混凝土拱橋主拱圈施工關(guān)鍵技術(shù)

周 俊， 楊澤明

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

混凝土拱橋主拱圈施工關(guān)鍵技術(shù)

周 俊， 楊澤明

(中國水利水電第七工程局有限公司第一分局，四川彭山 620860)

混凝土的施工方法直接影響到拱橋的安全，值得深入研究。介紹了紅星路南延線K11+664跨興隆湖橋主拱圈的施工工藝，詳細(xì)論述了主拱圈在混凝土澆筑施工中遇到的一些問題與解決方法以及混凝土養(yǎng)生的方法，對今后混凝土拱橋的施工具有一定的借鑒作用。

混凝土拱橋;主拱圈控制;施工工藝

1 工程概述

紅星路南延線道路工程是天府新區(qū)規(guī)劃的“三縱一橫”快速路網(wǎng)中的重要組成部分，是構(gòu)建天府新區(qū)高端服務(wù)功能聚集帶和天府新城的重要城市骨干道路。跨興隆湖橋梁工程位于紅星路南延線K11+664．75處，上跨規(guī)劃中的興隆湖上游河道，河道寬約99m。興隆湖為成都市重點(diǎn)打造的生態(tài)景觀工程，占地3885．33畝(259．02ha)，造型為“?！弊中危浜^(qū)下游與天府大道交匯，上游與紅星路南延線交匯。為提升片區(qū)整體景觀效果，樁號K11+664．75橋梁設(shè)計為“歐式”三跨連續(xù)拱橋。該橋梁結(jié)構(gòu)總長118．8m，橋梁與紅星路南延線正交。紅星路南延線紅線全寬60m，全橋共分三幅，橋梁總面積為7128m2。

2 拱圈施工工藝

2．1 鋼筋制作與模板安裝

鋼筋的級別、直徑、根數(shù)和間距均應(yīng)符合設(shè)計要求，表面應(yīng)潔凈，使用前應(yīng)將表面的油跡、漆皮、鱗銹等清除干凈。綁扎或焊接的鋼筋網(wǎng)和鋼筋骨架不得有變形、松脫和開焊，鋼筋位置的偏差不得超過規(guī)范要求。

外模板采用標(biāo)準(zhǔn)化的組合鋼板。安裝前，須對模板和拱架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗，其各項指標(biāo)均應(yīng)滿足規(guī)范要求。模板與鋼筋安裝工作應(yīng)同時配合進(jìn)行，對于妨礙綁扎鋼筋的模板應(yīng)待鋼筋安裝完畢安設(shè)。模板安裝完畢，應(yīng)對其位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點(diǎn)聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，待監(jiān)理工程師簽認(rèn)后方可澆筑混凝土。澆筑時，若發(fā)現(xiàn)模板有超過允許偏差變形值時應(yīng)及時予以糾正。

2．2 混凝土澆筑

橋梁的安全性和耐久性與混凝土的澆筑質(zhì)量有很大的關(guān)系，故在澆筑混凝土?xí)r應(yīng)注意以下幾個方面的問題:(1)拱圈模板必須可靠。模板應(yīng)平整光潔，無變形、不漏漿。特別是側(cè)模板的加固至關(guān)重要，可采取“雙保險加固法”、“預(yù)應(yīng)力加固法”以防側(cè)模與底模縫隙過大而影響底棱角的直順與美觀，模板拼裝縫應(yīng)規(guī)則有序。要考慮到連續(xù)段施工縫、滴水線的細(xì)部做法與模板縫的統(tǒng)一。(2)正確選擇脫模劑及墊塊。脫模劑的質(zhì)量必須可靠，首次使用必須進(jìn)行提前試用。選擇墊塊時應(yīng)考慮與混凝土的顏色一致或采用“隱形墊塊”。在以往的施工中，許多工程因墊塊的選擇不當(dāng)而使混凝土面成為“麻面”而影響美觀。(3)注意混凝土澆筑與振搗的方法，拱圈混凝土澆筑應(yīng)盡可能一次完成。分層澆筑、分層搗固時，通常采用第一層底板，第二層腹板，第三層頂板。(4)頂面高程控制網(wǎng)點(diǎn)一定要準(zhǔn)確。頂面澆筑前，必須反復(fù)校核高程準(zhǔn)確無誤，既要防止鋼筋保護(hù)層過大，又要防止局部過小。必須將高程差控制在允許的范圍之內(nèi)，高程網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)置不宜大于2m，以便于找平操作，確保梁面平順。

