180 m跨有平衡重平轉鋼筋混凝土拱橋施工

劉鐘仁，程懋芳

（江西同濟設計集團股份有限公司，江西 南昌 330000）

1 概述

四川省巴中市化湖一號橋是一座凈跨180.0 m的上承式鋼筋混凝土箱形拱橋。主拱圈成拱工藝按“拱橋有平衡重平轉施工”設計，轉出的半跨橋體為帶混凝土底板的小直徑鋼管混凝土勁性骨架。

橋梁全長246.8 m，主橋凈跨180.0 m，橫斷面布置為凈7.0 m行車道+兩側0.5 m的欄桿，總寬8.0 m。主孔為上承式普通鋼筋混凝土箱形拱橋，凈矢高22.5 m，凈矢跨比1/8，拱軸系數m=1.988。主拱圈為等截面懸鏈線單箱雙室箱形拱。主橋下部構造設計包括下盤基礎、上盤、橋臺背墻和上、下盤封盤混凝土。轉體設施包括磨心、磨蓋、倒錐體、撐腳、環道等。它是半跨鋼混組合結構的拱形空間網架（見圖1）。

圖1 四川省巴中市化湖一號橋橋型圖（單位：cm）

2 兩岸基礎施工

兩岸基礎均置于巖層內，基底在水面以下12 m，應采用可靠設施確?；A施工質量。由于其特殊地質、地形條件，基礎的開挖應以人工開鑿為主，必要時可小型爆破，嚴格控制炸藥裝填數量，嚴禁放大炮，而應少裝藥、放小炮，以免破壞地基巖石而降低地基承載力，影響拱座的邊坡穩定和巖體的完整性。

主橋基礎開挖到設計標高后應詳細復核起拱線位置，必須保證下轉盤基礎全部落在可靠基巖上；測定其基底承載力及巖體的完整性，滿足設計要求后方可進行下部施工。

基礎混凝土的澆筑可結合混凝土的輸送量分層澆筑，分層澆筑時其施工縫面應預埋石筍并進行鑿毛處理，澆筑時應考慮水化熱對混凝土的影響，下盤基礎內布設雙層冷卻管；避免產生龜紋、裂縫。

3 磨心、磨蓋施工

主拱下盤基礎施工時應預留磨心澆筑的孔洞，并預留好磨心定位鋼軸及調整拉桿，磨心混凝土成型主要靠一個標準的母線樣板在磨心混凝土終凝前反覆刮制而成。磨心鋼質側模板的半徑和頂面高差誤差要求小于1 mm。制作完的混凝土磨心表面應該通過測量檢查驗收合格方可進行磨蓋澆筑。驗收的內容主要是磨心表面要求同心圓上等高。同心圓間距為15 cm，測點間距約為20 cm，每個同心圓上測點高差不大于1 mm。

磨蓋是以磨心頂面為底模澆出的混凝土鉸蓋，并經反復磨合后，將磨蓋提起，在磨心頂面涂以黃油四氟粉潤滑劑，再進行后續施工。

為了保證磨心周邊混凝土不因局部承壓破壞，要在磨心表面周邊墊兩層油毛氈以后再澆上球鉸混凝土，以使上、下球鉸周邊之間形成間隙，磨心周邊不承受壓力。

4 上轉盤、背墻施工

磨心驗收合格后，方可進行倒錐體、撐腳、保險墩、上轉盤、背墻的施工。

上轉盤是把整個轉動體系質量傳遞給磨心的一個厚重的大體積混凝土實體，受力復雜，上轉盤設有縱、橫向雙向預應力，施工中注意預埋相應的波紋管。上轉盤縱向底面設置每束15根鋼絞線，縱向頂面設置每束9根鋼絞線，橫向為每束6根鋼絞線，為一端張拉。上盤施工為大體積混凝土施工，施工過程中應采取有效措施降低水化熱，上轉盤內布設有3層冷卻管，以免造成裂縫。拱座斜面處切勿忘記預埋上弦鋼管、下弦角鋼以及其余預埋鋼筋，便于與拱圈內相應的鋼筋焊接。

