彭陽縣飛龍東路跨雙龍路景觀大橋現澆鋼筋混凝土箱型拱橋主拱圈施工技術

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

根據支架的試驗結果分析和有關理論計算，主拱圈混凝土采用分環、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 個澆筑環即底板環、腹板環和頂板環，每環澆筑時再分5 段對應水平長度均為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。 段與段之間預設間隔槽（頂板不設間隔槽），間隔槽寬1.5m，腹板和底板環兩環同時合龍，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。考慮拱圈澆筑與支架變形之間的相互影響關系，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、分段灌注順序應使支架在混凝土灌注過程中發生的變形幅度最小”的施工原則，經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

3.1.1 支架基礎處理

根據現澆箱拱的施工特點，采用半幅搭設滿堂式支架進行主拱圈的施工。 地基處理是現澆箱拱施工的關鍵工序，地基承載力應滿足所承受的全部荷載，保證不產生過大的沉降現象。 依據現澆箱拱對地基的要求和橋位處的地質條件， 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 厚水泥穩定砂礫基層，采用22B 振動壓路機進行碾壓， 使其密實度達到96%以上，以消除局部地基軟弱引起的不均勻沉降現象。 地基設單向0.7%的橫坡，地基兩側根據實際地形情況， 設置深度不小于60cm 的截水溝，保證施工時地基不發生積水現象和排水通暢。

3.1.2 支架布設

（1）底座

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

（2）布設間距

根據箱拱的結構形式，在60m 的范圍內，支架布設除了考慮承載力的問題還需考慮底板標高變化的問題。 立桿沿縱向按90cm 的間距布設， 橫隔板部分按60cm 間距布設， 橫向箱室部分按90cm 間距布設，橫向腹板部分按60cm 布設，兩側各120cm 工作平臺；橫桿在垂直方向按1.2m 的步距進行布設，頂層高度不足120cm 時，按60cm 的步距布設一層橫桿進行加強。

（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 個轉向扣件固定。支架高度超過6m，寬度超過6m 時，應再行加設2 組剪力撐，對角線長度不足時鋼管可搭接。 以確保支架的整體穩定性。

（4）縱橫分配梁布設

考慮到梁底標高的變化，在碗扣式腳手架上的可調托撐上縱向鋪設弧形10cm×10cm 方木， 槽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。 橫向工字鋼上鋪設10cm×10cm 方木， 間距40cm，在工字鋼上焊接擋塊以防止其下滑。 在方木上鋪設底模，底模采用厚15mm 竹膠板。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。

調整模板標高并固定好后，要進行支架預壓，確保支架受力安全并根據預壓的彈性沉降量數據對模板標高再次進行調整，完成全段的支架及底模鋪設工作。模板標高的調整通過旋轉立桿可調托撐上的碗扣進行，確定并調整好模板高程控制點的高度后，在頂托上沿控制點縱橫向掛線對全部托頂高度進行調整，確保底模高程符合要求，并檢查底模不得有空鼓現象。

3.1.3 碗口支架體系受力驗算

現澆箱拱梁高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施工人員及設備荷載為1.0kN/m2；

④內外模板荷載為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）支架立桿承載力驗算

單根立桿的設計承載力F 允＝3 噸/根。

（1）底板箱室部分承載力驗算

底板箱室部分立桿按0.9m×0.9m 的間距布設，每平方米布設立桿1.23 根，經計算允許承載力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。 經驗算，底板箱室部分立桿承載力滿足要求。

（2）腹板部分承載力驗算

腹板部分立桿按0.6m×0.9m 的間距布設， 每平方米布設立桿1.85根，經計算允許承載力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。 經驗算，腹板部分立桿承載力滿足要求。

（3）橫隔板部分承載力驗算

橫隔板部分立桿間距布設分別為0.6m×0.9m、0.6m×0.6m， 因此只驗算立桿間距0.6m×0.9m 的承載力滿足要求即可。 每平方米布設立桿1.85根，經計算允許承載力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。 經驗算，腹板部分立桿承載力滿足要求。

2）支架縱向分配梁受力驗算

現澆連續梁支架縱向分配梁采用14a 槽鋼，開口朝下，槽鋼在縱橋向實體部分布設跨距為60cm，凈跨距46cm，在縱橋向布設間距為60cm，凈間距46cm，平均每延米布設槽鋼1.67 根。 驗算如下：

