劉曉燕

（寧夏路橋工程股份有限公司，寧夏 銀川750001）

1 工程概況

寧夏彭陽縣飛龍東路在K0＋326.95 處上跨雙龍路，采用單跨60m等截面懸鏈線鋼筋混凝土箱型拱橋跨過， 橋梁總長84m， 橋面全寬22.5m，分兩幅，每幅寬11.25m。 主拱圈為1.2m 高三箱室等截面懸鏈線箱拱，拱軸線長度66.114m，矢高12m。 主拱圈采用C40 混凝土，箱拱采用三箱室矩形斷面，箱體寬7.5m，頂板底板基準(zhǔn)厚度為18cm，拱角3.2m 處18～36cm，腹板厚度為40cm，橫隔板厚80cm。

2 主拱圈施工方案

2.1 施工方案的確定

根據(jù)支架的試驗(yàn)結(jié)果分析和有關(guān)理論計(jì)算，主拱圈混凝土采用分環(huán)、分段的方法進(jìn)行施工，即：整個拱圈根據(jù)支架的結(jié)構(gòu)體系分為3 個澆筑環(huán)即底板環(huán)、腹板環(huán)和頂板環(huán)，每環(huán)澆筑時(shí)再分5 段對應(yīng)水平長度均為12m，為了避免支架局部異常變形，采取拱頂兩側(cè)對稱的方法施工。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(yù)設(shè)間隔槽（頂板不設(shè)間隔槽），間隔槽寬1.5m，腹板和底板環(huán)兩環(huán)同時(shí)合龍，使拱圈形成一個開口箱形結(jié)構(gòu)，這樣對支架和結(jié)構(gòu)比較安全，然后再進(jìn)行頂板環(huán)的分段澆筑及合龍。

2.2 主拱圈施工順序

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(guān)系，防止支架異常變形，破壞主拱軸線，甚至產(chǎn)生混凝土裂縫，同時(shí)遵循“分環(huán)、分段灌注順序應(yīng)使支架在混凝土灌注過程中發(fā)生的變形幅度最小”的施工原則，經(jīng)研究討論確定了主拱圈澆筑順序。 混凝土澆筑順序如圖1 所示。

圖1 主拱圈混凝土澆筑順序

2.3 施工工藝流程

主拱圈施工工藝流程見如圖2。

圖2 主拱圈施工工藝流程

3 主拱圈施工

3.1 支架搭設(shè)

3.1.1 支架基礎(chǔ)處理

根據(jù)現(xiàn)澆箱拱的施工特點(diǎn)，采用半幅搭設(shè)滿堂式支架進(jìn)行主拱圈的施工。 地基處理是現(xiàn)澆箱拱施工的關(guān)鍵工序，地基承載力應(yīng)滿足所承受的全部荷載，保證不產(chǎn)生過大的沉降現(xiàn)象。 依據(jù)現(xiàn)澆箱拱對地基的要求和橋位處的地質(zhì)條件， 決定換填50cm 砂礫墊層提高地基承載力。 在整平碾壓好的砂礫墊層上鋪筑30cm 厚水泥穩(wěn)定砂礫基層，采用22B 振動壓路機(jī)進(jìn)行碾壓， 使其密實(shí)度達(dá)到96%以上，以消除局部地基軟弱引起的不均勻沉降現(xiàn)象。 地基設(shè)單向0.7%的橫坡，地基兩側(cè)根據(jù)實(shí)際地形情況， 設(shè)置深度不小于60cm 的截水溝，保證施工時(shí)地基不發(fā)生積水現(xiàn)象和排水通暢。

3.1.2 支架布設(shè)

（1）底座

支架搭設(shè)時(shí)，每根立桿底托下水平放置25×25×10cm 的C30 混凝土預(yù)制塊，增加立桿底托下的地基受力面積。

（2）布設(shè)間距

根據(jù)箱拱的結(jié)構(gòu)形式，在60m 的范圍內(nèi)，支架布設(shè)除了考慮承載力的問題還需考慮底板標(biāo)高變化的問題。 立桿沿縱向按90cm 的間距布設(shè)， 橫隔板部分按60cm 間距布設(shè)， 橫向箱室部分按90cm 間距布設(shè)，橫向腹板部分按60cm 布設(shè)，兩側(cè)各120cm 工作平臺；橫桿在垂直方向按1.2m 的步距進(jìn)行布設(shè)，頂層高度不足120cm 時(shí)，按60cm 的步距布設(shè)一層橫桿進(jìn)行加強(qiáng)。

