九仙廟中橋合龍施工降溫技術

俞佳

摘 要：九仙廟中橋為鋼筋混凝土拱橋，橋址位于北京市昌平區南口鎮，中低山區，上行為居庸關隧道，下行為新八達嶺隧道。為減少收縮應力，設計在拱頂設置2m合龍段，且為控制溫度變形，要求嚴格控制合龍溫度在7～9℃之間。因主拱澆筑施工正值夏季炎熱時節，此時環境溫度較高，根據現場實時觀測，依靠自然調節環境溫度不能滿足設計要求。因此在主拱合龍施工時，施工單位通過搭設保溫棚，并采用液氮+工業冰的降溫措施，嚴格將溫度控制在設計要求的7～9℃范圍內，于炎熱夏季按照要求完成了主拱合龍施工，在保證施工質量安全的前提下，較原計劃工期提前20天完成施工，切實提高了施工功效，避免了不必要的等工誤工。

關鍵詞：九仙廟中橋;主拱合龍;降溫措施;液氮+工業冰

中圖分類號：TU755.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0140-03

1 工程概況

1.1 項目所處區域

九仙廟中主要跨越一村道及沖溝。村道位于DK59+184處，寬約6m，水泥路面;沖溝位于DK59+200處，村路及沖溝均與線路斜交，約74°。如圖1所示。

1.2 工程技術要求

九仙廟中橋中心里程DK59+191.338，全橋長50m，本橋基礎形式采用混凝土拱座及擴大基礎，孔跨布置1-45m空腹拱橋，拱上結構采用現澆混凝土拱墻，路基段采用現澆混凝土剛性路基。主拱拱肋跨徑L=45m，矢高f=10m，矢跨比f/L=1/4.5，用m=1.8的懸鏈線作為拱軸線，拱肋高度是1.6m。

主拱用支架現澆施工，混凝土澆筑時按從兩側往中間對稱澆筑。為減少收縮應力，拱頂設置2m合龍段，合龍段需待拱圈其余混凝土澆筑30天后方可施工，且為控制本橋的溫度變形，須嚴格控制合龍溫度在7～9℃之間。在主拱混凝土達到相關要求后可組織拱上結構的施工。最后卸架，卸架應遵循對稱的原則。

1.3 施工難點

本橋地處北京市昌平區，夏季雨水豐富天氣炎熱，冬季天氣寒冷空氣干燥。由于九仙廟中橋主拱澆筑施工正值夏季炎熱時節，此時環境溫度較高，根據現場實時觀測，依靠自然調節環境溫度不能滿足設計要求。但是主拱合龍環境溫度為必控項，溫度控制不到位將直接影響主拱圈溫度變形，致使橋梁達不到設計的使用功能。

2 九仙廟中橋主跨拱圈施工方案

橋梁跨徑布置如圖2所示。

2.1 主拱施工工藝流程

主拱施工流程如圖3所示。

2.2 主拱支架體系

支架采用盤扣式腳手架做支撐體系，按照0.6m（縱距）×0.6m（橫距）×0.6m（步距）搭設。水平桿采用長0.6m和0.9m的鋼管進行布置。在每根柱上均設一個頂托;在立柱底端用50cm的通長型鋼鋪墊，在頂托上安放分配梁，其上鋪竹膠板作為底模板，側模為定型鋼模板。

剪刀撐設置：橫向用盤扣式鋼管與立桿相連，剪刀撐的間距為3m一道;從上到下外側以及四周設立總想剪刀撐，間距為4m，與地面夾角為45°～60°，如圖4，圖5所示。

2.3 支架安裝

2.3.1 地基處理

使用工程機械對支架搭設范圍內場地進行清理整平、碾壓密實，經試驗檢測合格后再鋪設20cm厚C20混凝土進行硬化，地基處理范圍超出支架范圍不少于1m，并做好排水溝，以防止雨水浸泡基礎、出現沉降現象。

2.3.2 支架搭設

支架嚴格按照搭設方案進行，搭設完畢后現有項目部組織相關部門進行驗收，然后邀請監理按照支架方案組織驗收。

2.4 支架預壓

為確保混凝土的澆筑質量，支架搭設完成后要進行預壓，以消除支撐體系的非彈性變形影響。支架預壓荷載用沙袋和混凝土預制塊完成，按照兩邊同時、級別分開的原則進行。加載順序為從兩到中間對稱加載。預壓過程中使用20t吊車輔助人工。預壓等級分別為最大施工荷載的60%、100%、110%進行。預壓過程中如發生特殊情況應立即停止，待原因查明并消除隱患后方可繼續加載。

2.4.1 支架預壓的監測

支架預壓時進行豎直和水平位移的監測，測量支架的沉降量，確認沉降變化是否穩定，根據觀測數據計算出支架的調整量。變形監測點沿縱橋向設5個斷面，分別為中點一個，1/4及3/4處各一個，距離兩側端頭2m處各一個。每個斷面的基礎及支架頂面各布置3個監測點，并做好保護工作。用水準儀精確測出測控點高程做好記錄。如圖6所示。