混凝土主拱圈澆筑注意事項:(1)在混凝土澆筑過程中，常會出現(xiàn)由于設(shè)備故障等原因使混凝土在運(yùn)輸車內(nèi)停留時間較長而造成坍落度經(jīng)時損失較大，滿足不了泵送要求。此時，絕對不能向混凝土運(yùn)輸車內(nèi)澆水，應(yīng)按照外加劑說明，不超過所限最大劑量向混凝土運(yùn)輸車內(nèi)加同種外加劑，若所補(bǔ)加的外加劑仍滿足不了施工需要，此車混凝土不準(zhǔn)用于該工程。(2)若因故出現(xiàn)澆筑過程中斷時間大于初凝時間的情況，應(yīng)在已澆筑的混凝土與待澆筑混凝士的接觸面、在混凝土重塑能力未喪失之前灑入適量的、與混凝土水泥品種、等級和水灰比相同的素水泥漿，再間斷性的對接觸面進(jìn)行振搗，延長接觸面的初凝時間和重塑時間。(3)在振搗混凝土?xí)r要格外注意，只有將混凝土振搗至從底向外溢出時方為充滿混凝土。如果因鋼筋密集或混凝土較干，混凝土從上方用插入式振動棒振搗不能使混凝土從底部溢出時，可將振動棒從底部向上插入以引動滯留在腹內(nèi)的混凝土下落，再在其上表面新注入流動性較大的混凝土，重新振搗達(dá)到混凝土密實(shí)的結(jié)果。

2．3 混凝土養(yǎng)護(hù)

橋梁結(jié)構(gòu)混凝土養(yǎng)護(hù)的目的就是要保證混凝土在澆筑后的一定時間內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸龋M可能減少因混凝土硬化和收縮引起的裂縫或其它病害，順利達(dá)到混凝土的設(shè)計強(qiáng)度和耐久性指標(biāo)等。所以，養(yǎng)護(hù)過程就是對混凝土濕度、溫度在一定時間內(nèi)進(jìn)行控制。

混凝土拱橋?qū)蠑n溫度要求高，其溫度為8℃ ～15℃，此時濕度比較正常，是橋梁結(jié)構(gòu)施工較好的時間，保溫、保濕養(yǎng)護(hù)工作比較容易做到。對已成型的橋梁結(jié)構(gòu)物采用不同的材料進(jìn)行覆蓋，定時灑水保證覆蓋材料、混凝土表面潮濕，為混凝土提供一個良好的溫度、濕度環(huán)境。要求在混凝土終凝后、未拆模時就應(yīng)開始灑水保溫養(yǎng)護(hù)，建立嚴(yán)格的灑水制度，保持混凝土濕潤，至少應(yīng)連續(xù)21d進(jìn)行灑水保濕養(yǎng)護(hù)。

3 主拱圈質(zhì)量控制

3．1 撓度的控制

主拱圈截面上只有軸向壓力而無彎矩和剪力作用，應(yīng)力均勻，能充分利用材料的強(qiáng)度和抗壓性能，這樣的拱軸稱為合理拱軸線。但實(shí)際上不可能獲得這樣的拱軸線。因為主拱受到恒載、活載、溫度變化和材料收縮等作用后，當(dāng)恒載壓力線與拱軸線吻合時，在活載作用下其壓力線與拱軸線就不再吻合了。因為相應(yīng)于活載各種不同的布置，壓力線也各不相同，所以，合理拱軸線是相對的。但是，施工水平的高低對拱軸線的影響相當(dāng)大，故加大力度把對主拱圈的線形控制作為重要的控制指標(biāo)。在預(yù)壓過程中，預(yù)壓荷載對拱架拱頂處的影響最敏感，所以，在主拱圈施工過程中，把拱架拱頂作為控制的重點(diǎn)。