（3）剪力撐及楔形塊連接

支架拼裝完后，在支架的縱、橫向加設(shè)剪力撐，沿跨中縱、橫斷面外圍對角線上各布置一組剪刀撐，每個對角線使用2 根鋼管，每根鋼管在中間和兩端使用3 個轉(zhuǎn)向扣件固定。支架高度超過6m，寬度超過6m 時(shí)，應(yīng)再行加設(shè)2 組剪力撐，對角線長度不足時(shí)鋼管可搭接。 以確保支架的整體穩(wěn)定性。

（4）縱橫分配梁布設(shè)

考慮到梁底標(biāo)高的變化，在碗扣式腳手架上的可調(diào)托撐上縱向鋪設(shè)弧形10cm×10cm 方木， 槽鋼與可調(diào)托撐之間的三角形空隙用角鋼焊接三角形墊塊填充。 橫向工字鋼上鋪設(shè)10cm×10cm 方木， 間距40cm，在工字鋼上焊接擋塊以防止其下滑。 在方木上鋪設(shè)底模，底模采用厚15mm 竹膠板。通過調(diào)整弧形工字鋼和方木可以放樣出理想的拱架底模線形。

調(diào)整模板標(biāo)高并固定好后，要進(jìn)行支架預(yù)壓，確保支架受力安全并根據(jù)預(yù)壓的彈性沉降量數(shù)據(jù)對模板標(biāo)高再次進(jìn)行調(diào)整，完成全段的支架及底模鋪設(shè)工作。模板標(biāo)高的調(diào)整通過旋轉(zhuǎn)立桿可調(diào)托撐上的碗扣進(jìn)行，確定并調(diào)整好模板高程控制點(diǎn)的高度后，在頂托上沿控制點(diǎn)縱橫向掛線對全部托頂高度進(jìn)行調(diào)整，確保底模高程符合要求，并檢查底模不得有空鼓現(xiàn)象。

3.1.3 碗口支架體系受力驗(yàn)算

現(xiàn)澆箱拱梁高1.2m，底板厚0.18m，頂板厚0.18m，腹板厚0.4m，橫隔板厚0.8m，主要荷載類型如下：

①箱梁底板箱室部分鋼筋混凝土荷載為9.36kN/m2；

②箱梁底板腹板、橫隔板鋼筋混凝土荷載為31.2kN/m2；

③施工人員及設(shè)備荷載為1.0kN/m2；

④內(nèi)外模板荷載為0.75kN/m2；

⑤傳力層工字鋼荷載為2.6kN/m2；

⑥傳力層方木荷載為0.4kN/m2；

⑦支架自重為2.9kN/m2；

⑧其它荷載為1.4kN/m2。

1）支架立桿承載力驗(yàn)算

單根立桿的設(shè)計(jì)承載力F 允＝3 噸/根。

（1）底板箱室部分承載力驗(yàn)算

底板箱室部分立桿按0.9m×0.9m 的間距布設(shè)，每平方米布設(shè)立桿1.23 根，經(jīng)計(jì)算允許承載力F 允＝36.9kN/m2；支架承受的荷載為：①＋③＋④＋⑤＋⑥＋⑧＝15.51kN/m2＜F 允＝36.9kN/m2； 單根立桿承受的荷載為：15.51/1.23＝12.61kN＜F 允/1.23＝30kN。 經(jīng)驗(yàn)算，底板箱室部分立桿承載力滿足要求。

（2）腹板部分承載力驗(yàn)算

腹板部分立桿按0.6m×0.9m 的間距布設(shè)， 每平方米布設(shè)立桿1.85根，經(jīng)計(jì)算允許承載力F 允＝55.5kN/m2；支架承受的荷載為：②＋③＋④＋⑤＋⑥＋⑧＝37.35kN/m2＜F 允＝55.5kN/m2； 單根立桿承受的荷載為：37.35/1.85＝20.19 kN＜F 允/1.85＝30kN。 經(jīng)驗(yàn)算，腹板部分立桿承載力滿足要求。

