拱圈施工方案

Abstract:The Arch is the arch of the main load-bearing structure is the key to the Arch Bridge. The author in 2007 in Shanxi Province Jinzhong Yuci District of construction of Xiao River Bridge, this place is described Arch construction program. Key words:cast arch ring; construction program

笔者于2007年在山西省晋中市榆次区潇河大桥组织施工,本桥桥型结构为8跨标准跨径为30 m的悬链线葵形拱,桥梁全长269.4 m,桥梁全宽28 m。上部结构由主拱、腹拱和行车道板组成,主拱及腹拱为钢筋混凝土槽型截面拱圈,行车道板为16 m×16 m简支预应力混凝土空心板;下部采用实体墩,重力式桥台,钻孔灌注桩基础。现对现浇拱圈施工方案进行描述: 1拱圈说明

潇河大桥主拱圈采用等截面悬链线无铰肋板拱,截面等高度0.8 m,矢跨比为1/6,拱轴系数为2.24;腹拱圈为等截面圆弧线肋板拱,截面等高度为0.6 m;拱圈混凝土设计标号为C40,主要工程量有C40砼:5 801.44 m3,钢筋:1 485 t。

拱圈是拱桥的主要承重结构,是整个拱桥施工的关键环节。本工程根据实际情况拟采用满棠支架法施工。在搭设拱架前平整场地,基底处理,拱架采用碗扣式脚手架搭设,上部采用木拱架调整成拱形。底模、侧模及槽形模板采用竹胶板定型制作。钢筋现场绑扎、焊接。拱圈砼采用商品砼,砼运输车运输,砼输送泵入模。 2具体方案 2.1地基处理

现浇结构支架体系关键部位是桥下基础处理,上部结构全长范围内地基承载力应满足所承受的全部荷载,保持支架不产生变形,不发生地基沉陷现象。本桥地基处理具体方法为:回填承台基坑整平压实后,分层铺筑40 cm厚建筑废渣和20 cm厚砂砾,整平压实后浇筑10 cm～12 cm厚C20砼,砼面设置向右侧0.5 %横坡,以保证隔水、排水及平均分散支架的压力。本桥第四跨处于潇河中心,通过对潇河水位、流量等进行调查,修筑了8 m宽的浆砌片石便桥,以保证潇河的正常水流,便桥上铺设20 cm×20 cm方木,然后在方木上搭设支架。地基处理时特别注意对边角薄弱部位的处理。 2.2支架安装

本合同段支架拟采用碗扣式支架,支架上用木拱架调整拱形。首先根据钢筋砼的荷载、模板支架的重量、施工荷载(人、料、机等)及其他可能产生的荷载(如保证设施荷载)等情况,对碗扣支架及木拱架的强度、刚度、稳定性及地基承载力进行验算。支架的布置间距为横桥向120 cm,纵桥向120 cm,步距为120 cm;木拱架横桥向间距为120 cm,纵向每跨分9个区(1 m+2 m+3 m+4 m+10 m+4 m+3 m+2 m+1 m)。数量为能满足桥梁8跨半幅同时施工。

碗扣支架钢管规格为φ48 mm×3.5 mm,立杆上下均设可调节顶托,顶托上先铺设15 cm×15 cm方木,方木上搭设木拱架,木拱架由10 cm×10 cm方木制作而成。可调顶托调节高度应满足底模调整及脱架的净高要求:托板顶距钢管顶口距离约为16 cm,且底模调整就位后须保证顶托至少有12 cm的下调丝扣空间。可调顶托安装前,应用机油清洗并将丝扣整个活动一遍,以保证安装后的可用性与灵活性。施工时,技术人员应根据各点主拱底面标高值,扣除底模、木拱架尺寸并加上支架本身预拱值,定出支架顶托的标高。在安装可调顶托过程中,应控制可调顶托伸出钢管的长度不大于1/3顶托全长。支架底在砼基础上横桥向垫2根10 cm×10 cm×400 cm方木,方木要垫平垫实,防止钢管底部脱空。

