三家寨大橋鋼拱架施工技術(shù)措施

蒲水山，羅逢?yáng)|

（湖南弘至工程技術(shù)有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 工程概況

三家寨大橋位于六盤(pán)水市水城縣玉舍鄉(xiāng)石板箐村，橋梁平面位于直線上，縱面位于豎曲線上。上部結(jié)構(gòu)：主橋?yàn)殇摴凹墁F(xiàn)澆箱梁拱橋，先簡(jiǎn)支后橋面連續(xù)，拱上設(shè)立柱、過(guò)渡墩；下部結(jié)構(gòu)：橋臺(tái)包含U 臺(tái)、簡(jiǎn)單臺(tái)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，拱座采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2 工程技術(shù)特點(diǎn)

三家寨大橋位于陡峭山谷之間，受地形限制施工難度較大，左幅溝谷較深，回填難度大，右幅溝谷回填較容易，容易施作施工平臺(tái)。根據(jù)此施工條件，先施工右幅拱圈，再將該部位的拱圈支架移至左幅，以便組織該部分拱圈的施工作業(yè)；拱圈支架采用鋼拱架，安裝采用臨時(shí)支架作為定位支撐點(diǎn)，吊車(chē)吊裝鋼拱架進(jìn)行安裝；分環(huán)、分段有序組織拱圈混凝土澆筑作業(yè)，在現(xiàn)場(chǎng)配套兩臺(tái)輸送泵，聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)稱(chēng)施工；考慮到質(zhì)量要求高、工作量較大的特點(diǎn)，必須在施工前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，確保每次混凝土澆筑順利完成。

3 拱圈混凝土澆筑施工工藝

主拱圈混凝土為C40 混凝土，單個(gè)拱圈混凝土為676.1 m3。以施工要求為準(zhǔn)，由拌和站根據(jù)確定的配合比生產(chǎn)混凝土，混凝土罐車(chē)裝載并運(yùn)送至現(xiàn)場(chǎng)，用兩臺(tái)輸送泵對(duì)稱(chēng)澆筑。為提高混凝土的密實(shí)度，澆筑時(shí)采用振動(dòng)棒振搗密實(shí)[1，2]。拱圈的側(cè)模和底板外模兩部分均選用優(yōu)質(zhì)黑色竹膠板，厚度1.8 cm，內(nèi)模采用紅色竹膠板。拱圈支架采用懸拼鋼拱架；于拱架背部設(shè)40 cm 厚的分配梁，材料采用尺寸為10 cm×10 cm×200 cm 的松木方條，再于該處鋪竹膠板，以形成底模結(jié)構(gòu)，采用三角木調(diào)節(jié)底板標(biāo)高。

主拱圈施工環(huán)節(jié)，遵循的是“對(duì)稱(chēng)、分環(huán)、分段”的基本原則，采用懸拼鋼拱架支架法，有秩序地完成混凝土澆筑作業(yè)。分兩環(huán)施工，各環(huán)均為9 段。對(duì)于合龍段的設(shè)置，在節(jié)段1 遠(yuǎn)拱腳端頭及節(jié)段2 兩端預(yù)留50 cm，此部分在其他各節(jié)段均澆筑結(jié)束后方可施工，以保證拱圈的腹板和底板兩部分結(jié)構(gòu)能夠有效合龍。根據(jù)施工進(jìn)度，待底板腹板合龍且無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后，組織頂板混凝土澆筑作業(yè)，此部分依然采取分段的方法（基本思路與腹板澆筑一致），但施工縫與腹板節(jié)段施工縫錯(cuò)開(kāi)50 cm。

3.1 拱圈現(xiàn)澆支架施工

鋼拱架是現(xiàn)澆施工環(huán)節(jié)的重要設(shè)施，其以三角架和下弦桿為基礎(chǔ)構(gòu)件，拼裝成型。為保證拱架的穩(wěn)定性，用φ48.5 mm銷(xiāo)子連接。于支架兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置兩組纜風(fēng)繩，材料均選用的是直徑為1.8 cm 的鋼絲繩，不可出現(xiàn)扭曲、斷裂的情況。三角架上弦桿材料選用的是［16 槽鋼，用［10 號(hào)槽鋼作為斜桿，用 6 mm×5 mm 號(hào)角鋼豎向支撐，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；下弦桿材料方面，縱梁由兩片［16 槽鋼共同組成，連接件采用的是鋼板，尺寸為長(zhǎng)52 cm、寬20 cm、高1 cm，共配套9 組鋼拱架。通過(guò)6 號(hào)角鋼橫連支撐架的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)兩排拱架的穩(wěn)定連接。

拱架背采用10 cm×10 cm×200 cm 松木方條作為分配梁，按縱向間距40 cm 間距排列，采用三角木調(diào)節(jié)底模標(biāo)高。方條上鋪設(shè)1.8 cm 厚1.2×1.5 m 大塊優(yōu)質(zhì)黑色竹膠板作為底模。鋼拱架橫橋向采用9 組，每組支架之間采用6 號(hào)角鋼支撐架進(jìn)行連接。

安裝鋼拱架前，先在拱腳位置按照設(shè)計(jì)標(biāo)高在拱座底面標(biāo)高下以77.46 cm，組織拱腳基礎(chǔ)的開(kāi)挖作業(yè)，并澆筑C25混凝土，形成30 cm 厚、50 cm 寬的拱腳地梁。為了更為有效地固定［25 槽鋼導(dǎo)軌，在混凝土澆筑期間將反U 形鋼筋準(zhǔn)確預(yù)埋到位。