（3）橫隔板部分承載力驗(yàn)算

橫隔板部分立桿間距布設(shè)分別為0.6m×0.9m、0.6m×0.6m， 因此只驗(yàn)算立桿間距0.6m×0.9m 的承載力滿足要求即可。 每平方米布設(shè)立桿1.85根，經(jīng)計(jì)算允許承載力F 允＝55.5kN/m2；支架承受的荷載為：②＋③＋④＋⑤＋⑥＋⑧＝37.35kN/m2＜F 允＝55.5kN/m2； 單根立桿承受的荷載為：37.35/1.85＝20.19kN＜F 允/1.85＝30kN。 經(jīng)驗(yàn)算，腹板部分立桿承載力滿足要求。

2）支架縱向分配梁受力驗(yàn)算

現(xiàn)澆連續(xù)梁支架縱向分配梁采用14a 槽鋼，開口朝下，槽鋼在縱橋向?qū)嶓w部分布設(shè)跨距為60cm，凈跨距46cm，在縱橋向布設(shè)間距為60cm，凈間距46cm，平均每延米布設(shè)槽鋼1.67 根。 驗(yàn)算如下：

槽鋼承受的荷載為：②＋③＋④＋⑥＋⑧＝34.75kN/m2

單根槽鋼承受的荷載簡化為線荷載：34.75/1.67＝20.81kN/m

槽鋼彈性模量E＝2.06×105N/mm2

槽鋼截面慣性矩Iy＝53.2×104mm4

槽鋼截面抵抗矩Wy＝13000m3

槽鋼撓度變形f 允＝L/400＝460/400＝1.2mm

槽鋼抗彎強(qiáng)度Fm＝215N/mm2

槽鋼計(jì)算撓度：f＝5qL4/（384EI）＝0.11mm＜f 允＝1.2mm

槽鋼承受的最大彎矩：M＝1/8qL2＝550.4N·m

槽鋼最大彎拉應(yīng)力：δ＝M/Wy＝42.3N/mm2＜Fm＝215N/mm2

經(jīng)驗(yàn)算，支架橫向分配梁14a 槽鋼的承載力滿足要求。

3）支架橫向分配梁受力驗(yàn)算

現(xiàn)澆連續(xù)梁支架縱梁采用10×10cm 方木，方木凈間距25cm，凈跨距46cm，平均每延米布設(shè)2.85 根方木。 驗(yàn)算如下：

方木承受的荷載為：②＋③＋④＋⑧＝34.35kN/m2

單根方木承受的荷載簡化為線荷載：34.35/2.85＝12.05kN/m

方木彈性模量E＝1.0×104 N/mm2

方木截面慣性矩Ix＝bh3/12＝83.3×105 mm4

方木截面抵抗矩Wx＝bh2/6＝16.7×104mm3

方木撓度變形f 允＝L/400＝1.2mm

方木抗彎強(qiáng)度Fm＝17N/mm2

方木計(jì)算撓度：f＝5qL4/（384EI）＝0.1mm＜f 允＝1.2mm

方木承受的最大彎矩：M＝1/8qL2＝318.7N·m

方木最大彎拉應(yīng)力：δ＝M/W＝1.9N/mm2＜Fm＝17N/mm2

經(jīng)驗(yàn)算，支架縱向分配梁10cm×10cm 方木的承載力滿足要求。

4）地基承載力驗(yàn)算

地基處理采用15cm 砂礫墊層＋15cm 水穩(wěn)砂礫基層＋25×25×10cm的C30 混凝土預(yù)制塊，根據(jù)力的擴(kuò)散原則，計(jì)算原狀土層荷載。 地基承載力計(jì)算公式：F＝N/Ag

F—地基承載力，kPa；

N—單肢立桿豎向軸力，kN；

Ag—支撐單肢立桿的原土層面積，m2。

表1 各部位地基受力表

根據(jù)大橋工程地質(zhì)報(bào)告，地基表面主要為粉質(zhì)土，地基承載能力力最小為80kPa，原狀土經(jīng)過處理后，地基承載能力大于90kPa，經(jīng)計(jì)算各部位地基受力均小于90kPa，如表1 所示。 因此地基承載力滿足要求。