由于支架高差变化较大,为加强支架的稳定性,支架纵、横向设置斜撑,斜杆与水平面夹角

宜在45 º～60 º之间,水平投影宽度在4 m～8 m之间,斜撑均采用旋转扣件搭接连接,扣件螺栓应采用专用扳手施拧,斜杆搭接长度不小于0.4 m,搭接采用旋转扣件至少两道。木拱架之间采用拉杆、顶杆和斜撑来加强横向连接。

钢管及扣件、可调顶托配套且应符合质量标准。钢管应顺直、无裂纹、无损伤、规格统一、初始弯曲不得大于1/1 000;顶托调节丝扣应完好,不得碰伤丝,并须涂黄油保存,不得锈蚀。支架安装操作及验收严格按操作规程进行。 2.3底模安装及预压 2.3.1底模的装配

施工时,首先由测量人员精确放样出主拱圈底面控制标高线,即底模顶标高。向下推算顶托高程并挂线调整,顶托上安装方木和已加工好的木拱架,方木之间、方木与木型拱架之间均以扒钉联结;在木拱架上沿纵向每隔16 cm铺设10 cm×10 cm×400 cm方木,然后上铺底模,底模采用244 cm×122 cm×1.2 cm竹胶板制作,方木及竹胶板用铁钉固定。竹胶板面板长边沿纵桥向布置。横向接缝设在带木中间,接缝用双面胶填缝处理;纵向接缝应采用木条镶边,以防接缝处漏浆及变形。面板与带木用铁钉固定,面板应顺着带木微弯,保证主拱曲线线形。 在主拱圈间隔槽范围内,考虑到间隔槽内钢筋焊接接头需要的操作空间,将该范围内的底模面板做成单独的、可装拆的结构,在钢筋接头施工时拆除该处底模面板,砼浇注前将底模面板复原。

模板面板采用竹胶板,竹胶板应符合以下质量要求:表面无腐朽、霉斑、鼓泡、脱胶、翘曲、凹陷、污染等现象,板边平直、无缺损,强度、含水率、吸水率等性能应均符合建筑工业行业标准JG/T3026-1995要求。面板的裁切应使用电动密齿锯,模板制作及安装的偏差应满足工艺要求。模板所用带木、方木应采用优质干燥的松木。

模板制作与安装允许偏差应满足规范JTJ041-2000中的要求控制:拱圈平面中心线与设计中心线偏差不得大于8 mm;拱圈底板、侧板、顶板厚度允许误差:+10 mm、-0 mm;拱圈底面高程允许误差+20 mm、-10 mm。 2.3.2底模放样坐标的确定

底模放样坐标值由设计院图纸提供的主拱下缘坐标设置预拱度后的放样坐标值确定,加上由于整个支架本身变形须设置的预拱度值确定。整个支架本身变形的预拱度值采用预压试验观测与计算相结合的方法确定:①直接预压区以基础、支架的弹性变形量作为整个支架本身产生的预拱度值(非弹性变形已在压重中基本消除);②未直接预压重区域分别根据预压试验区域底模、钢管变形量、填土基础的沉降量,以及基础支架总的弹性、非弹性值,综合考虑各处拱圈自重荷载及钢管支架高度,通过对变形量的计算与分析,定出各点整个支架本身产生的预拱度值,并以此作为支架本身变形须设置的预拱度值。各跨拱圈均按此预拱度值加设计院图纸提供的主拱下缘设置预拱度后的放样坐标值,并形成具体各点的底模放样坐标值,安装底模龙骨。

底模模拟荷载压重方法:在底模带木安装完成而面板未铺设时,选择一跨全部进行预压;根据此跨预压观测结果、基础、钢管支架的高度及各处拱圈截面的差别,在其他跨选择典型区域预压。在铺好的带木上堆码砂袋,砂袋上放置钢筋对支架及基础进行预压,压重荷载按各处拱圈重量的1.2倍确定。在主拱两拱脚、1/8、1/4、3/8、1/2、5/8、3/4、7/8处各设3个观测点,共27个测点。认真观测并作详细记录备案。