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

槽鋼抗彎強度Fm＝215N/mm2

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

槽鋼承受的最大彎矩：M＝1/8qL2＝550.4N·m

槽鋼最大彎拉應力：δ＝M/Wy＝42.3N/mm2＜Fm＝215N/mm2

經驗算，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算

現澆連續梁支架縱梁采用10×10cm 方木，方木凈間距25cm，凈跨距46cm，平均每延米布設2.85 根方木。 驗算如下：

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

方木抗彎強度Fm＝17N/mm2

方木計算撓度：f＝5qL4/（384EI）＝0.1mm＜f 允＝1.2mm

方木承受的最大彎矩：M＝1/8qL2＝318.7N·m

方木最大彎拉應力：δ＝M/W＝1.9N/mm2＜Fm＝17N/mm2

經驗算，支架縱向分配梁10cm×10cm 方木的承載力滿足要求。

4）地基承載力驗算

地基處理采用15cm 砂礫墊層＋15cm 水穩砂礫基層＋25×25×10cm的C30 混凝土預制塊，根據力的擴散原則，計算原狀土層荷載。 地基承載力計算公式：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

根據大橋工程地質報告，地基表面主要為粉質土，地基承載能力力最小為80kPa，原狀土經過處理后，地基承載能力大于90kPa，經計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，按照設計文件要求，施工前要對支架進行預壓，預壓重量按箱梁自重的120%計。采用在底模上堆碼大沙袋的方法，沙袋的總重量為1596kg。 支架預壓前要做好機械、人員及材料準備工作，以便縮短現澆箱梁預壓施工周期，確保按計劃完成施工任務。

支架搭設完成并鋪設好底模后，在底模上布設觀測點進行沉降觀測。 沿整跨段底模的縱向至少布置5 個觀測斷面，頂部1 個，兩側各2個，橫向在底板邊緣及半幅中心線共布設3 個觀測點。 預壓前先對各觀測點進行高程觀測和坐標記錄，然后施加荷載進行預壓。 預壓完成后在卸載前，再次對位移觀測點進行坐標測量記錄，確定支架預壓的位移數據。

支架地基也同時進行預壓觀測， 觀測點設置在支架混凝土墊塊上，觀測點位與底板點位對應，按支架預壓的觀測記錄方法進行地基沉降觀測記錄。預壓加載完成后隨即進行觀測，并每天在同一時刻觀測沉降，卸載完成后也要馬上進行觀測。 預壓沉降數據的觀測精度精確到mm。

預壓時間視支架地面沉降量定，以沉降基本穩定為準，支架日沉降量不得大于2.0 毫米（不含測量誤差），一般梁跨預壓時間為3 天。加載預壓時每間隔1 天觀測一次。 撤除預壓荷載后，觀測并計算彈性沉降量數據，彈性沉降部分，考慮在箱梁底模預拱度中。按預壓實測的支架沉降量數據，對模板高程進行調整，確保混凝土澆注后的高程符合要求。 調整好箱梁底模并驗收合格后，隨即進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托撐上縱向鋪設弧形槽鋼，槽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。弧形槽鋼上橫向鋪設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，外模包在底模上，下緣根據拱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。

3.3.3 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，拱箱內模框架設計應盡量少占凈空，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10cm×10cm 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10cm×10cm 的方木上。 框架縱向間距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。

模板的鋪設順序為：第一環混凝土澆筑時，拱圈底模→外側模→安裝拉筋及分段隔板→設置橫豎帶木；第二環混凝土澆筑時，內外側模→安裝拉桿及橫豎帶木；第三環混凝土澆筑時，頂板底模→側模→安裝拉桿及橫豎帶木。

3.4 鋼筋安裝

底模板和外側模板就位后即可進行鋼筋的安裝，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計間距。綁扎好腹板骨架鋼筋后，再綁扎腹板下導角的斜筋。內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，混凝土需經串筒入模，防止混凝土發生離析， 底板澆筑完成后繼續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，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將振搗棒緩慢抽出，防止混凝土內留有空隙，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，并往土工布澆水進行養護，混凝土應嚴密覆蓋，保溫保濕。養護灑水次數以能保持混凝土濕潤為準。 梁體張拉檢查試件，要存放在梁頂上與梁體同環境養護。

3.6 主拱圈落架

落架作業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。根據計算分析，確定卸架原則：橫橋向必須同時均勻卸落，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 結語

主拱圈完成后，特別是拱上建筑施工結束后，通過一系列監測，應力和變形均達到理想狀態，該橋施工實踐證明，該工程主拱圈分環、分段的施工方法是科學合理、安全可靠的，該方法施工簡便，適用于大跨徑現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.公路橋涵設計手冊：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澆施工技術[J].西部探礦工程,2002（03）.