3.2 支架預(yù)壓

為消除支架地基在全部施工荷載下可能引起的變形，按照設(shè)計(jì)文件要求，施工前要對支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量按箱梁自重的120%計(jì)。采用在底模上堆碼大沙袋的方法，沙袋的總重量為1596kg。 支架預(yù)壓前要做好機(jī)械、人員及材料準(zhǔn)備工作，以便縮短現(xiàn)澆箱梁預(yù)壓施工周期，確保按計(jì)劃完成施工任務(wù)。

支架搭設(shè)完成并鋪設(shè)好底模后，在底模上布設(shè)觀測點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測。 沿整跨段底模的縱向至少布置5 個觀測斷面，頂部1 個，兩側(cè)各2個，橫向在底板邊緣及半幅中心線共布設(shè)3 個觀測點(diǎn)。 預(yù)壓前先對各觀測點(diǎn)進(jìn)行高程觀測和坐標(biāo)記錄，然后施加荷載進(jìn)行預(yù)壓。 預(yù)壓完成后在卸載前，再次對位移觀測點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)測量記錄，確定支架預(yù)壓的位移數(shù)據(jù)。

支架地基也同時(shí)進(jìn)行預(yù)壓觀測， 觀測點(diǎn)設(shè)置在支架混凝土墊塊上，觀測點(diǎn)位與底板點(diǎn)位對應(yīng)，按支架預(yù)壓的觀測記錄方法進(jìn)行地基沉降觀測記錄。預(yù)壓加載完成后隨即進(jìn)行觀測，并每天在同一時(shí)刻觀測沉降，卸載完成后也要馬上進(jìn)行觀測。 預(yù)壓沉降數(shù)據(jù)的觀測精度精確到mm。

預(yù)壓時(shí)間視支架地面沉降量定，以沉降基本穩(wěn)定為準(zhǔn)，支架日沉降量不得大于2.0 毫米（不含測量誤差），一般梁跨預(yù)壓時(shí)間為3 天。加載預(yù)壓時(shí)每間隔1 天觀測一次。 撤除預(yù)壓荷載后，觀測并計(jì)算彈性沉降量數(shù)據(jù)，彈性沉降部分，考慮在箱梁底模預(yù)拱度中。按預(yù)壓實(shí)測的支架沉降量數(shù)據(jù)，對模板高程進(jìn)行調(diào)整，確?；炷翝沧⒑蟮母叱谭弦?。 調(diào)整好箱梁底模并驗(yàn)收合格后，隨即進(jìn)行底板和腹板的鋼筋綁扎工作。

3.3 模板安裝

3.3.1 底模

在碗扣式腳手架上的可調(diào)托撐上縱向鋪設(shè)弧形槽鋼，槽鋼與可調(diào)托撐之間的三角形空隙用角鋼焊接三角形墊塊填充?；⌒尾垆撋蠙M向鋪設(shè)10cm×10cm 方木，間距35cm，在槽鋼上焊接擋塊以防止其下滑。在方木上鋪設(shè)底模，底模采用厚15mm 竹膠板。 底模安裝的關(guān)鍵是的定位準(zhǔn)確計(jì)算和測量，該值是根據(jù)AutoCAD 繪圖軟件計(jì)算得出，通過調(diào)整弧形槽鋼和方木可以放樣出理想的拱架底模線形。

3.3.2 外模

外模采用面板5mm 厚定制鋼模，2.4m 一節(jié)，外模包在底模上，下緣根據(jù)拱圈內(nèi)橫向分布鋼筋的位置布設(shè)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(shí)貼”貼縫，以防漏漿。

3.3.3 內(nèi)模

澆筑底板時(shí)不需要內(nèi)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(diào)托撐拼成框架，12mm 厚竹膠板作面板或頂板底模形成內(nèi)模，拱箱內(nèi)?？蚣茉O(shè)計(jì)應(yīng)盡量少占凈空，以利于內(nèi)模的拆除。 內(nèi)模頂部設(shè)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(nèi)側(cè)模每側(cè)設(shè)兩道10cm×10cm 方木縱向背肋， 用于支撐內(nèi)模面板，橫向上下布置二道鋼管，利用托撐頂在順橋向10cm×10cm 的方木上。 框架縱向間距90cm，用鋼管縱向聯(lián)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(lián)接用扣件固定。