底模模拟荷载压重要求:①压重应至基础沉降量不再产生明显的沉降为止(观测不少于24 h),才开始记录压重稳定标高;②压重时,应根据区域的荷载情况堆码相应重量的砂袋及钢筋。总荷载应等于1.2倍设计荷载(误差要求不超过±1 %),以减小荷载的误差。 2.4侧模及槽型内模安装

侧模根据主拱圈各分段长度情况纵向分成2 m～3 m的小段,侧模采用δ=12 mm复膜竹

胶板面板,配以竖向带木加劲,侧模下端以固定于底模的木条限位及堵漏;顶端在主拱圈砼顶面之上两侧对向拉结;中部则现场根据情况布置钢拉杆,以横隔梁通过钢拉杆与内模对拉。拉杆外套塑料套管,用以回收拉杆及固定模板间距,拉杆侧模板端联结采用可拆的H型螺母,以保证拱圈侧面的外观质量。

槽型内模以δ=12 mm复合竹胶板为面板,以加劲带木为骨架,内模底板不作,只作侧模即可,防止砼上浮挤压变形。内模与内模、内模与侧模间采用钢拉杆对拉、拉杆外套塑料套管,现场技术人员视情况自定拉杆规格、间距及位置。

内模的安装应注意内模的固定及内模间的固定,以防止砼浇注中砼上浮力及冲击对内模影响,造成跑模。对于主拱圈底顶面坡度较大的位置,应在主拱圈底板及顶板砼面上压盖木板,以防砼溢出。

侧模及内模均可场下加工,现场分块组拼,可依照主拱曲线线形做成小段的折线形状,应注意每段折线长度在拱脚区1/3跨径范围内不宜大于1.0 m,拱顶区1/3跨径范围内不宜大于 1.5 m。拼接中应将模板间缝隙用薄木条嵌缝,防止漏浆。 2.5拱圈钢筋工程 2.5.1钢筋基本要求

(1)本工程所用钢筋应符合规范要求方能考虑进场使用。根据业主要求,全部使用长钢集团的钢材。

(2)钢筋进场前要作相应试验,合格后报监理工程师审核通过方可使用。 (3)钢筋的进货程序应符合潇河大桥项目部材料进场检验程序。 (4)钢筋进场后必须按规格分批验收、堆存,不得混杂,应挂有标识。

(5)钢筋的品种、规格、数量必须准确无误,钢筋的代用必须征得监理工程师的同意方可操作。

2.5.2钢筋加工

(1)钢筋调直和清除污锈

钢筋的表面应洁净,使用前应将表面油渍、漆皮等清除干净。钢筋应平直、无局部弯折,成盘的钢筋和弯曲的钢筋均应调直。

(2)钢筋的弯制和末端弯钩应符合设计要求和规范JTJ041-2000中的规定。

(3)主拱纵向主筋加工应预先根据钢筋接头形式,满足规范JTJ041-2000的要求,计算出每节段施工的主筋长度,且在场下先根据计算的长度将钢筋焊接成为整根。 2.5.3钢筋现场安装与连接

(1)纵向主筋接头位置均设在主拱圈施工间隔槽内。

(2)纵向主筋的现场连接主要采用焊接。焊接时两钢筋搭接端部应先折向一侧,使两接合钢筋轴线一致。接头双面焊缝长度不小于5 d,单面双面焊缝长度不小于10 d(d为钢筋直径)。 (3)纵向主筋的焊接接头在钢筋安装时,应该满足规范JTJ041-2000中的要求,即接头长度区段内,同一根钢筋不得有两个接头,配置在接头长度区段内受力钢筋,其接头的截面面积,在受拉区不应超过总截面面积的50 %,焊接接头长度区段指35 d(d为钢筋直径)且不小于50 cm。

(4)钢筋焊接前必须进行试焊,合格后方可正式施焊,焊工必须有上岗证,焊条选择应符合规范表JTJ041-2000中的规定。如监理工程师有要求,搭接焊接头可现场取样试验。钢筋接头的焊接满足规范JTJ041-2000中的要求。

