板，內側模每側設兩道10cm10cm方木縱向背肋，用于支撐內模面板，橫向上下布置二道鋼管，利用托撐頂在順橋向lOcm 1Ocm的方木上?？蚣芸v向

17、間距90cm，用鋼管縱向聯接，中間部分不加斜撐，這樣，可以減小框架所占空間，便于施工。鋼管間聯接用扣件固定。拱箱模板結構見圖6。模板的鋪設順序為：第一環(huán)混凝土澆筑時為：拱圈底模外側模安裝拉筋及分段隔板設置橫豎帶木。第二環(huán)混凝土澆筑時，模板鋪設順序為：內外側模安裝拉桿及橫豎帶木。第三環(huán)混凝土澆筑時，模板鋪設順序為：頂板底模側模安裝拉桿及橫豎帶木。 48*5 鋼管15mm竹膠板方木框架10*10方木底板混凝土圖 6 模板結構圖3.3.2鋼筋拱圈底模鋪好后，測設中線、邊線、標高，標出各分段點及橫隔板的位置，作為安裝其它模板及綁扎鋼筋的依據。拱圈鋼筋安裝采用在橋下加工彎制，汽車吊吊運至拱架上就地綁扎施

18、工。鋼筋綁扎順序按拱腳至拱跨 1/4 段，先安箍筋后穿主筋的辦法；拱跨 1/4 處至拱頂段先穿主筋后套箍筋，以利施工。主鋼筋接頭、箍筋及橫隔板鋼筋連接采用焊接；間隔槽鋼筋和箍筋在澆筑前綁扎，注意在間隔槽位置鋼筋的錯開長度應滿足規(guī)范要求。鋼筋在綁扎中和骨架成型后，要做好支撐架避免變形，上層鋼筋網采用鋼管臨時定位，保護層墊塊按 80cm間距梅花型布置，與主鋼筋綁扎牢固。鋼筋在澆筑前要保證其無銹蝕現象，如有則除銹后才能澆筑混凝土。3.3.3混凝土澆筑混凝土澆筑時采取水平移動，向拱頂方向推進，腹板澆筑時上下分層的方法澆筑，斜向分層（澆筑拱腳混凝土前，要將其與拱座的新舊混凝土接合處鑿毛，混凝土表面應鑿毛

19、至露出集料并沖刷干凈，再將接茬面用水濕潤再布薄薄的一層1 1 水泥砂漿。分段澆筑長度取4m6m,分段澆筑時必須在前一段混凝土初凝前開始下段混凝土，以保證澆筑連續(xù)性?；炷翝仓M行中不得任意中斷，因故必須間歇時，間歇最長時間應按所用水泥凝結時間、混凝土的水灰比及混凝土硬化條件確定。拱圈預留間隔槽中混凝土，應待所有各分段混凝土均灌注完畢，且其相鄰段混凝土強度達到70%后方可澆筑，澆筑前要將分段混凝土表面鑿毛沖凈，殘留混凝土清理干凈后綁扎鋼筋，立好模板。澆筑過程中為防止混凝土外流，在底板、腹板和頂板拱腳位置設蓋板防護。澆筑拱腳混凝土時，應控制好混凝土的坍落度，防止混凝土向拱腳處滑落。3.3.4間隔槽

20、砼施工及養(yǎng)護各段均澆筑完成后焊接暫時斷開的縱向鋼筋進行間隔槽的施工，先進行拱腳段與中間段間隔槽的施工，再進行拱頂段與中間段間隔槽的施工，最后完成拱腳處間隔槽的施工，實現整個拱圈合龍。在拱頂混凝土強度達 30MPa 且氣溫達到 8時澆注間隔槽混凝土。按施工組織安排，主拱箱間隔槽合龍作業(yè)將在十二月份進行。結合該地區(qū)的氣溫實際情況，采取以下措施來嚴格控制間隔槽的合龍溫度。一是科學安排作業(yè)時間， 在自然溫度最低的凌晨零時至 6 時合龍； 二是集中人力、 物力， 最大限度地縮短合龍的澆注時間，一般控制在 4h 之內完工；通過采取上述措施，有效地控制合龍溫度。4 主拱圈落架落架作業(yè)是主拱圈現澆的最后一道工序，也是很關鍵的一道工序，要在主拱圈裸拱形成后，待混凝土達到設計強度后落架，落架時要嚴格按程序圖進行。卸落無須安裝專門的卸架設備，只需有序地擰松緊固于頂部小橫桿的扣件即可方便地完成拱架卸落工作。主拱圈混凝土最低強度達到設計的90%后，即進行主拱圈脫架。由于拱架設計中采用可調托撐來調整標高和落架， 落架點多， 落架施工技術難度大。 根據