大跨钢筋砼拱桥采用组合支架现浇施工工法

'大跨钢筋砼拱桥采用组合支架现浇施工工法一、前言钢筋混凝土拱桥以其跨越能力大、承载能力高、工程造价低、养护维修费用少、桥型宏伟壮观等特有的技术优势而成为建筑历史悠久、建设数量最多、竞争力最强，且常盛不衰、不断发展的桥梁形式，而施工方法是大跨径钢筋混凝土拱桥最关键的技术。钢筋混凝土拱桥主要施工方法包括：①拱架上现浇或拼装，②移动托架上悬浇或悬拼，③节段预制吊装悬拼，④转体施工，⑤劲性骨架现浇。对于有支架施工大跨径钢筋砼拱桥来讲，施工的关键是支架，选用合理的支架形式以及进行可靠的安全设计，不仅关系到施工的成败，而且直接关系到拱桥的经济合理性。«洛阳至三门峡高速公路许沟特大桥建造技术»科技成果于2001年12月经专家会议鉴定，认为达到了国内领先水平，2003年度获河南省科技进步二等奖。该成果对有支架施工大跨径拱桥的设计、施工和施工监控等关键技术进行了深入的探讨，建立了大跨度拱桥抗震和稳定性分析力学模型并编制了分析软件、编制了大跨度钢筋混凝土拱桥有支架施工组织设计文件以及首次确立了一套大跨度混凝土拱桥有支架施工监测与控制系统，丰富了我国有支架施工大跨径钢筋混凝土拱桥的技术和经验，将我国有支架施工大跨径混凝土拱桥及其监控提高到一个新的水平。我们将施工技术进行总结、整理，形成本工法。测量放样支墩砼浇注军用墩拼装军用梁拼装碗扣式支架拼装拱段浇注后浇缝浇注拱圈合拢支架卸落拱上排架立柱施工梁板安装梁板预制万能杆件拼装拱座砼浇注图一大跨砼拱桥组合支架现浇工艺流程图图二、工法特点1.施工支架采用制式器材（六五式军用墩和军用梁及万能杆件、碗扣式多功能脚手架）组合而成，构件单元轻、承载能力大、拼装灵活快捷，便于组织施工。2.利用碗扣式多功能脚手架顶端的可调托撑多次循环、均衡卸落支架，避免了整体拱架卸架时需投入大量人力，操作更为简便。3.拱上排架及空心板梁的安装采用均衡施工法，不需要建立专门的吊装系统。三、适用范围本工法适用于钢筋砼拱桥、厂房等可采用支架法施工的大跨拱型结构。四、施工工艺（一）工艺流程见图一（二）施工组织1.支架7 （1）支架构造支架主要组成如下（见图二）：两拱脚范围采用万能杆件拼组支架；中间部分采用军用梁与军用墩拼装；拱盔部分用碗扣式支架布置，其顶端设可调托撑，以调整标高及落架。图二施工支架布置图基坑开挖及处理浇筑砼临时支墩安装垫梁安装军用墩预压工作准备支架应力变形监测铺设模板支架器材准备支架预压安装军用梁安装上方木调整托撑顶面标高安装碗扣式支架安装下方木图三支架安装施工步骤（2）支架安装方法在军用梁、墩的安装过程中，采用一台50t起重机配合人工，立柱逐节安装，军用梁及纵桥向水平横联在平地上拼装好后用吊车起吊安装，万能杆件及梁上碗扣式脚手架用自制独脚拔杆吊装，人工拼组。支架安装施工步骤见图三。2.主拱（1）拱座拱座属大体积混凝土，应考虑内外温差导致的圬工裂缝，在充分计算的基础上，圬工内预埋测温管进行监测。本法采用了分块分层法避免过大的温差，在工期约束需一次浇筑大块混凝土时，可内置循环冷凝管进行降温。（2）拱圈a.浇筑顺序主拱圈采用分层分段现浇、逐段成型、拱脚合龙施工工艺。其浇筑顺序见图四、图五。7 图四拱圈浇筑节段划分示意图图五拱圈浇筑分段示意图（局部）b.操作要点混凝土浇注时采取水平移动，向拱顶方向推进、上下分层的方法浇注。