平面曲線預制箱梁橋外掛弧形混凝土拱板施工技術

摘 要：平面曲線預制箱梁橋外掛弧形混凝土拱板施工技術是指通過在預制箱梁橋橋梁兩側增加弧形拱板，以保證梁橋交通功能，并實現上承式拱橋造型效果。以安徽省潛山市雪湖片區治理項目南岳路主干橋為例，對外掛拱板測量定位、混凝土薄板一次性澆筑成型、箱梁預制與吊裝等關鍵技術進行深入闡述，以供其他類似建設工程借鑒。

關鍵詞：預制箱梁橋；外掛；混凝土拱板

中圖分類號：U448.35" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）09-0010-03

1 橋梁概況

潛山市雪湖片區治理項目位于安徽省潛山市，于2020、2021、2022年連續3年被列為市頭號民生工程，其中南岳橋（K0+244-K0+298）是該項目里程碑工程之一。原南岳路將雪湖分割為東西兩個單獨水域。為實現東西水域貫通，需在此位置拆除老路堤改建南岳橋，要求建成后的南岳橋既能滿足常規交通功能，又要最大程度地滿足雪湖公園景觀需求。

雪湖公園位于潛山市老城區，占地面積0.876 km2。出于打造歷史文化名城的需要，對潛山市老城區不提倡大拆大建，因此導致南岳路兩側原具有保存價值的建筑群得以保留，但新建南岳橋建設空間和建造規模受到限制，例如南岳橋依舊遵從原南岳路平面曲線線形、橋梁中間路面標高無法大幅抬高等。通過技術與經濟分析，南岳橋采用三跨簡支梁（3×16 m），橋梁全長54 m，橋寬30 m，采用外掛混凝土拱板進行裝飾。本橋平面（詳見圖1）位于R為600 m的左偏圓曲線上，縱斷面位于R為1 500 m的豎曲線上，墩臺徑向布置，拱板與墩臺蓋梁連接。拱板在水平及豎向兩個維度上均存在曲率，橋梁施工難度偏大。

2 施工重、難點

2.1 施工重點

一是拱板支模與澆筑要保證弧度圓滑，便于后續石材鋪貼裝飾。拱板為一次性澆筑，中間不許留有施工縫。拱板與蓋梁的結合處不能存在孔隙及空洞，防止造成質量與安全隱患。拱板屬于薄壁結構，養護要及時，不允許出現裂縫。二是箱梁吊裝過程中要注意避免磕碰到拱板。

2.2 施工難點

組織測量人員要仔細研究設計圖紙，提前確定平面位置和高程測量放樣控制點，確保平曲線和豎曲線放樣精準，保證支座高程、拱板平曲線位置、拱板頂標高與邊箱梁翼緣板底標高、拱板跨中底標高與邊箱梁底標高的準確性。

3 施工技術原理

南岳橋平面中軸線位于R為600 m的左偏圓曲線上，縱斷面位于R為1 500 m的豎曲線上。橋梁上部結構為3×16 m預應力混凝土等截面箱梁，下部結構為樁柱式橋墩、橋臺，徑向布置，弧形拱板為彎曲變截面扁長構件。拱板立面圖如圖2所示。

在澆筑蓋梁前，提前將弧形拱板水平受力筋預埋到蓋梁中，與蓋梁鋼筋體系形成有效錨固連接。待蓋梁混凝土強度達到設計要求后，在鋼管支架上進行拱板模板、鋼筋綁扎交替施工。模板、鋼筋施工時要嚴格按照設計圓曲線的曲率精準放樣。澆筑拱板混凝土，使拱板與蓋梁連接為一體，每跨跨中拱板底標高與箱梁底標高一致，保證橋梁兩側拱板對箱梁形成有效屏障，達到拱橋外觀效果。待拱板混凝土強度達到設計要求后實施預制箱梁吊裝作業，最終實現交通功能和拱橋美觀效果。

4 拱板施工

4.1 拱板預埋筋施工

通長拱板僅與蓋梁有連接，蓋梁承受拱板重力荷載。蓋梁鋼筋施工時，應同步將拱板與蓋梁連接界面錨固筋N3、N7按照設計圖紙進行預埋，嚴禁后植筋。錨固筋的錨固長度要嚴格控制，確保受力良好。