背墻是一個20 m以上高的實心墩，注意預埋背索波紋管。背索為每束17根鋼絞線，背墻頂為張拉端，上盤底面為固定端。背索待張拉脫架時再穿索張拉。不要在澆筑上盤混凝土時同時預埋，避免背索長期外露銹蝕。

5 勁性骨架的加工制作和組裝

可根據地形和施工單位條件自行編制詳細的施工組織設計進行，以下僅是指導性施工設計意見。

5.1 平面桁架的制作

（1）在橋頭兩岸引道路基上設置平面桁架的制作工場。平整場地、搭設工棚、澆筑鋼桁架的放樣、焊接混凝土地坪，要求地坪面呈水平狀。鋪設簡易運輸軌道、架設簡易木門架供平面桁架起吊、翻身運輸用。

（2）根據每個加工制作節段平面桁架的局部坐標表，在放樣地坪上按1∶1比例放大樣。所有桿件長度要求在1∶1大樣上校核后，再成批下料。

（3）對上、下弦桿應按圖紙要求微彎。焊工必須持證上崗。焊接時應先點焊定位再跳焊，防止不合理的焊接順序造成的骨架變形。最小焊縫高8 mm，角鋼端部一律三面圍焊，對上弦鋼管接頭焊縫必須全部進行超聲檢測。

（4）每片制作好的平面桁架必須預拼裝合格后方可運出工場。所謂預拼裝是指將1～3號三段平面桁架按此三段1∶1的局部坐標校核平面位置，合格后可運出1號，以后預拼2～4號，運出2號，其余類推。預拼裝時要特別注意各節段接頭位置準確、密貼，確保組裝成空間桁架時，接頭質量焊接可靠。

（5）半跨勁性骨架的平面桁架共3×7=21（片），每片桁架長度分別約為14.5 m、13.1 m或8.2 m，重約12.3 t、11.9 t或8 t。原則上不宜更短。

5.2 空間勁性骨架的組裝

（1）根據兩岸地形，按照盡量少挖、少破壞植被、保護生態的原則選擇合理的拱胎底模制作軸線，搭設簡易支架，安裝簡易支架之間的簡支鋼桁架，在鋼桁架上鋪設半跨拱圈的底模板，要求底模板安裝牢靠、標高符合設計，要求鋼桁架能承受澆筑底板混凝土的荷載，并且要求能夠方便地拆除底模板。也可搭設滿堂支架，在其上鋪設拱圈底模板。

（2）認真制定可供實際操作的單片平面桁架由橋頭工場安全運送到拱胎模板上的工藝流程，確保勁性骨架空間組裝能夠順利實施。

（3）在拱胎底模板上放出勁性骨架下弦平面大樣，先安裝并臨時固定中間一片桁架，再安裝左、右兩側桁架，并逐段焊接下弦平面的鋼筋籠、橫剖面的交叉橫撐、上弦平面的平撐和交叉橫撐以及上、下弦桿的接頭部位。此時應特別注意個別的仰焊焊縫質量。

（4）下弦平面鋼筋籠的作用包括組裝勁性骨架時給平面桁架定位，增加一、二期底板混凝土的連接強度，提高一期底板混凝土的抗彎能力，有利于二期底板混凝土澆筑、給底板混凝土的內層縱向主筋定位。請務必認真加工制作、安裝。由于鋼筋籠會給拱腳段底板混凝土澆筑時安置面層壓模板帶來一定困難，可以考慮把鋼筋籠改為單片鋼筋網片，但要注意其安裝穩定問題。

（5）勁性骨架的組裝和背墻施工、拱上建筑施工可考慮在兩岸現場各配置一臺塔式起重機。

6 主拱圈施工

該橋主拱圈跨度180 m，主拱圈采用有平衡重轉體施工形成。

所謂有平衡重轉體施工就是在兩岸利用地形，開挖出土牛拱胎，按照盡量少挖、少破壞植被、保護生態的原則選擇合理的拱胎底模制作軸線，搭設簡易支架，安裝簡易支架之間的簡支鋼桁架，在鋼桁架上鋪設半跨拱圈的底模板，要求底模板安裝牢靠、標高符合設計，要求鋼桁架能承受澆筑底板混凝土的荷載，并且要求能夠方便地拆除底模板。在岸邊支架上焊接組裝勁性骨架，澆筑部分底板混凝土，形成半跨整體的帶混凝土底板的小直徑鋼管混凝土勁性骨架。待強度形成，穿扣索、背索，然后逐級交替張拉背索、扣索，實現脫架，形成轉動體系。轉體，實現合攏成拱，再在勁性骨架拱圈上灌注鋼管混凝土，逐段澆筑側壁、二期底板和頂板混凝土，形成設計斷面的單箱雙室主拱圈。

