險(xiǎn)陡地形上承式鋼管拱橋拱座施工技術(shù)研究

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第一工程有限公司 遼寧大連 116000

摘要：本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過對(duì)拱座開挖、拱座防護(hù)、拱座混凝土運(yùn)輸及澆筑工藝等方面進(jìn)行研究，制定切實(shí)可行的施工方案，確保施工安全及質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：拱座開挖；拱座防護(hù)；混凝土運(yùn)輸；混凝土澆筑

1工程概況

找龍壩河特大橋主橋?yàn)樯铣惺戒摴芑炷凉埃翱?25m，矢高45m，拱上橋跨共15孔，單孔跨徑為16m，建始岸引橋?yàn)?-40m預(yù)制T梁，恩施岸引橋?yàn)?-16m預(yù)制空心板。

拱座位于陡崖上，采用整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。拱座與拱腳結(jié)合處4.8m范圍內(nèi)采用C40混凝土，其余部位及樁基礎(chǔ)采用C30混凝土。恩施岸拱座采用擴(kuò)大基礎(chǔ)型式，拱座尺寸：17×21.5×20.877m，基底呈臺(tái)階狀。

2地形地貌

橋址區(qū)屬構(gòu)造溶蝕侵蝕低山丘陵地貌區(qū)；深切割“V”峽谷斜（陡）地形，斜坡坡度較大，兩岸地形陡峭，局部近似直立狀，地形起伏較大，大橋軸線經(jīng)過地段地面標(biāo)高在510～693m之間，相對(duì)高差約183m。河谷底部寬約20m，頂部寬約230m，河谷兩岸坡面上植被較發(fā)育，多為喬木、灌木。水位隨季節(jié)性而變化，兩岸地表水不發(fā)育，主要為大氣降水沿坡面匯流至河中。

恩施岸拱座位于陡坡部位，自然坡度約50°～70°，局部近似直立狀；基巖大面積出露，巖層面與坡面大角度斜交，為切向坡，有利于坡面穩(wěn)定；山坡見一組貫穿性裂隙，走向約210°，內(nèi)傾，對(duì)岸坡穩(wěn)定性無(wú)影響；拱座處巖溶不發(fā)育，整體岸坡穩(wěn)定較好。

恩施側(cè)拱座地理位置 河谷底自然環(huán)境

3主要施工方案及施工順序

3.1主要施工方案

恩施側(cè)拱座基坑邊坡開挖自上而下進(jìn)行，每開挖完成一級(jí)及時(shí)噴錨防護(hù)并作好坡面排水，避免邊坡崩塌危險(xiǎn)及施工安全。拱座邊坡按設(shè)計(jì)坡率開挖，必要時(shí)可小型爆破，嚴(yán)禁大、中型爆破，影響拱座的邊坡穩(wěn)定和巖體的完整性。開挖后判定巖體的完整性和穩(wěn)定性（裂隙發(fā)育程度、風(fēng)化程度、破碎程度等），采用掛網(wǎng)噴砼的方法進(jìn)行邊坡防護(hù)。拱座混凝土分層澆筑時(shí)其施工縫應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理，澆注時(shí)應(yīng)考慮水化熱對(duì)混凝土的影響，避免產(chǎn)生龜紋、裂縫。

拱座施工時(shí)，結(jié)合“主拱圈拱腳鉸接頭設(shè)計(jì)圖”預(yù)埋主管節(jié)段、鋼板、鋼筋等連接構(gòu)件，并要求預(yù)埋件定位準(zhǔn)確。同時(shí)注意預(yù)埋交界墩鋼筋。

3.2主要施工順序

路基施工、便道修建→山體卸載、噴漿防護(hù)→清理拱座周圍表層土、危巖→邊坡開挖→搭設(shè)防護(hù)圍擋→邊坡防護(hù)（采用掛網(wǎng)錨噴混凝土進(jìn)行防護(hù)）→拱座開挖→基坑檢查驗(yàn)收→安裝鋼筋、冷卻管、預(yù)埋件→檢查簽證→分層澆筑一階段混凝土→養(yǎng)護(hù)→拱腳及預(yù)埋段安裝→分層澆筑二階段混凝土→養(yǎng)護(hù)→澆筑三階段混凝土（主拱圈合龍后封鉸）。

4主要施工工藝

4.1拱座開挖

拱座設(shè)計(jì)為階梯式基礎(chǔ)，均以中～微分化炭質(zhì)灰?guī)r作為持力層。

基坑爆破采用深（淺）孔微差松動(dòng)爆破與光面爆破與相結(jié)合的方法施工。根據(jù)工程特點(diǎn)及地質(zhì)情況，在拱座基礎(chǔ)頂面以上山體卸載為放坡爆破段，按1：0.2坡度分層爆破開挖。采用深孔毫秒微差松動(dòng)爆破方法，兩側(cè)邊坡預(yù)留1m～2m寬的巖體不爆，作為中部主爆體的隔墻，以減少爆破對(duì)邊坡巖體的損傷。

在拱座基礎(chǔ)頂面以下為垂直爆破段；爆破分層厚度取3m。拱座兩側(cè)預(yù)留的巖體光面爆破時(shí)，可以根據(jù)中間主爆體的爆破情況和巖石性質(zhì)更準(zhǔn)確地選擇爆破參數(shù)，提高邊坡的光爆效果。坑壁鉆孔完后，將先采用深孔松動(dòng)爆破的方法進(jìn)行施工，在基礎(chǔ)底部開挖預(yù)留1.5m預(yù)留層，其上部用手風(fēng)鉆造孔，密孔小藥量進(jìn)行淺孔松動(dòng)爆破，基坑輪廓線采用光面爆破，并另預(yù)留0.5m厚保護(hù)層機(jī)械開挖，以確保基礎(chǔ)巖體完整。在同一爆破面上，由外側(cè)向內(nèi)側(cè)分爆破區(qū)及清渣區(qū)。

