大跨度钢筋砼拱施工工法

'大跨度钢筋混凝土拱施工工法太原铁路建设有限公司2005年12月8 大跨度钢筋混凝土拱施工工法一、前言大跨度拱结构往往用于桥梁工程，但随着建筑业的发展，各专业相互融合、相互渗透，拱结构越来越多的在房屋建筑工程中得到应用。拱结构往往是建筑物的主要受力构件，由于跨度大，高度高，支撑体系设计复杂，技术含量高，施工难度大。目前国内跨度超过100m的现浇混凝土拱结构尚不多见，因此，研究大跨度钢筋混凝土拱结构施工工艺及其质量通病的防治对于同类型工程的设计、施工和使用都具有深远的意义。中铁六局集团太原铁建公司通过多方借鉴国内外桥梁施工的先进经验，大胆创新，在大同大学体育馆工程中运用一系列先进工艺，通过实践取得了良好效果，拱结构完成后受到了各方好评，经总结形成本工法。二、工法特点（一）安全度高，采用整体式底模板与稳定性较高的支撑体系共同作用；（二）免强压，降低成本，提前工期；（三）节约用料，达到清水效果后，可直接刮腻子，不抹灰；三、适用范围本工法适用于大跨度现浇混凝土拱结构施工。四、工艺原理采用整体式弧形底模，依据施工方案计算得出拱底支模预拱度，沿拱结构法向设置施工缝，分段对称施工。首先对拱进行施工段划分，根据现场情况进行对称施工，支撑体系从中间向两端进行，钢筋、模板和混凝土从两端向中间施工，底模的拆除按照由高向低，中间向两边的顺序进行，拱圈拆拱后圆顺光滑，达到清水混凝土效果。五、施工工艺（一）工艺流程桩基→土方工程→承台→碾压支撑体系基础→支撑体系→拱底模板→第一施工段（钢筋、模板、混凝土）→第二施工段……→合拢→拆模1、支撑体系的选择与优化支撑体系是拱施工中需要重点研究的课题之一，在选用时应考虑其安全性、可操作性和经济性等综合因素，支撑体系往往还要考虑与后续工作的衔接问题，本工法按照碗扣式脚手架方案编制。2、支撑体系施工（1）碗扣架搭设工艺流程：弹线、立杆定位→摆放扫地杆→竖立杆并与扫地杆扣紧→装扫地小横杆、并与立杆和扫地杆扣紧→装第一步横杆并与各立杆扣紧→安第二步横杆→加设临时斜撑杆，上端与第二步横杆扣紧(装设与柱连接杆后拆除)→安第三、第四步大横杆和小横杆→安装二层与柱拉杆→接立杆→加设剪刀撑→8 铺设脚手板，绑扎防护栏及挡脚板。（2）施工要点：①结合图纸要求拱下部地面做法支撑架基础做如下处理A将自然地坪用8t压路机碾压密实，压实系数不小于0.96。B用级配砂石（含卵石不少于30%）回填至－0.40m。C拱下浇注150厚C20混凝土宽度10m(以⑦轴⑩轴为中心线两端各5m)。②每根立杆底部设一个可调支座，横向及立面均每隔6m设一道剪刀撑，连续设置；③由于整个体系的弧形，上部需配置异形杆件，局部步距需调整为600mm。3、模板工程（1）模板工程工艺流程：支底模→（绑底筋）→（绑侧壁钢筋安装预埋件）→支侧模→清理杂物→支顶模→（浇筑混凝土）→拆模①底模配置2套，支设时为减少操作误差，采用一次搭设成型分段浇注的方式。底模经测量定位后，支设于加工定制U形顶托上，东西向用水平尺找平；南北向用全站仪确定标高，全部支设完成后，检查校正，确保一次到位，避免重复挪动调整。所有模板拼缝均在2mm范围内。②施工预拱度：拱施工时和卸架后会产生下列弹性挠度及下沉变形A拱圈由于自重所产生的弹性挠度B拱圈因温度变化所产生的弹性挠度C拱圈因承台受挤和位移而产生的弹性挠度D拱圈应混凝土硬化收缩而产生的弹性挠度变形E拱架在设计荷载下的弹性和非弹性下沉F支撑体系基础受载后的非弹性压缩8 依据《公路施工手册》（P122）预拱度取L/400~L/800，拱脚处为零设置，其余各点按照二次抛物线分配，任意点的预加高度公式如下：σx=σ(1-4x2/L2)σ：拱顶总预加高度；L：拱圈跨度；X：跨中到任意点水平距离。（2）侧壁模板分两种：实心部分：外侧全部为钢模板，采用对拉螺栓加固，保证混凝土拱截面尺寸。侧壁用特制钢斜撑，调整侧壁垂直度。空腔部分：内模采用竹胶板，外模采用定制钢模板，对拉螺栓加固。在底部顶板中部范围钻2cm大小排气孔，间距500mm，防止浇筑混凝土时空气无法排出而造成露筋。