淺析大跨徑石拱橋施工

郭建富

1 工程簡介

目前,我國拱橋常用的拱軸線形式有:圓弧拱、懸鏈線拱和拋物線拱,而不論哪一種拱軸線形式,其施工方法都大同小異,本文以某工程項目合同段的K11+640中橋為例進(jìn)行探討,該橋為2孔15 m中橋,矢跨比1∶3,拱圈厚度1.1 m,拱寬8.5 m的等截面圓弧無鉸雙石拱橋。1+640中橋位于涼城縣北側(cè)山嶺區(qū)沖溝內(nèi),據(jù)調(diào)查沖溝上游流域長度大約5 km,匯水面積約20 km2,進(jìn)入雨季50年一遇洪峰高度約1 m。

2 施工工藝

2.1 施工放樣

土牛施工前應(yīng)在圖上對拱圈進(jìn)行分段,并計算出各斷面的縱橫坐標(biāo)和高程,以便于填筑過程中準(zhǔn)確放樣和控制每一斷面的高程,使成型的土牛滿足拱圈砌筑的尺寸要求,同時考慮土牛在拱圈砌筑過程中沉降,設(shè)置必要的預(yù)留值,另外需地面,裝車外運。分別開挖至第三、四層支撐下,安裝相應(yīng)第三、四層鋼支撐;分別開挖至中板、底板下,施作相應(yīng)中板、底板。

設(shè)置拱圈砌筑時土牛的變形、橋臺、橋墩位移變形觀測點(見圖1),發(fā)現(xiàn)土牛、橋臺、橋墩沉降位移變形時,即時采取彌補(bǔ)措施,或者改變砌筑程序。

2.2 土牛施工

橋臺、橋墩砂漿強(qiáng)度達(dá)到75%以上方可填筑土牛,填筑前應(yīng)在沖溝主河道底層填筑一層粗粒料滲水層,土牛填筑時應(yīng)與臺背填筑對稱進(jìn)行,同時拱腳以下部分土牛應(yīng)選擇透水性好、沉降量小的天然砂礫作為填料,以盡可能減小土牛施工期間的沉降量;拱腳以上部分填筑含砂量小的黏性土,以便于土牛成型。每層填筑松鋪厚度不應(yīng)超過30 cm,并分層壓實,壓實度不應(yīng)小于90%,土牛兩側(cè)放坡不應(yīng)大于1∶1.5,比拱圈砌筑寬度每側(cè)超寬不小于1 m,填筑時統(tǒng)一填筑至拱頂然后開挖使土牛成型,成型土牛各斷面高程要比設(shè)計高程低5 cm,然后用泥巴補(bǔ)充至設(shè)計高程,以保證成型土牛表面圓滑,拱圈砌筑施工時鋪一層油氈,以易于脫模。

2.3 拱圈施工

1)拱石計算。拱石計算時采用了計算機(jī)AutoCAD制圖功能,按照跨徑、矢高繪制拱圈圖形,除拱頂石采用異形拱石外,其余拱石按照拱圈內(nèi)弧長、外弧長對拱圈弧線進(jìn)行等分,同時對拱圈厚度根據(jù)規(guī)范的錯縫要求進(jìn)行了同心分段,并在圖上對每一塊拱石進(jìn)行尺寸標(biāo)注,最后繪制出每一塊拱石的立體圖供現(xiàn)場加工使用,同時為保證拱腳整體傳力,對拱腳的起拱石進(jìn)行了整體設(shè)計,采用起拱五角石整體起拱,確保拱上建筑對墩、臺傳力的均勻性。

2)拱圈砌筑。拱圈砌筑采用三層料石錯縫疊砌,砌筑時考慮拱圈在施工期間的內(nèi)應(yīng)力分布特點,確保砌筑砂漿不受內(nèi)應(yīng)力的影響,施工時每半跨分成三段砌筑,先砌筑半跨1/3拱腳 A段,再砌筑半跨 1/3拱頂 B段,最后砌筑半跨1/3跨中C段,三段之間留有空縫,兩半跨應(yīng)同時對稱進(jìn)行砌筑,同時全橋兩孔應(yīng)均衡對稱砌筑,保證砌體荷載及施工活載對橋臺、橋墩產(chǎn)生的水平推力大致平衡,同時由于拱圈較厚(1.1 m),所以將拱石分成三層。具體排列順序為:橫橋向拱腳第一圈拱石排列順序為:第一層從左向右A形左異形拱石—A形拱石(以后本層右側(cè)全為A形拱石),第二層從右向左B形右異形拱石—B形拱石(以后本層左側(cè)全為B形拱石),第三層從左向右C形異形拱石—C形拱石(以后本層右側(cè)全為C形拱石);拱腳第二圈拱石排列順序為:第一層從右向左D形異形拱石—D形拱石(以后本層左側(cè)全為D形拱石),第二層從左向右E形異形拱石—E形拱石(以后本層右側(cè)全為E形拱石),第三層從右向左F形異形拱石—F形拱石(以后本層從左向右全為F形拱石),以后各圈拱石依此類推,拱頂石最后砌筑合龍。拱圈砌筑時拱圈的輻射縫應(yīng)保證垂直于拱軸線,輻射縫兩側(cè)相鄰兩行拱石的砌縫相互錯開距離為10 cm,橫橋向相鄰拱石錯縫27 cm。漿砌料石拱圈的砌縫寬度為16 mm,砌筑時應(yīng)在側(cè)面已砌拱石上鋪筑砂漿再放拱石擠砌,再分層填塞搗實。