拱座基坑在開挖過程中，先沿坑壁四周設(shè)置密集的防裂孔，保護(hù)坑壁，防止震裂、松動(dòng)基礎(chǔ)周壁基巖，防止超挖，使坑壁規(guī)則整齊，防止落石保證人身安全。由于拱座上部上體卸載后坡率較陡（邊坡1：0.2），考慮按照隧道豎井出渣方式進(jìn)行出渣，在山體上埋設(shè)預(yù)埋件并鋪設(shè)軌道，通過卷?yè)P(yáng)機(jī)利用軌道小車運(yùn)輸棄渣，再通過裝載機(jī)裝至自卸車內(nèi)，通過自建施工便道運(yùn)送至棄土場(chǎng)。

4.2坡面防護(hù)

恩施側(cè)從路床頂面分5級(jí)坡（9m一級(jí)，即三個(gè)循序一級(jí)）按1：0.2坡度放坡至拱座頂確定開挖線，每級(jí)坡坡腳預(yù)留不小于1.5m寬的支架平臺(tái)，每開挖完成一級(jí)邊坡及時(shí)搭設(shè)鋼管支架，完成邊坡錨噴混凝土防護(hù)。因橋臺(tái)與拱座處水平距離僅為16m，垂直距離47m，因此為保證橋臺(tái)基礎(chǔ)穩(wěn)定性，下級(jí)邊坡開挖時(shí)，需緊接上層放坡邊線開挖，不再上層預(yù)留支架平臺(tái)，同時(shí)挖掘機(jī)緊跟施工直至拱座處作業(yè)面。

坡面采用掛網(wǎng)混凝土噴錨防護(hù)，噴射混凝土厚10cm，錨桿間距1m，因邊坡為穩(wěn)定性良好的硬質(zhì)巖（堅(jiān)石、次堅(jiān)石）邊坡，主錨桿采用Ф16鋼筋，長(zhǎng)度0.8m；輔助錨桿采用Ф12鋼筋，長(zhǎng)度0.6m。鋼筋網(wǎng)采用網(wǎng)格@20×20cm的φ6mm鋼筋。噴射混凝土每20-25m長(zhǎng)為一段，中間設(shè)置伸縮縫。噴射混凝土分兩層施工，每層厚度5cm。泄水孔為深度不小于1m的φ5cmPVC管，噴射混凝土前需對(duì)其出口進(jìn)行填塞，完工后疏通。

4.3拱座混凝土運(yùn)輸

由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，無(wú)道路通向拱座，采用塔吊垂直運(yùn)輸無(wú)法滿足施工要求，因此利用地泵進(jìn)行基坑混凝土施工。

因山勢(shì)陡峭，山體側(cè)面通向拱座處人行通道長(zhǎng)度約為600m，如沿人行通過布設(shè)管道，則布設(shè)長(zhǎng)度較長(zhǎng)。且恩施地區(qū)夏季時(shí)間長(zhǎng)、溫度高；本地?zé)o河沙混凝土需采用機(jī)制砂拌制，混凝土拌合質(zhì)量要求高；拱座混凝土單次澆筑方量較大、澆筑時(shí)間長(zhǎng)。因此輸送管道越長(zhǎng)，施工時(shí)泵送混凝土質(zhì)量控制越難，如出現(xiàn)管道堵塞現(xiàn)象，拆管換管工作量巨大，拱座混凝土施工質(zhì)量難以保證。

拱座砼頂面距離路基面約47m，拱座自身高度約20m，拱座上部山體坡度極為陡峭為1：0.2，根據(jù)現(xiàn)有施工設(shè)備及施工技術(shù)，采用自上而下的方式進(jìn)行混凝土輸送。首先在路基處設(shè)置一臺(tái)80型地泵，在山體卸載、坡面防護(hù)時(shí)埋設(shè)預(yù)埋桿件，把輸送管道垂直固定于山體上，砼先巖山體進(jìn)行垂直輸送；然后距離路基高度約10m處，設(shè)置90°彎頭，連接1-2m 水平泵管，砼進(jìn)行水平輸送；然后在連接90°彎頭，并設(shè)置沿山體向下豎管（長(zhǎng)度不大于10m），砼繼續(xù)進(jìn)行垂直輸送；依次類推，直至將混凝土輸送至拱座基礎(chǔ)頂面。這樣能夠確保每次混凝土垂直輸送高度不超過10m，可以避免輸送混凝土過程中產(chǎn)生的堵管、離析等問題的發(fā)生。

同時(shí)在拱座基礎(chǔ)頂面以上設(shè)置一臺(tái)40型地泵，能有效的對(duì)垂直向下運(yùn)輸?shù)幕炷吝M(jìn)行二次攪拌，并且能夠根據(jù)拱座砼分層澆筑實(shí)際情況布設(shè)泵管，確保混凝土輸送質(zhì)量。

4.4拱座混凝土施工

基坑開挖完成后，即可進(jìn)行拱座混凝土灌注施工，除臨空面外，其余各處均采用不立模直接現(xiàn)澆基坑混凝土，確保結(jié)構(gòu)混凝土與地基的緊密結(jié)合。施工時(shí)做相應(yīng)溫控防裂措施，避免因水化熱引起的混凝土開裂。對(duì)分層澆筑、拱腳封鉸等工作縫，按規(guī)范鑿毛、清洗，可在新老混凝土的結(jié)合