4.2 蓋梁澆筑

由于本橋為平曲面橋，墩臺徑向布置，因此蓋梁亦徑向布置。蓋梁施工前要精確控制蓋梁兩端平面位置，蓋梁橫向全長要注意預留兩側拱板厚度，避免蓋梁澆筑成型后侵占兩側拱板厚度空間，造成拱板厚度縮減。蓋梁兩端需預埋拱板錨固筋，若蓋梁端模封閉困難，應由經驗豐富的木工仔細安裝并加固端模[1]。

4.3 拱板模板支架搭設

拱板最大高度236 cm， 跨中高度最小為64 cm，厚度15 cm，采用支架現澆法。支架搭設之前先進行地基處理及地面硬化（10 cmC15混凝土），確保地基承載力達到120 kPa以上。支架搭設寬度最小寬出拱板側模50 cm，支架縱向外立面設置連續剪刀撐，每5跨設置一道斜撐，確保支架強度、剛度和穩定性。

4.4 蓋梁與拱板結合部位施工縫處理

蓋梁是拱板的直接承載構件，二者之間施工縫混凝土粘結質量非常關鍵。拱板鋼筋綁扎之前要先將蓋梁兩端面鑿毛，鑿毛時應注意鑿毛質量，務必鑿除表面浮漿、松散不密實、已碳化表面混凝土，使鑿毛后的蓋梁漏出新鮮混凝土面。鑿毛界面應垂直，不得出現斜面、馬牙槎面，不得過度鑿毛對蓋梁產生結構破壞[2]。鑿毛完畢用清水沖洗干凈后立即實施拱板底板、側模及鋼筋綁扎作業。

4.5 拱板底模施工

拱板底模采用拱架+弧形鋼管主梁+方木小橫梁+底模安裝方式。Φ48弧形鋼管主梁按照拱板縱向豎曲線曲率提前進行壓彎，固定于拱架頂托內。方木小橫梁（80 mm×100 mm）間距10 cm一道，垂直于鋼管主梁布置。底模表面要平整，安裝要嚴絲合縫防止混凝土澆筑漏漿產生蜂窩麻面[3]。

4.6 拱板鋼筋綁扎

拱板斷面為“L”型，鋼筋綁扎時應按照先底部擴大部分再上部的順序。鋼筋骨架沿橋縱向47.96 m，為扁長構造，柔性較大、容易失穩，因其本身自帶曲率，施工過程中要采取輔助加固措施，確保鋼筋骨架整體剛性和穩定性，以免澆筑過程中因振搗等原因發生扭曲變形，影響混凝土保護層厚度。在澆筑混凝土前，應對已安裝好的鋼筋進行隱蔽工程驗收，通過后封閉側模、澆筑混凝土。

4.7 拱板側模安裝

拱板為圓曲扁長構件，側模安裝既要按照圓曲率精確定位（平面位置及高程）又要牢固可靠。模板加固采用側模+木枋+縱向水平鋼管+豎向鋼管與對拉螺栓的方式。Φ48縱向水平鋼管在鋼筋加工棚前，按照拱板圓曲率壓彎，沿側模豎向自下而上每40 cm設置一道，豎向鋼管與Φ14對拉螺栓沿縱向每50 cm設置一道，模板兩側每2跨設置一道斜撐。斜撐與模板支架通過扣件緊固連接，確保模板穩固。

4.8 拱板混凝土澆筑

拱板混凝土采用通長一次澆筑工藝。澆筑順序從拱腳到拱頂，由低到高，從中跨到邊跨對稱進行。澆筑之前，使用清水將蓋梁鑿毛面沖洗干凈，并使用與混凝土同配比的水泥凈漿涂灑界面，以利于新澆混凝土與蓋梁有效粘結，保證施工縫施工質量。混凝土澆筑要水平分層推進式連續澆筑，澆筑過程中振搗棒要插入下層混凝土至少10 cm。振搗完成以混凝土不再下沉、不再冒泡、表面開始泛漿為準。

4.9 拆模及養護

拱板澆筑完成待混凝土強度達到2.5 MPa以上時拆除側模板，實施養護。模板拆除時，工人不得用力敲擊模板，模板嚴禁高處拋落，拆模順序按照從邊跨到中跨，從拱頂到拱腳實施。養護過程中要經常澆水，保持拱板表面濕潤，防止混凝土表面失水過快產生干縮裂縫。