3)空縫設(shè)置及填縫要求?？湛p設(shè)置在拱腳、拱頂石兩側(cè)及分段砌筑的分段處,每孔設(shè)置8道空縫,空縫內(nèi)用鐵件支墊,為便于砂漿填充空縫寬度為2.4 cm,靠空縫一側(cè)的拱石應(yīng)將表面鑿平,空縫填充應(yīng)在砌筑砂漿強(qiáng)度達(dá)到70%以上進(jìn)行,填充時應(yīng)分層搗實,填縫砂漿應(yīng)采用較高標(biāo)號的砂漿,同時應(yīng)選用細(xì)砂,填充時應(yīng)從拱腳開始對稱填充,拱圈合龍應(yīng)在填充砂漿強(qiáng)度達(dá)到50%以上進(jìn)行。拱上結(jié)構(gòu)砌筑應(yīng)在拱圈合龍砂漿強(qiáng)度達(dá)到80%后,方可從拱腳向拱頂對稱均衡地進(jìn)行砌筑。

4)側(cè)墻及護(hù)拱砌筑。砌筑側(cè)墻時應(yīng)丁石、順石交錯布置并與里層砌石交錯連成一體,各砌層的石料應(yīng)安放平穩(wěn),砌塊間砂漿應(yīng)飽滿,粘貼牢固,不得貼靠或脫空,砌筑時底漿應(yīng)鋪滿,豎縫砂漿應(yīng)先在已砌石塊側(cè)面鋪放一部分,待石塊就位后填滿搗實。

2.4 施工組織

1)人員組織計劃。施工期間設(shè)一名現(xiàn)場施工工長、一名技術(shù)員、一名測量人員專門負(fù)責(zé)該工程的現(xiàn)場指揮、技術(shù)指導(dǎo)、質(zhì)量控制、測量監(jiān)控,組織一個專業(yè)砌石施工隊,人員不得少于 40人,技術(shù)工人不得少于16人,爭取在最短的時間內(nèi)完成拱圈砌筑的施工任務(wù)。2)材料采購計劃。根據(jù)施工組織計劃合理安排各種料、片石的進(jìn)場計劃,針對本橋石材需用量大、當(dāng)?shù)厥瞎?yīng)緊張這一現(xiàn)狀,集中人力、物力、財力派專人購進(jìn)料石并組織人員進(jìn)行修鑿,保證工程施工的正常有序進(jìn)行。

2.5 保證措施

1)工期保證措施。為加快本工程的施工進(jìn)度,按期完成工程施工任務(wù),我項目針對本橋技術(shù)含量高,施工工藝復(fù)雜的現(xiàn)狀,抓住施工黃金季節(jié),掀起施工高潮。施工期間做好各施工隊伍的人員配備、材料供應(yīng)、機(jī)械調(diào)度等各項保障工作,最大限度地發(fā)揮各職能部門的作用,狠抓施工管理,做到文明、科學(xué)、安全施工。加強(qiáng)施工生產(chǎn)調(diào)度,合理的安排各工序、各施工環(huán)節(jié)的配套合理施工,排除一切外界干擾,加大施工管理力度、質(zhì)量獎罰力度,確保本工程保質(zhì)保量按期完工。2)質(zhì)量保證措施。組織精干的質(zhì)量管理人員,采取嚴(yán)密的檢測手段,科學(xué)管理。切實開展全面質(zhì)量管理活動(TQC活動),實行全員、全過程、全方位的質(zhì)量管理,用工作質(zhì)量保證工序質(zhì)量,以工序質(zhì)量保證整個工程質(zhì)量。提高全員質(zhì)量意識,建立健全質(zhì)量保證體系。建立嚴(yán)格的質(zhì)量承包責(zé)任制,充分發(fā)揮技術(shù)監(jiān)控機(jī)構(gòu)對工程質(zhì)量的控制作用。每道工序完成轉(zhuǎn)入下一道工序之前,必須履行自檢、專檢、請監(jiān),確保各工序質(zhì)量合格。嚴(yán)格原材料進(jìn)場檢驗,所有分批進(jìn)場的材料必須進(jìn)行抽樣試驗,并寫出材質(zhì)鑒定報告,合格后才能使用。

3 結(jié)語

通過以上在工程實踐中的應(yīng)用,利用計算機(jī)AutoCAD制圖軟件的輔助計算功能,進(jìn)行拱圈拱石的分解計算,在砌筑過程中采用分段砌筑,使拱圈的施工質(zhì)量得到了有效保證,充分證明在大跨徑石拱橋施工中是一種行之有效的方法,具有廣闊的推廣應(yīng)用空間。文中如有錯誤或不妥之處望廣大同仁予以批評指正。

[1]曹曉龍.石拱橋施工過程及裂縫數(shù)值模擬研究[J].山西建筑,2008,34(21):294-295.