上承式連拱拱橋施工技術(shù)

張 子 杰

(中鐵十四局集團(tuán)第一工程發(fā)展有限公司，山東 日照　276826)

1　工程概況

新泰市濱湖新區(qū)榆山路橋橋長348 m，橋?qū)?8.0 m。其中主橋上部結(jié)構(gòu)為五跨連續(xù)的上承式拱橋，跨徑組合為28 m+42 m+50 m+42 m+28 m，總長190 m。主橋縱向主體結(jié)構(gòu)由兩個曲桿梁和三個連續(xù)的拱圈組成，拱圈為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的板拱，曲桿梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的板式斷面；拱圈及曲桿梁上設(shè)置立柱，立柱為鋼筋混凝土墻式結(jié)構(gòu)；立柱頂面設(shè)置30 cm厚的整體現(xiàn)澆橋面板。主橋P5,P6墩采用群樁基礎(chǔ)，P4,P7墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。拱橋立面布置圖見圖1。

2　設(shè)計(jì)思路

考慮榆山路橋的景觀效果，主橋設(shè)計(jì)采用了五跨連續(xù)的上承式拱橋，中間三跨為混凝土連拱結(jié)構(gòu)，兩側(cè)半拱(曲桿梁)為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，通過預(yù)應(yīng)力在曲桿梁體內(nèi)產(chǎn)生較大軸力，平衡中跨的水平推力，使其滿足受力要求。

3　拱橋施工重難點(diǎn)

3.1　深基坑施工

P4，P7墩為平衡水平推力設(shè)計(jì)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基底設(shè)置為傾斜面，坑底面積為23.0 m×38.0 m，長方形布置，開挖深度在7.80 m～10.20 m，且處于以前的老河床上，開挖前要充分考慮降水防護(hù)方案，大體積混凝土的澆筑方案要考慮水化熱的影響，澆筑后養(yǎng)護(hù)方案。

3.2　拱橋上部結(jié)構(gòu)施工

上承式連拱拱橋結(jié)構(gòu)新穎，要研究確定拱圈的施工方案；合龍段澆筑前后拱圈穩(wěn)定性；拱圈立柱施工方案；支架拆除方案。拱橋施工工藝流程圖見圖2。

4　重難點(diǎn)工序?qū)嵤?/h2>

4.1　P4,P7深基坑施工要點(diǎn)

4.1.1基坑降水

P4,P7橋墩基坑地下水位豐富，開挖深度大，為有效降壓降水，建立獨(dú)立管井降水系統(tǒng)?；又苓叢贾媒邓?4眼，井徑0.25 m，井間距為12 m左右，井深15 m。

4.1.2基坑開挖防護(hù)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告資料，地層自上而下為：①層雜填土0.5 m;②層粗砂5.5 m～5.7 m;③層全風(fēng)化花崗巖0.40 m～1.40 m;④層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖0.30 m～10.0 m;⑤中風(fēng)化花崗巖;⑥微風(fēng)化花崗巖。根據(jù)《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》基坑坑壁坡度[1]，基坑開挖分區(qū)分段防護(hù)，“橫挖法”施工，每層開挖深度不大于3 m，每3 m設(shè)置一個1 m寬的平臺，如此交替進(jìn)行，直至基坑開挖完畢。

4.1.3擴(kuò)大基礎(chǔ)混凝土澆筑

榆山路橋P4,P7擴(kuò)大基礎(chǔ)C30混凝土方量分別為7 866 m3,6 292 m3。大體積混凝土容易產(chǎn)生裂縫，從原材料的選擇，混凝土的施工配合比的設(shè)計(jì)，澆筑方案的選擇等方面考慮，確定P4擴(kuò)大基礎(chǔ)分四次澆筑，P7擴(kuò)大基礎(chǔ)分三次澆筑，每層大約2 000 m3。

澆筑完成后立即對混凝土采取蓄水保溫。蓄水保溫時，混凝土內(nèi)部的最高溫度不宜高于75 ℃，養(yǎng)護(hù)溫度與混凝土表面溫度的差值不大于15 ℃，根據(jù)埋設(shè)的測溫管測設(shè)的溫度，混凝土內(nèi)部最高溫度47 ℃，養(yǎng)護(hù)溫度與混凝土表面溫度的差值12 ℃，兩個指標(biāo)均在范圍內(nèi)[1]。

4.2　拱圈的施工

4.2.1跨平陽河處2號拱圈地基處理

2號拱圈跨平陽河，又處于雨季施工，上游金斗水庫會不定期進(jìn)行泄洪，根據(jù)河流的流量及底部地質(zhì)情況，對跨平陽河2號拱圈地基采用組合支架的方法，下部布設(shè)鋼筋混凝土板墻8道，中間敷設(shè)H型鋼，上部用碗扣支架布置，既保證了基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，又滿足了排水問題。