5 箱梁制作與吊裝

5.1 箱梁制作

南岳橋每跨23片預制箱梁，3跨共計69片箱梁。箱梁采用后張法施工，在預制場加工制作完成后運送至施工現場，經潛山市建筑建材檢測中心實體檢測后進行吊裝。箱梁預應力鋼絞線張拉采用數控預應力張拉設備進行分級張拉，不得采用人工手動操作張拉油泵。

5.2 箱梁吊裝

拱板位于橋梁邊箱梁翼緣板下方，且拱頂與翼緣板底僅有1.0 cm間隙，在吊裝邊箱梁之前必須再次復核拱頂標高與邊箱梁翼緣板底標高關系，確保邊箱梁落梁后其翼緣板板底與拱板頂不發生點對點接觸，以免產生集中荷載。

6 拱板粘貼花崗巖石材

因景觀效果需要，對弧形拱板鋪貼黃金麻花崗巖進行裝飾。花崗巖正式鋪貼前應提前排版，并在拱板上彈線。根據《房屋建筑和市政基礎設施工程危及生產安全施工工藝、設備和材料淘汰目錄》（第一批）中，關于禁止使用飾面磚水泥砂漿粘貼工藝的要求，現場粘貼采用水泥基粘接材料，禁止使用現場水泥拌砂漿。

7 拱板抗裂保證措施

7.1 減少地基不均勻沉降

除拱板混凝土自身原因外，地基的不均勻沉降也可使硬化后的混凝土產生裂縫。因此在澆筑混凝土之前，要加強地基基礎的整體性能，以減小因地基的不均勻沉降對拱板模板支架和混凝土產生影響。本工程中除對原地基進行換填夯實外，又進行了混凝土硬化，以確保支架立桿基礎應力得到有效擴散，從而保證拱板混凝土抗裂穩定性。

7.2 加強混凝土初凝、終凝階段養護

為防止混凝土表面水分蒸發過快，混凝土施工安排在每天溫度較低時進行。拱板混凝土初凝后，在拱板頂部覆蓋塑料薄膜保濕。待混凝土終凝后，使用淋水方式保持拱板濕潤，較少混凝土表面水分蒸發。通過加強養護，保證混凝土中水與水泥之間的水化作用，形成比較密實的水泥石結構，有效防止混凝土產生塑性收縮裂縫。

8 技術效益與社會效益

目前南岳橋已經建成并投入使用，從技術可行性、橋梁造價等方面分析來看，預制箱梁橋外掛弧形混凝土拱板施工技術有著非常明顯的綜合效益，具體有如下2點。

一是技術效益。通過箱梁橋外掛弧形拱板可在保證實現交通功能的基礎上達到拱橋的外觀效果，較拱橋施工技術更簡單，施工工期更短。本技術為老城改造中因保留歷史建筑而不能修建大型拱橋提供了替代方案，同時規避了大體量搭設拱架帶來的安全隱患。

二是社會效益。南岳橋不僅作為城市主干道交通橋，而且作為公園里一處重要的景觀節點，拱形外觀設計更能與美麗城市建設相得益彰，成為潛山市歷史文化名城內一道亮麗的風景線。在為周圍居民提供快捷交通的同時，也使得周圍居民的居住環境更好。該技術的使用可以避免大拆大建，在最大程度保留城市記憶的前提下，實現交通與歷史文化的相互包容，使得老城區的歷史文化底蘊更加的濃厚，社會效益明顯。

9 結束語

應重視平面曲線預制箱梁外掛弧形混凝土拱板施工，并根據其技術原理，做好施工工作，要注意拱板預埋筋施工、蓋梁澆筑、拱板模板支架搭設、蓋梁與拱板結合部位施工縫處理、拱板底模施工等細節，進而確保施工工作順利實施，不斷地提升施工技術水平，促進工程的發展。

參考文獻

[1] 陶玉武.先張法預應力糧庫屋蓋拱板高空原位現澆施工技術應用探析[J].安徽建筑，2021，28（8）：55-56+59.

[2] 吳宏山.拱板屋架高空施加預應力并整澆混凝土技術[J].建筑，2021（2）：67-68.

[3] 趙士永，林旺，付章建，等.混凝土拱板屋架檢測鑒定加固方法研究[J].粉煤灰綜合利用，2020，34（3）：126-130.