張亞杰

（大唐新疆發(fā)電有限公司 新疆 烏魯木齊 830011）

1 工程概況

小關(guān)子水電站位于四川省寶興縣境內(nèi)，該電站為引水式水電站，引水隧洞長7km，其洞型為直徑等于9.5m馬蹄洞型。由于地質(zhì)、地形多種條件的限制，取水口布置在右岸，地下廠房布置在左岸，左右兩岸引水系統(tǒng)采用跨河管橋連接。管橋?yàn)楝F(xiàn)澆箱型拱橋，主拱圈凈跨124m，凈矢高為24.8m，矢跨比為1∶5，拱軸數(shù)為1.988，為等截面懸鏈無鉸拱現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)布置見圖1。

箱型拱橫向分為四室，底板厚30cm，寬10m，布置雙層鋼筋；內(nèi)腹板厚30cm，邊腹板厚40cm；頂板厚30cm，寬10.2m，布置雙層鋼筋，箱型主拱圈高度2.5m。該現(xiàn)澆拱橋具有受荷載大、現(xiàn)澆跨度大、現(xiàn)澆質(zhì)量控制難度大，支撐拱架的安全直接影響橋梁現(xiàn)澆質(zhì)量和安全，因此對關(guān)鍵要素進(jìn)行了控制，確保工程質(zhì)量。

2 箱型拱現(xiàn)澆關(guān)鍵要素及質(zhì)量控制

2.1 澆筑入倉手段控制

由于主拱混凝土為C40，高標(biāo)號，粘性大，初凝快，入倉手段設(shè)計(jì)必須滿足多倉同時(shí)澆筑入倉能力。根據(jù)實(shí)際情況混凝土拌和系統(tǒng)布置在左岸，采用兩臺0.5m3強(qiáng)制拌和機(jī)，混凝土垂直入倉順橋面寬10m內(nèi)布置兩臺單機(jī)起吊量為10t固定式纜機(jī)，澆筑時(shí)按規(guī)范布料，搭設(shè)受料斗溜筒入倉。開倉前監(jiān)理組織各方檢查纜機(jī)工況和各倉位入倉手段，確保滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后開倉澆筑。

2.2 箱型拱澆筑方案及施工控制

拱橋現(xiàn)澆是控制的關(guān)鍵，其中大跨度支撐設(shè)計(jì)、安裝、澆筑中的變形控制是核心，關(guān)系到現(xiàn)澆拱橋的質(zhì)量和安全，可采用以下一系列優(yōu)化方案和控制措施，確保工程質(zhì)量和安全。

2.2.1 分環(huán)澆筑設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)澆拱整體性要求，采用分環(huán)澆筑，本工程箱型拱分三環(huán)澆筑，即第一環(huán)先澆拱底板，同時(shí)完成預(yù)制橫隔板吊裝就位工作；第二環(huán)澆筑腹板；第三環(huán)澆筑拱頂板。箱型拱施工完畢分層澆筑排架柱，然后澆筑柱帽、橫梁，吊裝橋面板，澆筑鋼管支撐鎮(zhèn)墩，完畢后安裝鋼管。

2.2.2 現(xiàn)澆控制措施

經(jīng)多方案比較采用鋼拱架支撐，整體分環(huán)澆筑，因此拱架是控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)，采用全過程、四位一體三級控制措施，對拱架設(shè)計(jì)驗(yàn)算、加固、現(xiàn)場變形控制，以確?，F(xiàn)澆質(zhì)量和拱架安全。

2.2.2.1 鋼拱架簡介

管橋鋼拱架采用加強(qiáng)式64軍用鋼拱架，桁架高為2m，其跨徑為122m、152m，共計(jì)7榀，每榀間距1.5m，由33片基本三角桁架和2片端三角桁架組成。每個(gè)拱架兩拱角均支承在兩個(gè)沙筒上，拱架間設(shè)置橫聯(lián)及風(fēng)構(gòu)加強(qiáng)其整體性。

2.2.2.2 鋼拱架支撐設(shè)計(jì)控制

采用施工單位設(shè)計(jì)驗(yàn)算，監(jiān)理組織審核，業(yè)主咨詢專家組審定三級保證體系，以確保安全。

（1）拱架基本假定：①鋼拱架按二鉸拱考慮，全鉸結(jié)構(gòu)。②第一環(huán)底板混凝土澆筑環(huán)全部由鋼拱架承受荷載，第二環(huán)混凝土澆筑把底板作為桿件，鉸接參與拱架共同受力。③拱上荷載有：支撐結(jié)構(gòu)自重，主拱圈自重（分三環(huán)計(jì)算），施工人員及設(shè)備重量按2kg/m計(jì)算（一榀拱架計(jì)算）。