4.2.2拱圈混凝土的澆筑方案

按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求[1]，拱跨較小的拱圈或拱肋，應(yīng)按拱圈的全寬從拱腳向拱頂對稱地連續(xù)澆筑混凝土，并在拱腳混凝土初凝前全部完成?？鐝捷^大的拱圈或拱肋，應(yīng)沿拱跨方向分段對稱澆筑，分段位置以拱架受力對稱、均衡和變形小為原則，分段位置宜設(shè)置于拱腳處、拱圈的1/4拱跨部位及拱頂處，確定分段位置。按照同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)院最初提供的拱圈施工建議共分5段澆筑，每端拱腳長度6 m左右分為1段，剩余長度分為3段。各分段點(diǎn)預(yù)留寬度為1 000 mm的間隔槽，各段的接縫面與拱軸線垂直。

拱圈分段澆筑示意圖見圖3。

澆筑的順序?yàn)椋?/p>

1)→2)→3)即：

1)澆筑中間三個節(jié)段的混凝土；

2)澆筑三個節(jié)段的間隔槽混凝土間隔槽長度為0.5 m～1.0 m；

3)澆筑拱腳處的分段混凝土。

為保證拱圈整體性，同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)院對拱圈澆筑方案進(jìn)行了方案優(yōu)化，拱圈共分3段澆筑，分段位置設(shè)置在拱圈的1/4拱跨部位，拱頂澆筑完成后，澆筑兩拱腳至1/4拱跨部位，最后澆筑預(yù)留間隔槽，優(yōu)化后拱圈澆筑采用對稱澆筑的方法。優(yōu)化后拱圈分段澆筑示意圖見圖4。

拱圈預(yù)留的間隔槽施工時，間隔槽位置的鋼筋焊接要在分段混凝土澆筑完畢，并達(dá)到一定的強(qiáng)度后進(jìn)行，間隔槽的接合面要與拱軸線垂直，間隔槽的澆筑，要待拱圈分段混凝土澆筑完成，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%，間隔槽的接合面要按照施工縫的處理方法進(jìn)行，即混凝土表面鑿毛沖凈，再將接槎面用水濕潤再涂薄薄的一層1∶1水泥砂漿。拱圈合龍溫度控制在5 ℃～15 ℃之間。合龍段澆筑前后要對拱圈進(jìn)行監(jiān)控測量，確保拱圈的穩(wěn)定性。

拱圈采用三節(jié)段的施工方法，減少了一定數(shù)量的施工節(jié)段，整體性良好，各階段在合龍前后經(jīng)過監(jiān)控量測未出現(xiàn)位移及標(biāo)高的變化，穩(wěn)定性良好。

4.3　立柱的施工

為保證拱圈的穩(wěn)定性及避免產(chǎn)生偏心受壓的情況，三個連續(xù)拱圈和兩個曲桿梁上的立柱同時施工，單個拱圈和曲桿梁上的立柱對稱澆筑施工。首先施工拱頂立柱，然后自拱頂往兩側(cè)對稱進(jìn)行立柱的施工，直至拱腳立柱施工完畢。根據(jù)同濟(jì)大學(xué)設(shè)計(jì)院《榆山路橋施工圖設(shè)計(jì)》拱上立柱按照拱頂至拱腳的加載程序均衡、對稱加載進(jìn)行，如圖5所示。

拱上立柱現(xiàn)澆施工順序：

澆筑6號立柱；

對稱澆筑3號，9號立柱；

對稱澆筑4號，8號立柱；

對稱澆筑2號，10號立柱；

對稱澆筑5號，7號立柱；

對稱澆筑1號，11號立柱。

4.4　拱圈支架的拆卸[1]

主拱圈混凝土最低強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)的90%后，即進(jìn)行主拱圈脫架。由于拱架設(shè)計(jì)中采用可調(diào)托撐來調(diào)整標(biāo)高和落架，落架點(diǎn)多，落架施工技術(shù)難度大。根據(jù)計(jì)算分析，確定卸架原則：縱橋向從拱頂向拱腳對稱逐排卸落，橫橋向必須同時均勻卸落，最后使拱圈下底模全部脫離混凝土面為止，形成裸拱主拱圈完全受力。拱圈支架卸落的過程中，應(yīng)配合施工進(jìn)度隨時觀測拱圈、拱架及墩臺的位移變化情況，并詳細(xì)記錄，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時分析原因，采取相應(yīng)措施。

4.5　橋面板的施工

橋面板采用整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。拱上立柱達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行支架搭設(shè)，支架施工嚴(yán)格按照施工技術(shù)規(guī)范。為了保證主拱結(jié)構(gòu)在現(xiàn)澆橋面板過程中的安全及穩(wěn)定，須確保在現(xiàn)澆橋面板的任何階段，主拱圈的任何截面不出現(xiàn)大偏心受拉應(yīng)力。現(xiàn)澆橋面板時縱向上要求以拱頂為對稱軸，分左、右半跨對稱進(jìn)行施工；橫向上要求以拱的縱向中心線為對稱軸進(jìn)行對稱施工。

5　結(jié)語

新泰市濱湖新區(qū)榆山路橋主橋已經(jīng)順利完成并通車運(yùn)營。在施工過程中請教相關(guān)專家、積極探索、勇于創(chuàng)新、經(jīng)驗(yàn)積累，對上承式連拱拱橋的施工技術(shù)形成了一套完整的施工體系，能夠?yàn)橐院箢愃频墓皹蚴┕て鸬浇梃b的作用。