浇注拱脚混凝土前，将其与拱座的新旧混凝土接合处凿毛，冲刷干净，并用水湿润再布薄层1:1水泥砂浆；拱圈预留间隔槽中混凝土，待所有各分段混凝土均灌注完毕，且其相邻段混凝土强度达到80％后方可灌筑，灌筑前将分段混凝土表面凿毛冲净，残留混凝土清理干净后绑扎钢筋。拱脚至L/4截面，由于拱轴线的倾角较大，拱段自重将导致下滑分力，拱段防滑措施主要在上、下两拱段之间（间隔槽）预埋工字钢的方法解决，每个间隔槽预埋8根工字钢，具体情况见图六。图六拱段间隔槽增加防滑工字钢图c．合龙采用拱脚合龙方式，半幅桥两拱脚浇注段与拱跨浇注段间各预留1.0m合龙段，全截面一次合龙成拱。合龙段混凝土掺加微膨胀剂。d.支架卸落采用碗扣支架顶端可调托撑卸架装置，分次分批顺序卸落。施工支架总卸落量由两部分组成，即主拱圈裸拱的弹性变形量与拱架的弹性变形量之和，计算拱顶最大卸落量9cm，分三次每次卸落3cm，拱架卸落顺序为横桥向同步，顺桥向从拱顶到拱脚对称见图7。卸落操作最少两个工作班组，每个卸落点1人即每班10人。7 图七支架卸落示意图（3）拱上建筑施工拱上排架采用现浇，空心板为预制安装，从拱脚到拱顶顺序用架桥机架设。经计算分析，确定拱上建筑施工程序，见图八。a.拱上排架现浇施工顺序①对称浇筑6#、7#垫梁；②对称浇筑3#、10#排架；③对称浇筑4#、9#排架；④对称浇筑2#、11#排架；⑤对称浇筑5#、8#排架；⑥对称浇筑1#、12#排架；b.拱上架梁方法拱上立柱和盖梁达到设计强度后，进行主拱架梁工作，梁板安装采用军用梁或贝雷桁架拼组的双导梁进行，架梁顺序为从两端拱脚向拱顶架设。为了保证主拱结构在架梁过程中的安全，须控制在架梁的任何阶段主拱圈任何截面不出现大偏心及拉应力。架梁时要求纵向以拱顶左、右各跨对称，横向以单幅拱中心线对称。图八拱上建筑施工示意图架设步骤如下：①架梁前用砂袋在拱顶加载70吨；7 ②依次用架桥机架设拱脚1、2号跨各6片空心板梁；③拱顶加载到140吨；④依次架3、4、5号跨各6片空心板梁；⑤将拱顶砂袋卸载到70吨；⑥架6号跨6片空心板梁；⑦将拱顶砂袋全部卸载完；⑧架拱顶（7号跨）12片空心板梁；⑨依次架6、5、4、3、2、1号跨剩余6片空心板梁；五、机具设备（见表1）主要机械设备表表1序号名称规格型号供应商单位数量用途备注1混凝土输送泵60m3/h长沙三一重工台3混凝土输送备用1台2起重机50t洛阳起重台1支架安装、拆卸3起重机16t洛阳起重台1支架安装、拆卸4发电机120kw洛阳电机台2应急电力供应备用5发电机50kw洛阳电机台1应急电力供应备用6变压器300kVA济南电力台1电力供应7潜水泵100m天门华强泵业台1施工用水供应8钢筋切断机三门峡机电台1钢筋加工9钢筋弯曲机三门峡机电台1钢筋加工10钢筋调直机三门峡机电台1钢筋加工11对焊机三门峡机电台2钢筋、器材焊接安装12交流电焊机三门峡机电台4钢筋、器材焊接安装13空压机洛阳动力台1风动力提供14平板震动器义马振动器厂台6混凝土振捣15插入式振捣器义马振动器厂台10混凝土振捣16挖掘机日本日立台1桥基开挖挖基17自卸车襄樊东风台2基础开挖弃方弃方18自动计量装置老河口机械套2混凝土生产19混凝土搅拌机750L老河口机械台4混凝土生产20蒸汽锅炉1t武汉锅炉台1圬工养护冬季养护21翻斗车1t洛阳机械台4工地小型材料运输22装载机徐州重工台2混凝土生产上料23架桥机双导梁自备器材套2桥梁安装24倒链滑车5t洛阳电机台4材料、器材垂直运输25提升架2t自制台2材料、器材垂直运输六、劳力组织（见表2）劳力组织表表2序号工种人数（人）职责1工程师5方案制定、技术指导2指挥长1组织指挥、施工调度3施工员4落实指挥长下达的施工任务4质检员2执行质量措施5安全员2执行安全措施6测试人员5施工测量试验、监控量测7汽车司机4自卸汽车司机8起重工8吊装作业9电工2电气安装、配线、用电安全10电焊工12结构件和钢筋焊接7 