除底板混凝土澆筑后測得的拱頂下降偏大外，在澆筑腹板和頂板中變形相對較小。經(jīng)分析得知，其產(chǎn)生的主要原因為:(1)在澆筑底板混凝土?xí)r，拱架上部荷載=底板混凝土重量、底板鋼筋重量+拱架上搭設(shè)的鋼管支架重量，累計重量大于建模理論計算時考慮的荷載值;再與拱架預(yù)壓時加載完畢后拱頂變化實(shí)測值(53mm)相比，其是符合實(shí)際情況的。(2)當(dāng)施工腹板時，底板混凝土的強(qiáng)度已經(jīng)接近設(shè)計強(qiáng)度，能共同和拱架一起承擔(dān)外部荷載，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體受力性能，因此，澆筑腹板和頂板時拱架變形減小。綜合分析考慮后認(rèn)為，前期底板混凝土澆筑時拱頂下降偏大，隨著施工繼續(xù)進(jìn)行，后期拱架變形減少，符合結(jié)構(gòu)工程特性，滿足設(shè)計要求。

3．2 應(yīng)力的控制

(1)拱架在主拱圈混凝土施工階段的應(yīng)力監(jiān)測。

主拱圈混凝土最理想的澆筑是一次性完成整個拱圈，但這在實(shí)際施工中是無法實(shí)現(xiàn)的。分段分層既緩減了拱架的應(yīng)力突變，同時也節(jié)約了施工器具，降低了工程造價。對拱架預(yù)壓應(yīng)力變化曲線進(jìn)行分析后得知:在預(yù)壓過程中，應(yīng)力變化最大的部位出現(xiàn)在拱架拱腳部分桿件處，因此而對斷面上、下斜腹桿進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測。通過對比分析認(rèn)為，在混凝土澆筑過程中，拱架拱腳上、下斜腹桿的應(yīng)力變化值沒有異常突變，拱架其它截面的應(yīng)力亦類似。

(2)主拱圈混凝土的應(yīng)力監(jiān)測。

由于主拱圈混凝土分階段澆筑，所以，對各個階段混凝土拱圈的受力情況進(jìn)行分析十分重要。為了了解主拱圈混凝土與拱架之間在主拱圈施工階段共同受力的具體情況，在主拱圈底板控制截面混凝土上預(yù)埋了混凝土傳感器。

經(jīng)分析，混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力除了儀器飄零影響外的主要原因有以下兩個:(1)由于主拱圈混凝土自重主要由拱架上搭設(shè)的鋼管支架以及拱架承受，混凝土的應(yīng)力較分散，自重還沒有能更多地對混凝土產(chǎn)生作用。(2)外界環(huán)境對主拱圈前期混凝土應(yīng)力影響較大。拱架還沒有拆除時，由于主拱圈的前期混凝上結(jié)構(gòu)為無鉸拱，主拱圈拱腳完全約束，在相同的溫度變化情況下，上撓(或下?lián)?比混凝土拱圈敏感，已澆筑的混凝土就成為型制拱架上撓變形的約束，導(dǎo)致出現(xiàn)拉應(yīng)力。但隨著主拱圈后續(xù)階段混凝土的澆筑，拱上重量增加，底板混凝土拉應(yīng)力逐漸減小而恢復(fù)到正常壓應(yīng)力狀態(tài)。

4 結(jié)語

筆者通過K11+664跨興隆湖三跨連拱主拱圈的施工實(shí)踐，介紹了在主拱圈混凝土澆筑施工中遇到的一些問題及采用的解決方法、混凝土養(yǎng)生和保養(yǎng)的措施，重點(diǎn)分析了混凝土澆筑時各關(guān)鍵截面變形和應(yīng)力的變化情況，介紹了主拱圈在施工中采用的關(guān)鍵技術(shù)，可為今后鋼筋混凝土拱橋施工提供參考。

U415．6;U445．4

B

1001-2184(2015)01-0066-02

周 俊(1990-)，男，四川樂山人，助理工程師，學(xué)士，從事市政工程施工技術(shù)與現(xiàn)場管理工作;

(責(zé)任編輯:李燕輝)

2014-12-05

楊澤明(1970-)，男，四川彭山人，技術(shù)員，從事市政工程施工安全管理工作．