為了使帶混凝土底板的小直徑鋼管混凝土勁性骨架能平穩脫架，要在土牛拱胎端部拱頂處對應腹板的下方設置一排三個堅固穩妥的支撐柱，以備放置千斤頂輔助脫架。支撐柱高度以方便千斤頂操作為原則。

通過張拉扣索、背索鋼絞線把半跨帶混凝土底板的小直徑鋼管混凝土勁性骨架和橋墩背墻、上盤連接成一個完整的轉動體系，整個轉動體系約5 060 t，完全支承在磨心上，四周的保險墩在環道上完全脫空，轉動體系的重心基本就在磨心上，真正實現中心承重的設計意圖。轉動體系脫架后即可用普通千斤頂平穩地驅動轉體合攏。具體做法如下：在下盤環道上，對稱的兩個上盤撐腳處平臥放上兩對30～50 t的千斤頂，千斤頂的頭部頂在撐腳上，尾部靠在插入環道兩側預留孔洞中的活動反力架上，徐徐啟動千斤頂即可實現驅動轉體；當千斤頂行程用完后，將插在空洞內的角鋼前移，如此反復操作，直至合攏。半跨轉動體系轉體90°一般需5～6 h。

當鋼管混凝土勁性骨架轉體合攏后，即可將轉動體系上、下盤之間的空隙以及上盤背后基坑超挖的部分用混凝土封填，再將鋼管混凝土勁性骨架拱頂段接頭接好，然后灌注上弦管內微膨脹C55混凝土。至此，在兩岸橋臺之間，水庫的高空已架設好一個有足夠剛度、強度和穩定安全系數的空間拱形骨架，在這個拱形骨架上按設計加載程序無支架先澆筑拱圈側壁和中腹板的混凝土，再加厚底板混凝土，最后澆拱圈頂板混凝土形成單箱雙室的鋼筋混凝土主拱圈。此時即可松去拉索，實現體系轉換成為拱式結構。原有勁性骨架中的鋼管、角鋼均被包裹在主拱圈的混凝土內，成為主拱圈內的勁性配筋。對勁性骨架橫剖面上的10號∠140×10橫撐角鋼全部用混凝土包封。個別與鋼筋混凝土橫隔板相距很近者，可局部修改橫隔板設計包到橫隔板內。

7 拱上建筑施工

拱上墊梁、立柱、蓋梁按常規拱上搭架方法施工，要求墊梁、立柱、蓋梁（系梁）、左右半拱要對稱澆筑。

拱上小T梁按預制吊裝設計。利用橋兩頭已經做好的路基或勁性骨架組裝場地作為預制場，然后再利用軌道縱橫向運輸到橋頭，橋位中心線處設有小T梁纜索吊裝天線，要左右半拱對稱吊裝小T梁，然后吊掛模板現澆T梁之間的濕接縫。

8 結 語

有平衡重轉體施工方法施工，可以取得施工安全、質量可靠、操作簡易、造價節省的技術經濟效益。橋梁有平衡重轉體施工的工藝實際上大量工作是在岸邊陸地上進行常規的土石方開挖、搭設支架、鋪設模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土，它的操作空間和時間都相對寬松、富裕，一旦轉動體系形成，在轉體的全過程轉動體系的各桿件之間不會再發生作用力的交換或變化，因而施工安全、質量可靠，而且由于轉體結構基本就是橋梁結構本身，沒有復雜、昂貴的輔助施工設施，因而造價便宜。這些工藝已經被大量的工程實踐檢驗過，是成熟可靠的。