（3）施工缝摸板采用钢丝网和梳子板，如下图（4）模板拆除：①模板拆除时间：a顶模在混凝土终凝后即可拆除b侧模混凝土试块强度达到1.2N/mm2后方可拆除c底模混凝土强度达到设计强度的100%方可拆除②拆除部署：顶模拆除时间由现场混凝土工长确定，在混凝土终凝即可拆除。侧模在终凝后12—24小时内将试块送至试验室。试压后达到1.2МР即可拆除。拆除时采用塔吊或汽车配合吊走。③由于底模拆除时涉及到拱体应力转换，故应按以下方式拆除：a按照施工段的划分由中部向两端逐段拆除，为拆模方便，在拱顶设一块八字型模板作为母板；b8 为使拱体逐渐均匀的降落和受力,各点降落应分三次循还逐渐完成.按照预拱分配值各点底部均卸落1/3,每次间歇24小时,间歇后应将松动的部分顶紧,使拱体落实,三次循环,直至全拱各点均脱离拱底。c模板拆除后，立即吊离支撑架，运至指定地点，堆码整齐。4、钢筋工程（1）工艺流程绑扎底部钢筋→绑扎侧壁钢筋及腹筋→安装预埋件→绑扎顶部钢筋(2)施工工艺①画箍筋间距并摆放箍筋，先穿拱上部纵向受力钢筋，用钢管架起穿箍筋，将箍筋按已画好的间距逐个分开，最后穿下部钢筋；②侧壁竖向钢筋在拱内设计以箍筋的形式绑扎，开口方向均向上，并应相互错开，同箍筋一起先放置在底模上，绑扎时应先沿纵向通长穿一根钢管支撑起钢筋骨架后再绑扎。侧壁水平筋绑扎时应先在竖向筋上画出位置线，注意起步筋应距底模450mm，在下部及齐胸处绑扎2道水平筋固定，接着绑扎其余水平筋，最后绑扎拉结筋；③绑扎时，应逐点扎牢，箍筋及拉结筋末端应加工成135°弯钩，平直部分不小于10d，箍筋及拉结筋间距均为200mm;④按照图纸要求安装预埋件，预埋件全部采用穿孔塞焊的焊接方式，为保证预埋件位置准确，在定做模板时按照图纸将预埋件位置留出螺栓口，安装时用螺栓加固于模板上，保证预埋件安装质量；⑤顶部钢筋绑扎方法大致与顶部钢筋相同，注意马凳不得直接放置在模板上；⑥拱内主要纵向受力钢筋采用直螺纹连接，合龙部分无法使用时采用冷挤压接头，保证同一截面接头数量不超过50%相邻接头错开1400mm，绑扎时应使用“八字扣”，严禁使用顺扣，钢筋底部垫块采用硬质花岗岩，为了防止垫块发生滑移，在花岗岩上锯出2mm宽,3-5mm深细槽，用绑线将垫块绑扎在钢筋上；侧壁采用定制的塑料垫块，间距1000mm梅花形布置。5、混凝土工程（1）工艺流程：作业准备→混凝土运输→混凝土浇筑与振捣→养护（2）混凝土施工工艺：①作业准备：及时确定混凝土配比，并备齐保温材料如草袋子、塑料布、棉被等以及作业所需的工具如振捣棒、木抹子、锹等。②混凝土采用汽车泵泵送至浇筑点，布料时应注意布料高度，不得超高，保证每次布灰高度不大于500mm。③拱脚及实心拱部分施工：拱脚混凝土亦属于大体积混凝土，施工时也应参照承台板大体积混凝土的有关技术措施施工。A拱脚混凝土支模前，先将承台施工缝表面混凝土凿毛露出石子并清理干净。模板支设完毕后，对模板内的杂物清理干净，木模板浇水湿润，但不得有积水。B采用混凝土输送泵直接入模。C混凝土浇筑连续进行，浇筑层厚度为插入式振捣器作用部分长度的1.25倍，但不大于50cm8 ，作业人员要进入模内布料和振捣。D混凝土浇筑时经常观察模板、支撑及筋情况，当发现有变形，移位时，要及时采取措施进行处理。④拱体混凝土施工A现场准备:浇筑混凝土前，应将模板内的垃圾、泥土等杂物及钢筋上的油污清除干净。B混凝土利用汽车泵运输至施工地点，坍落度要求为140±20mm，浇筑时应保证混凝土的供应速度，不得随意留缝。C混凝土浇筑与振捣拱混凝土各个施工段的接缝面应与拱轴线垂直，各分段点处理方案如下：为减少每段混凝土收缩变形，在相邻施工段之间，应增加1-2m长微膨胀混凝土，膨胀剂掺加量具体由商品混凝土厂家试验室确定，混凝土提高一个强度等级，其余混凝土按原设计施工；D施工缝的处理施工缝应沿法向留置，严禁随意留置施工缝。施工缝处理作为一项重要检查内容，符合要求后方可浇筑混凝土。此外，施工缝处理时注意剔除表面浮浆及松散混凝土，剔到实处露出石子后用水冲洗、湿润，并不得有明水。E养护：混凝土拆模后立即涂刷一层养护剂，防止混凝土内水分散失，并且在刷完养护剂后用塑料薄膜包裹。F拱顶合拢：封顶合拢时应安排在昼夜平均温度接近年平均温度（或5-15℃）时进行；合拢段混凝土采用微膨胀混凝土。