雙曲拱橋主拱圈維修加固平臺搭建施工技術(shù)研究

肖建業(yè) 段世林

摘要 結(jié)合下坂大橋跨一級水源保護區(qū)雙曲拱橋主拱圈加固維修工程實例，通過加固維修平臺搭建方案比選，選取搭設方案。重點對主拱圈維修加固施工平臺設計與搭設施工過程進行了介紹，對橋面作為主要受力結(jié)構(gòu)、主拱圈作為輔助受力結(jié)構(gòu)的懸挑式腳手架施工平臺設計與搭設施工各個環(huán)節(jié)進行了總結(jié)，闡述了具體施工工藝。

關(guān)鍵詞 一級水源保護區(qū);雙曲拱橋主拱圈;維修加固平臺;施工技術(shù)

中圖分類號 U445.72 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0138-03

收稿日期：2022-03-28

作者簡介：肖建業(yè)（1985—），男，本科，工程師，研究方向：公路工程。

0 前言

雙曲拱橋作為一種特殊的橋梁結(jié)構(gòu)，有結(jié)構(gòu)優(yōu)美、節(jié)省鋼筋水泥等材料的諸多優(yōu)點，在交通方面發(fā)揮了極大的作用。由于受技術(shù)水平限制，施工質(zhì)量不一，國內(nèi)大量雙曲拱橋出現(xiàn)了病害，特別是主拱圈等受力結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害更為嚴重，如不及時加固維修，整橋只能拆除重建，將浪費大量人力物力。在未來國內(nèi)將有大量雙曲拱橋需加固維修，而主拱圈加固施工平臺搭設尤為關(guān)鍵，是確保施工安全、便捷、環(huán)保等根本保障措施。因此雙曲拱橋維修主拱圈平臺搭建施工具有極大的研究意義及價值，對國內(nèi)同類雙曲拱橋主拱圈加固維修起到借鑒作用。

1 工程概況

下坂大橋維修加固工程位于浙江省紹興市新昌縣大市聚鎮(zhèn)下坂橋村，橫跨長詔水庫庫區(qū)（一級水源保護區(qū)），水深5～18 m，橋梁建成于1979年，橋梁為六跨空腹式雙曲拱橋，跨徑組合為（21.6+22.6+3×23.9+22.85）m，主拱圈主要有橫向為5根主拱肋，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，拱肋上方安裝預制素混凝土拱波，和拱肋進行有鉸連接，單跨共設置7根橫梁，橫梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用預制吊裝和拱肋濕接。

根據(jù)2020年3月委托上海同濟檢測技術(shù)有限公司出具的《新昌縣下坂大橋特殊檢測報告》[1]，主拱圈病害較多，主要病害為拱肋裂縫影響橋梁承載能力;拱波局部存在滲水現(xiàn)象以及橫梁露筋，橫梁施工質(zhì)量較差，橫向聯(lián)系較弱;主拱圈拱肋鋼筋保護層厚度較小對結(jié)構(gòu)鋼筋耐久性有影響;下坂大橋總體技術(shù)狀況等級評定為4類，需加固維修才能使用。根據(jù)《郎坑至下坑公路下坂大橋維修加固工程施工圖設計》[2]主拱圈采用鋼板加固為主，常規(guī)加固為輔的設計原則。

2 施工平臺搭設方案比選

根據(jù)設計方案，主拱圈主要是以鋼板加固為主，常規(guī)修復為輔的原則，采用人工施工，橋下為一級水源保護區(qū)，施工平臺應安全便捷、環(huán)保，防火要求非常高。經(jīng)項目團隊比選多個施工平臺搭設方案，基本統(tǒng)一由橋下反向搭設，一種是主拱圈作為主要受力的吊桿式反向支架，一種是橋面作為主要受力的懸掛式腳手架。綜合比選施工平臺的受力、抗風能力、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性等方面，橋面作為主要受力的懸掛式腳手架符合各方面要求。兩種施工平臺特點如下：

吊桿式反向支架，需要施工材料較少，施工周期短，能節(jié)約人力物力，因主要支撐的主拱圈為拱形，造成支架穩(wěn)定性及抗風能力較差。主拱圈為主要需維修加固構(gòu)件，雖然經(jīng)計算其承載能力符合支撐施工平臺條件，其安全儲備不足，仍具有一定的安全隱患。

懸掛式腳手架施工平臺，采用穩(wěn)定性強、承載能力平均的橋面支撐，主拱圈作為穩(wěn)定性吊點，其吊點多，穩(wěn)定性及抗風能力強，安全儲備充足。但是耗費施工材料較多，施工周期長，人力物力成本較高。