（2）計(jì)算情況：采用《平面桿系橋梁結(jié)構(gòu)計(jì)算通用程序》進(jìn)行，將鋼拱架分為71個(gè)節(jié)點(diǎn)，139根桿件進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)構(gòu)圖見圖2。

（3）加固及關(guān)鍵要素控制措施：為了加強(qiáng)鋼拱架承載力，避免變形而影響拱架安全，采取如下措施。①在鋼拱架節(jié)點(diǎn)11～13位置每榀每端壓載8T（加載形式見圖2），以抵消弦桿部分壓力。②在鋼拱架下弦桿4、8、12、16、20、24、28號桿件及拉桿3號桿件用16Mn槽鋼（160×7.5）進(jìn)行加固。③用連接筋（φ22）鋼筋垂直底板連接，并與底板頂層鋼筋連接焊接加固好。完成上述工作采用施工、監(jiān)理、業(yè)主專家組三級平行驗(yàn)收，以確保拱架支撐安全。

2.2.2.3 鋼拱架安裝控制

由于拱圈跨徑較大，采用無支架雙基肋合龍的方法施工，程序如下：拱圈預(yù)拼→完成測量放線→沙筒安裝→拱架拼裝成單元，在此基礎(chǔ)上，采取2臺10t索吊吊運(yùn)，并按先中間一榀后上下游的順序進(jìn)行安裝，然后逐榀調(diào)至設(shè)計(jì)值，進(jìn)行固定。

2.2.2.4 模板、鋼筋及預(yù)制橫隔板的安裝控制

在鋼拱架架設(shè)好后，在其上鋪設(shè)模板，按設(shè)計(jì)圖紙將主拱圈底板及腹板的鋼筋架設(shè)好，然后將預(yù)制好的橫隔板吊裝至設(shè)計(jì)點(diǎn)，并用φ22的鋪助斜筋將橫隔板固定在底板主筋上，以確保工程質(zhì)量。

2.2.2.5 混凝土的澆筑控制

根據(jù)鋼拱架受力的特點(diǎn)，為了避免因拱架變形而產(chǎn)生裂縫和減少混凝土的收縮應(yīng)力，采用分環(huán)和分段相結(jié)合的方法澆筑，以減輕拱架的負(fù)荷、簡化拱架的施工工藝，節(jié)約模板。

圖1 小關(guān)子水電站引水鋼管拱橋整體布置圖

圖2 管橋鋼拱架及壓重施工示意圖

圖3 管橋拱圈底板鋼筋混凝土澆筑程序及觀測示意圖

（1）分環(huán)控制：即共分三環(huán)澆筑。底板層55cm，腹板層140cm，頂板層55cm，每環(huán)分段對稱澆注。一環(huán)合龍待混凝土達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后澆筑第二環(huán)混凝土；第二環(huán)腹板混凝土澆筑完后，并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，再澆筑澆筑第三環(huán)混凝土，此時(shí)鋼拱架所承擔(dān)的負(fù)荷減少到最低程度。

（2）分段控制：底板混凝土分8次16段連續(xù)澆筑，對稱布料，同步進(jìn)行，其中6、7、8段先澆筑中間兩個(gè)室的底板混凝土，待合龍強(qiáng)度達(dá)到70%后再澆筑6、7、8段余下兩個(gè)室底板混凝土。澆筑拱圈混凝土?xí)r必須嚴(yán)格執(zhí)行上述規(guī)定的程序，縱橫向必須對稱、同步、平行、交叉施工，即先中間后兩側(cè)。施工工藝具體情況見圖3。

（3）合龍控制：拱圈填充間隔合龍時(shí)，由兩拱角向拱頂對稱進(jìn)行澆筑。楔口與拱段的結(jié)合面拱軸線相垂直，除拱角外其余楔口均為50cm。為了減少混凝土收縮應(yīng)力，楔口混凝土必須在混凝土澆筑完畢強(qiáng)度達(dá)到70%以上后澆筑，并按照間歇澆筑混凝土的規(guī)定進(jìn)行，嚴(yán)格按規(guī)范處理好使施工縫新老結(jié)合。同時(shí)，為了減少拱圈中溫度應(yīng)力，選擇適當(dāng)?shù)姆忭敃r(shí)間測量好溫度，本工程設(shè)計(jì)封拱控制溫度為15℃。

2.3 澆筑觀測控制

2.3.1 拱架、拱圈和拱軸線變形觀測

在拱圈和拱上結(jié)構(gòu)施工過程中，采用經(jīng)常對拱架和拱軸線進(jìn)行觀測，以檢查拱架的穩(wěn)定性和觀察拱軸線的變形，指導(dǎo)施工，位置設(shè)在拱頂三個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)L/4處6個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)L/8處6個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)L/8處6個(gè)點(diǎn)兩個(gè)拱角處6個(gè)點(diǎn)見圖3。