模板的鋪設(shè)順序?yàn)椋旱谝画h(huán)混凝土澆筑時(shí)，拱圈底?！鈧?cè)?！惭b拉筋及分段隔板→設(shè)置橫豎帶木；第二環(huán)混凝土澆筑時(shí)，內(nèi)外側(cè)?！惭b拉桿及橫豎帶木；第三環(huán)混凝土澆筑時(shí)，頂板底?！鷤?cè)?！惭b拉桿及橫豎帶木。

3.4 鋼筋安裝

底模板和外側(cè)模板就位后即可進(jìn)行鋼筋的安裝，綁扎底板下層鋼筋。 綁扎底板上層鋼筋和上下層鋼筋之間的架立鋼筋。 鋼筋架立按間距80cm 呈梅花形布置，以防止人踩變形，保持上下層鋼筋的設(shè)計(jì)間距。綁扎好腹板骨架鋼筋后，再綁扎腹板下導(dǎo)角的斜筋。內(nèi)模安裝就位后綁扎頂板下層鋼筋，頂板上層鋼筋和上下層架立鋼筋。

3.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑時(shí)首先由前往后對稱澆筑底板混凝土至腹板下倒角，然后再由前往后澆筑底板，由于箱梁較高，混凝土需經(jīng)串筒入模，防止混凝土發(fā)生離析， 底板澆筑完成后繼續(xù)對稱分層澆筑腹板混凝土，分層厚度為30cm。 頂板的澆筑遵循由兩側(cè)向中央澆筑的順序。

混凝土振搗采用插入振搗厚度為30cm， 插入下一層混凝土5～10cm，插入間距控制在振搗棒作用半徑1.5 倍之內(nèi)，振搗到混凝土不再下沉， 表面泛漿有光澤并不再有氣泡逸出時(shí)將振搗棒緩慢抽出，防止混凝土內(nèi)留有空隙，附著振搗器按行列布置，隨混凝土澆筑高度的升高分級振搗。頂板混凝土澆筑完成后，立即用透水土工布蓋好，并往土工布澆水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土應(yīng)嚴(yán)密覆蓋，保溫保濕。養(yǎng)護(hù)灑水次數(shù)以能保持混凝土濕潤為準(zhǔn)。 梁體張拉檢查試件，要存放在梁頂上與梁體同環(huán)境養(yǎng)護(hù)。

3.6 主拱圈落架

落架作業(yè)是主拱圈現(xiàn)澆的最后一道工序, 也是很關(guān)鍵的一道工序，要在主拱圈裸拱形成后，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后落架，落架時(shí)要嚴(yán)格按程序圖進(jìn)行.卸落無須安裝專門的卸架設(shè)備，只需有序地?cái)Q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(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的90%后， 即進(jìn)行主拱圈脫架。由于拱架設(shè)計(jì)中采用可調(diào)托撐來調(diào)整標(biāo)高和落架，落架點(diǎn)多，落架施工技術(shù)難度大。根據(jù)計(jì)算分析，確定卸架原則：橫橋向必須同時(shí)均勻卸落，在縱橋向從拱頂向拱腳逐排卸落，最后使拱圈下底模全部脫離混凝土面為止，形成裸拱主拱圈完全受力。

4 結(jié)語

主拱圈完成后，特別是拱上建筑施工結(jié)束后，通過一系列監(jiān)測，應(yīng)力和變形均達(dá)到理想狀態(tài)，該橋施工實(shí)踐證明，該工程主拱圈分環(huán)、分段的施工方法是科學(xué)合理、安全可靠的，該方法施工簡便，適用于大跨徑現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱橋施工。

［1］顧安邦.橋梁工程(下冊)[M].北京:人民交通出版社,2000.

［2］顧懋清,石紹甫.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊：拱橋(上冊)[M].北京:人民交通出版社,1994.

［3］湯宜成.許溝大橋箱形拱圈砼現(xiàn)澆施工技術(shù)[J].西部探礦工程,2002（03）.