3 施工平臺方案設計與施工

懸掛式腳手架施工平臺設計及施工流程包括墩臺處井架搭設、橋面工字鋼及固定、懸掛吊點及吊桿、搭設懸掛通道、搭設橫橋向腳手架、搭設縱橋向腳手架、鋪設木工板、鋪設阻燃網(wǎng)、安裝防拋網(wǎng)，采用從兩邊向中間搭設的原則，搭設方向由橋臺兩側(cè)向橋中延伸，具體見圖1。

3.1 墩臺起步井架搭設

橋臺起步井架搭設分為橋臺處起步搭設及橋墩處起步搭設。

3.1.1 橋臺處起步搭設

該橋共設橋臺2個，分布在南北橋頭處，兩側(cè)均為陡坡，無法設置成自然臺階，因此需搭設上下井架作為垂直運輸及作業(yè)人員上下的通道。

井架采用鋼管腳手架搭設，井架尺寸為（1 200×1 200）mm，高度根據(jù)現(xiàn)場實際尺寸確定，伸出橋面高度為2000 mm。在靠橋側(cè)的井架內(nèi)壁設上下爬梯，用鋼管搭設，踏步間距為300 mm。井架底座落在橋臺護坡的巖石上，松動巖石和泥土的部位清理干凈，澆筑混凝土基座，要求基座處平整密實。搭設完成的井架用密目安全網(wǎng)四周圍護。

3.1.2 橋墩處起步搭設

制作臨時鋼筋掛梯4個，作為施工通道，設置在橋墩處橋梁兩側(cè)，施工平臺搭設完成后撤走。將鋼筋掛梯有效地懸掛在欄桿基座上并懸掛牢固，掛梯長度8～10 m。在腹拱中間孔兩邊橫橋向設置統(tǒng)長的2根6 000 mm的鋼管，懸臂挑出600 mm的鋼管可與統(tǒng)長鋼管用扣件連接，連接時確保1 200 mm的搭接長度。橫橋向的鋼管搭設后在緊貼橋墩的位置各下掛鋼管1根，安裝縱橋向懸掛鋼管及通道、扶手、防墜落鋼筋網(wǎng)架等。兩側(cè)同時搭設，確保受力平衡。如有鋼管松動，橋梁混凝土構(gòu)件位置設置膨脹螺栓固定，漿砌塊石的縫隙處設置銷釘固定。搭設橋墩橫橋向固定鋼管，在橫橋向臺帽處的原回力桿孔內(nèi)插入臨時輔助鋼管，輔助鋼管不夠時在漿砌塊石的縫隙處打入銷釘。利用輔助鋼管和銷釘，搭設橋墩橫橋向的鋼管。必要時可利用水上平臺進行輔助搭設。整個橋墩起步鋼管搭設完畢后，檢查腳手架是否與橋墩抱牢、穩(wěn)定，松動處則設膨脹螺栓和銷釘對腳手架進行固定，確保橋墩起步腳手架穩(wěn)定、牢固、平衡，具體見圖2。

3.2 設置懸掛吊點、吊桿

在橋面實腹段處橫橋向設置16#工字鋼作為懸掛腳手架的主要受力結(jié)構(gòu)，間距為3 m一檔，工字鋼固定后設置二根統(tǒng)長鋼管與鋼管焊接牢固，用鋼管向下作為吊點，形成通道平臺，利用起步腳手架搭設臨時懸挑腳手板外伸1 200 mm作為施工平臺，在2～4#主拱肋設置輔助受力吊點。在拱肋上的兩片拱波間打14 mm孔，在孔內(nèi)穿入Φ12 mm鋼絲繩。懸掛鋼絲繩穿好后，與橫向鋼管進行連接，用鋼絲繩卡進行栓接，懸掛吊點、吊桿設置好后，應檢查是否穩(wěn)定牢固，進行加固處理，同時確保橫橋向、縱橋向的2個相鄰吊桿間下端基本在一個水平線上，具體見圖3。

3.3 搭設懸掛通道

橋面工字鋼固定縱向鋼管搭設后，立即進行該節(jié)段的懸掛通道搭設，懸掛寬度600 mm，懸挑兩端對稱、均衡、同時搭設。懸掛鋼管搭設完成后，搭設懸挑端縱向鋼管。懸挑端搭設1根豎向鋼管，鋼管長度1 200 mm，間距1 200 mm，需進行臨時固定。搭設縱橋向的扶手鋼管，扶手鋼管長度按施工圖要求結(jié)合現(xiàn)場實際尺寸而定。檢查懸挑通道的穩(wěn)定性，必要時可設置加強斜桿。在豎向鋼管上按照搭設施工圖要求焊接防墜落鋼筋網(wǎng)架，采用Φ8的鋼筋與鋼管焊接牢固，鋼筋網(wǎng)架焊接完成后再在豎向鋼管上焊接1根Φ8的縱橋向鋼筋，高度為800 mm，作為欄桿使用。