(5)拱圈底模铺好后,即测设中线、边线、标高、标出各分段点及横隔板的位置,作为安装其他模板及绑扎钢筋的依据。拱圈钢筋安装采用在桥下加工弯制,运至拱架上就地焊接及绑扎施工。钢筋焊接绑扎顺序按拱脚至拱跨1/4 段,先安箍筋后穿主筋的办法;拱跨1/4 处至拱顶段先穿主筋后套箍筋,以利施工。主钢筋接头、箍筋及横隔板钢筋连接采用焊接;间隔槽钢

筋除纵桥向在焊接分段钢筋时一次成型外,其余的横桥向钢筋和箍筋可在浇筑前绑扎。 (6)钢筋绑扎时,应校核钢筋网片间距,以保证钢筋网片的保护层符合要求。 2.5.4钢筋保护层

为确保砼外观质量,减少保护层垫块与模板接触面积,在钢筋与模板间设置塑料保护层卡子或垫块,卡子中设半圆孔,套入外层钢筋。垫块不少于4个/m2,呈梅花型布置。 2.5.5预埋钢筋

(1)拱脚处预埋钢筋如与墩身钢筋有冲突,主拱预埋钢筋位置不动,适当移动墩身钢筋。预埋钢筋位置必须准确,固定牢固。

(2)主拱圈上腹拱圈预埋钢筋及垫石预留钢筋不得遗漏,腹拱圈预留钢筋应按考虑腹拱圈设计、施工要求。 2.6主拱圈砼工程

本工程拟采用商品砼,由砼运输车运至现场,砼输送泵浇注入模。 2.6.1C40砼材料及砼的质量

(1)砼配合比应按有关规定进行验证,其强度、和易性、耐久性等指标符合有关规范要求,合格后报监理工程师审核批准后方可使用。

(2)砼的砂率和坍落度应满足泵送要求,砂率控制在 40 %～50 %,坍落度为13 cm～15 cm。

(3)砼的初凝时间不得小于8 h。采用高效优质减水剂,延长砼的初凝时间,改善和提高砼和易性。

砼的最大水灰比和最小水泥量应符合JTJ041-2000规范规定。

砼的砂、碎石、水泥采用配料机配料,配料机的计量系统应在校核合格期内。 砼的搅拌时间应符合规范JTJ041-2000中表10.4.2规定

砼运输采用砼运输车,砼从搅拌机倒出后,用砼运输车运输送到施工部位,时间不超过30 min。

2.6.2砼浇注

(1)拱圈砼施工时沿拱跨方向分段对称浇注,准确控制两端浇注速度,间隔槽位置设置在四分点和拱脚处,间隔槽宽度为1.6 m,各段接缝面与拱轴线垂直,按对称原则先从拱脚开始浇注至四分点,再从拱顶向四分点浇注。各分段内砼应一次连续浇注完毕,因故中断时,应浇注成垂直于拱轴线的施工缝,如已浇注成斜面,应凿成垂直于拱轴线的平面或台阶式结合面。间隔槽砼应待拱圈分段浇注完成后且其强度达到85 %设计强度和结合面施工缝处理后,由拱脚向拱顶对称进行浇注。两拱脚间隔槽砼应在最后浇注。每节段砼连续浇注不得中断,保证在砼初凝时间内浇注完毕。

(2)砼振捣采用插入式振动器,振动器移动距离不得超过其作用半径的1.5倍;与侧模应保持在一定的间距,插入下层砼5 cm～10 cm,每一处振动完毕后应边振动边徐徐提出振动棒,应避免振动棒碰撞模板、钢筋,插棒时布点均匀,对拐角和斜坡死角处应加密布点,不得漏振或过振。砼振捣原则:砼不再下沉、不再冒泡、表面开始泛浆后为止。

(3)主拱合拢段(1/4处)砼浇注时段应选择在一天中温度相对较低且处于温度即将上升的凌晨,合拢温度大约为8 ℃。

本工程为四跨一联,先浇注第一至四跨右幅,第一至四跨右幅浇注完成后及时浇注第五至八跨右幅,八跨右幅浇注完成并达到设计强度85 %后方可卸架。浇注时尽量保证四跨同步浇注,同时合拢,选择两台泵车和能满足连续浇注的一定数量的砼运输车。 2.6.3砼养护及拆模