11钢筋工32钢筋加工、安装12模板工40模板安装、拆卸13架子工80支架和脚手架搭设14混凝土工40混凝土施工15泵车司机2输送泵操作16拌和楼司机2拌和站操作17普工120各工种配合18合计361七、质量控制1.质量标准主拱圈施工质量标准表3序号检验项目允许偏差或规定值1轴线横向偏位（mm）220/60002拱圈标高（mm）220/60003拱腹背对称点相对标高（mm）220/30004混凝土强度合格标准内5断面尺寸（mm）102.控制要点（1）结构施工除满足常规钢筋混凝土工程质量要求外，主拱结构还应注意砼收缩及温度的影响，因此要严格各浇注段和上、下层的浇筑顺序及拱圈的合龙温度。（2）拱圈高标号泵送砼掺加适量的泵送剂，施工时注意控制粗骨料的级配，保持良好的和易性，避免堵管、离析。封口模板交错布置，随浇随封，既便于施工，又保证浇注砼密实。（3）拱圈后浇缝和合龙段砼掺加适量微膨胀剂，并预留一定的收缩量，浇注面与拱轴线保持垂直，抵消砼收缩对结构的影响。（4）支架和主拱圈加载过程中要随时对结构的应力和变形进行监测，保证结构安全并获得理想的线形。八、安全措施（1）在支架搭设及主拱浇注过程中，落实专人全过程检查。检查的重点在栓连、销连部位和杆件质量及支架的结构形式、轴线、节点连结。（2）检测施工过程中支架及主拱各控制截面的应力及主要部位的变形，及时进行预控分析。（3）在主拱浇筑、支架卸落、拱上建筑施工时要均衡加载，通过调整加载顺序，控制支架和主拱结构的受力和变形。九、环保及节能（1）施工范围内裸露地表用植被覆盖或片石防护，弃土运至指定弃土场，完工后整平用做耕地；现场临时道路面层采用泥结碎石结构，及时洒水，施工垃圾及时清运，适量洒水，减少扬尘。（2）锅炉安装吸尘装置，烟尘排放达标；机械废油回收利用，妥善处理。（3）施工采用节能型工艺和设备，对水、电、煤、油等资源进行能耗指标管理。7 现场设置沉淀池，实现废水回收再利用。十、效益分析本工法利用的六四式、六五式军用器材，具有承载能力大、构件单元轻、安全可靠、拼装灵活快捷等优点，采用以军用器材为主、万能杆件为辅的原则进行支架设计，用军用梁和军用墩拼组成的撑架梁式结构体系，其上采用碗扣式支架，与同跨径整体拱架相比，可节约用材近1/3，节省人力1/4。用架桥机进行拱上建筑施工，避免了吊装系统的搭设，节省费用120万元。十一、工程实例洛阳至三门峡高速公路许沟特大桥主孔为箱形无铰拱，净跨径220m，净矢高40m，拱上建筑为17.5m空心板及双柱式排架立柱，见图九。由于其桥面以上10米处有三道11万伏高压线通过，无法建立缆索吊装系统，同时许沟大桥跨越季节性的河谷，常水位较低，采用支架施工无论从经济上还是施工技术上考虑，具有较强的优势。该桥采用组合撑架梁式体系，多点卸架、局部预压线形控制、拱上无吊装均衡加载、施工监测与控制技术在该桥得到了成功应用。图九许沟特大桥总体布置图7'