六、劳动组织按照拱的分段情况各工种人员需求见下表工种人数工种人数工种人数钢筋工38混凝土工10架子工20木工30信号工3按照方案划分情况按照四段流水作业。七、机具设备吊车（汽车吊或塔吊）、100*100方木、扇形钢模板及配套螺栓、护身栏杆、碗扣架、混凝土塌落度筒、经纬仪、水准仪、50m钢尺、线坠、塔尺等。(未包括钢筋、砼的设备)八、质量控制（一）技术准备：针对工程实际情况制定针对性的施工方案、技术交底，请专家对施工方案进行技术性评估及指导；对技术工人进行技术培训，合理组织安排劳力；建立QC全面质量管理体系，全员参加，针对施工中技术难点展开讨论，配合试验发现实际操作中存在的各种问题并逐一解决。（二)控制措施1.8 轴线位移：拉通线控制整体位置，并加强模板支撑体系的稳固性，振捣时，振捣棒不得碰撞模板；2.垂直度：梁侧模要一次加固到位，侧模板要在浇筑完成后进行第二次垂直度校正；3.麻面：脱模剂涂刷要均匀，拆除模板时间不宜过早；4.蜂窝：振捣时应严格按照交底操作，不得漏振；5.裂缝：加强养护，要在浇注完成后12小时内及时涂刷养护剂。（三）质量标准：施工质量标准执行设计要求和国家有关规范标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002。（1）钢筋安装允许误差：序号项目允许偏差（mm）国家标准内控标准1承台板钢筋网间距±20±152拱体箍筋外包尺寸±5±43拱体主筋间距±10±84拱体箍筋间距±20±155承台马凳铁高度±56受力钢筋保护层承台板±10±8桁架±5±4拱体±3±3（2）模板安装的允许偏差：序号项目允许偏差（mm）国家标准内控标准1轴线位置承台53拱体522底模上表面标高±5＋2-53截面尺寸承台±10±5拱体＋4－5＋3－44拱模垂直度655相邻两板表面高低差216表面平整度（2m长度内）547预埋件中心线位移33（3）现浇混凝土允许偏差：8 序号项目允许偏差（mm）国家标准内控标准1轴线位移承台板1512拱体862标高拱体每段标高±10±8拱体全高±30±203截面尺寸承台板+8-5±5拱体、桁架+8-5+6-44拱体垂直度每段85全高25155表面平整度（2m长度内）866预埋件中心线位置55九、安全措施1、贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针，项目管理机构职能部门和操作工人均明确安全生产目标，做好各项防护工作，安全生产做到经常化、制度化、规范化，坚持既抓生产，又抓安全，当生产进度与安全相矛盾时，进度必须让位于安全。2、严格执行《建筑施工安全检查标准》(59—99)规定的建筑施工现场安全防护标准，现场又明显的安全标志牌。3、距地面2m以上作业要有防护杆、挡脚板或安全网，架设安全网有专人检查监护，发现不符合要求时，应停止使用并立即整改。4、临时配电线路按规范要求进行敷设整齐，架空线采用绝缘导线，不得采用塑胶软线，不得成束架空敷设，也不得沿地面明敷设。5、配电系统实行分级配电，各类配电箱、开关箱安装和内部设置必须符合有关规定，开关电器应标明用途。各类配电箱、开关箱外观完整、牢固、防雨、防尘，箱体涂有安全色标，统一编号，箱内无杂物，停止使用时切断电源，箱门上锁。6、手持电动工具应符合有关规定，电源线、插头、插座应完好，电源线不得任意接长和调换，工具的外绝缘完好无损，维护和保管由专人负责。7、所有机械设备必须做到定期检查，机械不得带病工作，非专业人员不得开启机械。8、大型机械的安装必须符合规定要求，并办理验收手续，经验收合格后方可使用。十、技术经济分析1、减少租赁材料使用10天：1650吨×7.2元/吨×10＝118800元2、减少抹灰面积：每100m235.8×505.03＝18080元8 3、免预压费用：40万元合计：118800+18080+400000＝536880元十一、工程实例山西大同大学体育馆工程总建筑面积16966m2，整体造型结构为两道南北向的115m跨度、32m高的钢筋混凝土拱结构，免去了预压工序，成本降低50余万，工期提前1个月，通过采用本工法施工工程质量达到了企业验收标准，观感质量明显，得到了设计、监理、业主和省市质量监督部门的高度评价，该工程由太原铁建天宏公司第三项目部施工。8'