3.4 搭設橫橋向腳手架

懸掛吊點、吊桿設置后，進行橫橋向腳手架搭設。將長度6 000 mm的鋼管穿入兩側(cè)鋼管吊桿的下端扣件內(nèi)，扣件固定牢固。每吊點處下平臺和上平臺各懸掛1根鋼管。在懸吊位置設置1根縱向600 mmm的縱向鋼管，使下平臺在平面內(nèi)成框，以增加穩(wěn)定性，使橫向鋼管不左右晃動。在第一節(jié)段搭設時，縱向鋼管一端與起步腳手架相連接，另一端與下平臺橫橋向鋼管相連。其他節(jié)段搭設時，縱向鋼管一端與已完成的本平臺第一根橫橋向鋼管相連接，另一端與本平臺的第二根橫橋向鋼管相連接。在上下平臺間設豎向鋼管與上下縱向鋼管連接，間距1 200 mm。橫橋向腳手架搭設完成后，檢查腳手架的穩(wěn)定性，必要時可設置加強斜桿。

3.5 搭設縱橋向腳手架

一個節(jié)段的橫橋向腳手架搭設完成后，立即搭設該節(jié)段的縱橋向鋼管，縱橋向鋼管根據(jù)搭設施工圖，以間距600 mm進行鋪設?？v橋向水平段鋼管鋪設完成后，按搭設施工圖在上下平臺間的豎向鋼管高度一半的位置焊接1根Φ6的鋼筋作為防墜落護欄。此時，一個節(jié)段的懸掛腳手架基本完成且穩(wěn)定、牢固，可利用這個平臺搭設臨時外伸腳手架以配合下一節(jié)段的搭設?？v橋向鋼管搭設完成后應檢查該平臺的腳手架穩(wěn)定性，必要時可設置加強斜桿。

按照上述搭設步驟，以此類推，完成1孔搭設，在橋孔中間合攏。遵循總體搭設順序，從兩個邊孔開始同時向橋梁中間合攏，對稱、均衡搭設，設兩個作業(yè)施工隊，在橋梁中間合攏。懸掛腳手架搭設完成后，進行木工板的鋪設，木工板與鋼管腳手架間應用退火的8#鐵絲纏繞1圈綁扎牢固。在鋪設木工板前應先鋪設一層彩條布，作為環(huán)保措施用，防止灰塵墜落到水庫內(nèi)。最后再在懸掛腳手架外側(cè)整體懸掛密目安全網(wǎng)作為防拋網(wǎng)，避免拋灑物落入水庫內(nèi)。

3.6 腳手架拆除

懸掛腳手架拆除遵循“后搭先拆、先上后下”的原則進行，腳手架拆除前必須將施工產(chǎn)生的雜物、垃圾清理干凈，避免落入水中污染水源，腳手架拆除順序為安全網(wǎng)→防水阻燃布→毛竹板→防墜落鋼筋網(wǎng)→懸挑通道護欄→縱橋向鋼管→橫橋向鋼管→吊桿→懸掛鋼筋。拆除過程中必須做到逐步拆除、一步一清、一桿一清，絕不允許上下兩步同時進行拆除。拆卸的鋼管與扣件應分類堆放整齊，做到安全文明施工。

4 結(jié)束語

下坂大橋維修加固工程于2021年9月順利通車，下坂大橋雙曲拱橋主拱圈加固維修施工平臺采用橋面作為主要受力、主拱圈作為穩(wěn)定性受力的懸掛式腳手架，穩(wěn)定性及抗風能力經(jīng)2021年6—8月多次臺風考驗，安全穩(wěn)固。環(huán)保措施到位，施工過程中未發(fā)生污染水源事件，安全性經(jīng)實體工程檢驗，效果良好。雖然施工成本相對較高，平臺搭設時間較長，但在主拱圈維修加固施工過程中降低了施工難度及安全風險，具有的社會效益遠大于經(jīng)濟效益，可為同類型跨越一級水源保護地的雙曲拱橋加固維修工程提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]上海同濟檢測技術(shù)有限公司. 新昌縣下坂大橋特殊檢測報告[R]. 2020年3月.

[2]寧波市交通規(guī)劃設計研究院有限公司. 郎坑至下坑公路下坂大橋維修加固工程施工圖設計[R]. 2020年8月.