方法有：用木樁標(biāo)尺法和儀器觀測拱架、拱圈在豎向、水平向及橫向變形，并填寫觀測記錄表。變化超過設(shè)計(jì)值時(shí)，調(diào)整下料順序和調(diào)整加載荷載。

2.3.2 鋼拱架應(yīng)變測量控制

采用電測原件-電阻應(yīng)變片在桿件規(guī)定的位置通過電子儀器或直接由儀表讀出，以了解拱架應(yīng)力變化是否在允許范圍。

2.4 充、放水加載實(shí)驗(yàn)控制

由于該橋?yàn)樗娬疽摴芸绾訕颍瑯蛄杭虞d實(shí)驗(yàn)通過對橋上鋼管充、放水來進(jìn)行。按設(shè)計(jì)程序充水分三步進(jìn)行：第一步充到鋼管直徑1/3高，第二步充到2/3高，第三步充滿，放水為其逆過程。充放水必須緩慢、均勻進(jìn)行，為便于觀察橋梁加載過程中的變化情況并有利于主拱圈的應(yīng)力及變形調(diào)整，2000年8月8日進(jìn)行了充水實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行應(yīng)力及變形過程觀測，實(shí)測主拱圈最大變形值為1.3cm小于設(shè)計(jì)值5cm。

2.5 關(guān)鍵質(zhì)量控制管理措施

（1）建立嚴(yán)密的多位一體質(zhì)量控制體系。

為確保施工質(zhì)量，建立由業(yè)主牽頭的協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組。施工單位成立由經(jīng)理、總工牽頭組成質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，并制定詳細(xì)的施工措施，把責(zé)任落實(shí)到每個(gè)班每道工序每個(gè)人。監(jiān)理部門由總監(jiān)牽頭成立了質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，抽調(diào)有豐富經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)理工程師組成現(xiàn)場監(jiān)理小組，在澆筑過程中，上述三個(gè)機(jī)構(gòu)，全天候現(xiàn)場指導(dǎo)和進(jìn)行質(zhì)量控制，同時(shí)充分發(fā)揮專家現(xiàn)場咨詢指導(dǎo)作用。

（2）開倉前的工序驗(yàn)收采用全過程雙把關(guān)。

施工單位制定詳細(xì)的施工措施和質(zhì)量控制措施由監(jiān)理組織討論審批。施工單位在施工中對每道工序嚴(yán)格按三檢制度把關(guān)；監(jiān)理工程師在施工中嚴(yán)格全過程控制，對每道工序、每個(gè)部位、每根鋼筋甚至每根接頭都要嚴(yán)格把關(guān)和終檢。

（3）開倉驗(yàn)收的控制。

開倉驗(yàn)收前成立聯(lián)合驗(yàn)收小組最后把關(guān)，該小組由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和施工四家單位組成，對準(zhǔn)備工作進(jìn)行全面驗(yàn)收，四方技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字后方可開倉澆筑。

（4）澆筑過程質(zhì)量控制。

在澆筑過程中，采用施工單位質(zhì)量領(lǐng)導(dǎo)小組全過程控制、總監(jiān)帶班負(fù)責(zé)制和監(jiān)理工程師全過程值班控制，業(yè)主、設(shè)計(jì)派專人在駐地晝夜值班，同時(shí)與咨詢專家保持高度聯(lián)絡(luò)，嚴(yán)格按照制定的施工程序控制。

3 體會與結(jié)語

（1）多位一體質(zhì)量控制體系是工程質(zhì)量控制重要保證。業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)和施工對施工質(zhì)量高度重視，并形成了“四位一體”的統(tǒng)一體對施工全方位、全過程進(jìn)行控制，把責(zé)任落實(shí)到每個(gè)環(huán)節(jié)每個(gè)人頭上，從而確保了施工質(zhì)量。

（2）充分發(fā)揮了咨詢專家的作用。由于該拱橋?yàn)?24.0m大跨的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，其支承鋼拱架的安全是關(guān)鍵，關(guān)系到整個(gè)橋梁的施工成敗，因此施工單位和監(jiān)理都憑請了咨詢專家對施工進(jìn)行指導(dǎo)，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行校核，從而確保了支撐結(jié)構(gòu)的安全。

（3）變形觀測的重要控制作用。在澆筑前、澆筑中對拱架變形進(jìn)行觀測以指導(dǎo)澆筑施工，對鋼拱架的安全極為重要。在澆筑中采用經(jīng)常性的觀測（半小時(shí)一次），指導(dǎo)下料程序?qū)凹芊€(wěn)定起到?jīng)Q定性的作用，確保了現(xiàn)澆拱橋的質(zhì)量。陜西水利