首先在支架上載前記錄個點的初始值;每級加載完成1h后觀察支架的變形，然后每隔6小時再記錄個點的位移，當相鄰兩次的變形差值不大于2mm時可進行下一步加載;全部加載完畢后，繼續上述觀察，當沉降速率小于1mm/天時及48h后，開始卸載。

2.4.2 支架預壓的卸載

支架卸載按加載的反順序即110%、100%、60%分級、對稱、分層的方式進行卸載，同時進行監測，卸載過程中嚴禁集中卸載。支架沉降監測采用精度應符合三等水準測量要求的水準儀進行，同時用全站儀觀測平面位移。預壓結束后，根據數據確定立模標高并形成形成報告。

2.5 側、頂模板安裝

本工程側模采用定型鋼模板，頂模采用竹膠板，側模下端固定于底架，頂端在主拱砼頂面采用對拉螺栓進行聯結。

2.6 鋼筋工程

鋼筋進場前要作相應試驗，合格后報監理工程師審核通過方可使用。進場后必須按按照相關規定標識碼放，在鋼筋加工區內加工成半成品，運輸到施工現場。

縱向主筋在現場安裝時主要采用單面焊。焊接時要保證同心。焊接質量滿足相關規范要求。主要接茬鋼筋同一截面不能大于50%的規范要求。

2.7 混凝土澆筑

2.7.1 澆筑要求

本橋澆筑從兩側拱腳向拱頂分三次對稱澆筑，共5段，分別為兩側拱腳處5m鋼纖維混凝土段A、A';鋼纖維段與合龍段之間2段B、B';合龍段C。各段的接縫要垂直于拱軸線，各分段點應留間隔槽。澆筑順序如圖7所示。

兩側拱腳5米范圍內采用鋼纖維混凝土，鋼纖維采用銑削型鋼纖維，其抗拉強度不小于600MPa，體積率不小于0.8%。混凝土采用插入式振動器振搗，振搗應在混凝土開始泛漿并且不在下沉或者上浮后為止，避免漏振或過振。

2.7.2 拱圈澆筑對稱加載控制措施

混凝土由商砼站集中供應，由于路途較遠，計劃每臺泵車配備6臺罐車。入模塌落度應控制在14cm為宜。攪拌站配備發電機，現場配備多余泵車用來保障澆筑過程中發生機械故障。泵車布置在跨中位置處，臂長37m，拱腳段較陡，需要邊澆筑邊加蓋模。

第一階段（壓拱腳段澆筑）：泵車澆筑2個拱腳。先澆筑左拱腳再澆筑右拱腳。在左拱腳0.5m段弧長澆筑完成后，泵管轉移到右拱腳上游處，完成右拱腳1m弧長段的澆筑，然后再轉移到左拱腳。在重復以上程序的過程中要務必保證兩側差異不能過大，澆筑到拱頂時要按照要求安裝端頭模。待混凝土強度符合要求后脫模并進行鑿毛。

第二階段（拱腰段澆筑）：安排好指揮人員，用對講機聯系。準備工作完成后，泵管從澆筑完的左拱腳段開始，由下至上澆筑，對稱、同步澆筑的施工方法與第一階段相同。在左右拱腰段澆筑到設計高度后，預留拱部2m范圍，作為合龍段;并安裝垂直于拱軸線的端頭模。

第三階段（拱頂合龍段澆筑）：合龍段需待拱圈其余砼澆筑30天后方可進行施工，為控制溫度變形，需嚴格控制合龍溫度，并在氣溫相對穩定的時候進行。

3 合龍段施工溫度控制措施

3.1 本橋合龍降溫方法

本橋合龍降溫方法，一是于主拱兩側和順橋向一側搭設保溫棚，保持棚內環境溫度的穩定。二是于主拱施工位置兩側搭設排架，排架搭設成貨架形式。合龍時在每層排架上放置工業冰，并在冰塊上澆灌適量液氮，液氮和工業冰持續吸收環境熱量釋放冷氣，從而降低施工環境溫度。棚內各部位懸掛溫度計，在混凝土澆筑時安排專人實時對環境溫度進行監測，根據溫度變化適當進行冰塊放置及液氮澆灌量，以對環境溫度實時進行控制，保證合龍施工溫度。

3.2 方案實施效果

九仙廟中橋主拱合龍施工，通過搭設保溫棚，并采用液氮結合工業冰的降溫方式，項目部于炎熱夏季按照要求完成主拱合龍施工，混凝土澆筑過程中環境溫度嚴格控制在設計要求的7～9℃范圍內，施工質量符合要求。

通過本工程的施工，證明高溫環境條件下液氮降溫措施可行有效。本工程合龍混凝土施工通過采用工業冰+液氮的降溫措施，在保證施工質量安全的前提下，較原計劃工期提前20天完成施工，切實提高了施工功效，避免了不必要的等工誤工。

4 結語

九仙廟中橋主拱合龍混凝土施工，通過采用液氮結合工業冰的降溫方式，我部于炎熱夏季以設計要求的7～9℃完成合龍混凝土澆筑，證明液氮降溫措施可行有效。為其他相似工程提供了參照經驗。