(1)砼浇注完成并初凝后,立即铺土工布覆盖洒水养护,养护时间不低于7 d,在砼初凝前不得受水冲蚀。

(2)养护期间温度低于5 ℃时,应覆盖保温,不得向砼面上洒水。

(3)每节段砼浇注完毕后,接缝面开始泛白,强度约 2.5 MPa左右即进行凿毛,处理后表面要不见白浆,可见毛糙的砼新鲜面为止。彻底清洗干净凿毛面。 (4)主拱圈须等养护试件强度达到设计强度的70 %,方可拆模。 2.7主拱圈支架落架

主拱圈混凝土最低强度达到设计的85 %后,即进行主拱圈卸架。卸架原则为少量、多次、均匀、对称。支架卸落在横桥向必须同时均匀卸落,在纵桥向从拱顶向拱脚逐排卸落,并保持左右两侧同步对称进行。卸落设备应放在支架梁柱处,支架卸落时从跨中向两端进行,模板卸落分阶段进行,当达到一定的卸落量时,支架才能脱离梁体。施工中进行严密观测,达到最佳卸架要求。

3各工序施工中必须达到的技术参数 3.1模板制作与安装允许偏差

模板制作与安装允许偏差除应满足规范JTJ041-2000中表8.6.1及表8.6.2要求外,尚应满足如下要求:拱圈平面中心线与设计中心线偏差不得大于30 mm;拱圈底板、腹板、顶板厚度允许误差+10 mm、-5 mm;拱圈底面高程允许误差+20 mm、-10 mm。 3.2钢筋加工允许偏差

(1)受力钢筋顺长度方向加工后的全长 +5 mm,-10 mm (2)弯起筋各部分尺寸±20 mm (3)箍筋各部分尺寸±5 mm 3.3钢筋安装允许偏差 (1)同排受力钢筋±20 mm

(2)两排以上钢筋的排距±5 mm (3)钢筋弯起点位置±20 mm

(4)箍筋、横向分布筋间距±20 mm (5)保护层厚度±10 mm 4其他注意事项

(1)主拱施工应严格按照各项施工安全操作规程进行。

(2)应做好河床支架基础的防护工作,防止支架及基础受到冲刷,同时应在桥位上游侧施工便道上设置子堤,防止因偶然的河流高水位对支架的冲击破坏。

(3)砼施工过程中严格保证质量,砼浇注完毕应立即进行养护,砼养护对砼质量保证至关重要,应严格按照有关工艺进行。

(4)主拱施工中的预埋钢筋、泄水管及其他预埋件不得遗漏。

(5)电焊作业应符合电焊有关安全规定,避免烧伤、烫伤。立模后若需电焊,应注意保护模板不被烧伤。

(6)施工操作中应注意保护主拱圈施工监测的预埋设备。

(7)未尽事宜按《公路工程施工安全技术规程》(TJT076-95)及其他其关规程、规定办理。 (8)拱桥是一种有推力的结构。桥台的质量对整个拱桥的安全性影响很大。砼浇筑前必须将台后片石挡块施工完毕。施工中也要注意及时进行台后填土并分层夯实。

(9)拱桥各阶段施工均注意对称均衡施工,以免拱轴线发生不正常变形,导致发生安全和质量事故。

(10)施工每阶段均要进行施工观测,控制主拱圈的变形。为了避免单向推力带来的不利影响,施工时及早架设相邻孔上部构造。

(11)主拱圈混凝土的内在质量和外在质量均严格控制。混凝土浇筑时保证浇筑进度和振捣密实,所有工作缝认真凿毛清洁,确保新老混凝土的结合强度,并注意混凝土养生,所有主拱

圈外表面均达到平整、光洁和全桥混凝土颜色一致。

(12)严格控制主拱圈的轮廓尺寸,施工误差限制在施工规范允许范围之内,防止主拱圈混凝土开裂和棱边碰损,待混凝土强度达到有关要求后方可拆模。