澆筑完地梁并固定好［25 槽鋼導(dǎo)軌后，安裝雙拼I20b 工字鋼導(dǎo)梁，按橫向間距63.5 cm 的要求有序?qū)⑸诚浞胖煤?，檢查沙箱與拱座的位置關(guān)系，兩者間留2.8 cm 為宜，該部分采用三角木塞住打緊，每個(gè)支座后面并排用三角木塞滿(mǎn)，經(jīng)過(guò)此處理后，確保鋼支座與拱座混凝土不接觸，否則可能出現(xiàn)拱座被壓壞的異常狀況。

3.2 拱圈現(xiàn)澆支架預(yù)壓

支架搭設(shè)成型后，進(jìn)入預(yù)壓環(huán)節(jié)，加載物選用的是水箱，并以抽水的方式完成預(yù)壓。按拱圈底板、腹板混凝土澆筑質(zhì)量的1.2 倍進(jìn)行水的質(zhì)量控制，即預(yù)壓水箱質(zhì)量為1 172.3×1.2=1 406.8 t，平均為9 個(gè)水箱從拱頂往兩側(cè)均勻布置，每個(gè)水箱重156.3 t，按拱圈底板澆筑順序進(jìn)行加載，預(yù)壓過(guò)程中詳細(xì)地記錄支架的變形值，以此作為拱圈混凝土底板立模標(biāo)高預(yù)抬值的根據(jù)。

3.3 拱圈現(xiàn)澆支架橫移

拱圈鋼拱架計(jì)劃左右兩幅共用一套，先施工右幅拱圈，經(jīng)檢測(cè)后，若該部分混凝土的實(shí)測(cè)強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計(jì)值，松開(kāi)支架底端沙筒，使支架下沉，底模脫離拱圈底板，整個(gè)支架與拱圈混凝土脫離，松開(kāi)支架時(shí)由拱圈底部正中往兩側(cè)、從拱頂往拱腳對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，待模板、支架完全與拱圈混凝土脫離后，采用千斤頂平移整個(gè)拱圈支架以及底模至左幅。為了抵消鋼拱架自重產(chǎn)生的水平力，需要準(zhǔn)確分析在自重作用下拱腳各支點(diǎn)的支反力，進(jìn)而合理采取應(yīng)對(duì)措施，其中，最大支反力水平縱橋向、橫橋向、豎向的值分別為4.2 kN、0.7 kN、3.2 kN（4.2 t、0.7 t、3.2 t），故在每組拱架拱腳端三角底部對(duì)拉4 根26 mm直徑鋼絲繩（每個(gè)支點(diǎn)對(duì)拉兩根鋼絲繩），采用10 t 的手拉葫蘆對(duì)每根鋼絲繩進(jìn)行拉緊，使鋼拱架脫離拱座背面，可以自由橫移。

為了能橫移支架，先在沙箱底部安裝兩根I20b 雙拼工字鋼作為支架底橫梁，工字鋼底先安裝開(kāi)口朝上的［25a 槽鋼作為底部導(dǎo)軌，［25a 槽鋼在澆筑地梁時(shí)預(yù)埋U 形鋼筋焊接在槽鋼底部使之與地梁連接牢靠。［25a 槽鋼導(dǎo)軌以及C25 混凝土地梁水平布置至左幅拱座，在左幅拱座范圍內(nèi)采用30 cm 厚、50 cm×70 cm 尺寸的C25 混凝土預(yù)制塊支墩進(jìn)行墊支，使［25a槽鋼導(dǎo)軌與右幅保持水平狀態(tài)。C25 混凝土預(yù)制塊支墩拱架拱腳每端布置按鋼架橫向長(zhǎng)度均布布置3 個(gè)。

3.4 拱圈現(xiàn)澆支架拆除

待左幅拱圈混凝土澆筑結(jié)束并且該部分的實(shí)測(cè)強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，拆除拱圈支架，此處由專(zhuān)員操作汽車(chē)吊，在安全的前提下拆除。架拆除時(shí)，自外向內(nèi)側(cè)先推出一組拱架鋼拱架至拱圈底部，逐組拆除，從拱頂開(kāi)始向拱腳拆除，全程均做到對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，最后將拱架中間合龍段拆除。

支架下落后先拆除，拱圈箱梁的底模與方條，拆除過(guò)程遵守自拱頂向拱腳對(duì)稱(chēng)逐漸拆除的原則。拆除過(guò)程中模板以及方條必須采用吊車(chē)吊落至平地放置，禁止高空直接拋擲模板或方條等構(gòu)件[3]。

鋼拱架拆除每次對(duì)稱(chēng)拆除一片鋼架三角架及下弦桿。拆除時(shí)，為了保持鋼拱架待拆段的穩(wěn)定，采用鋼絲繩捆綁拆除相鄰節(jié)段至拱圈底部。采用汽車(chē)吊帶緊捆被拆鋼拱架三角以及下弦桿，先拆除該節(jié)的橫向支撐架，再緩慢松開(kāi)三角支架接頭銷(xiāo)子，吊帶被拆除支架三角段至平地，分類(lèi)碼放整齊。

4 鋼拱架支架驗(yàn)算

考慮底板混凝土澆筑施工條件，驗(yàn)算此時(shí)鋼拱架所受荷載：

1）模板荷載：側(cè)面、底模采用1.8 cm 厚黑色竹膠板，重度790 kg/m3；澆筑底板時(shí)安裝完底模以及側(cè)模：底模重為0.018×847×0.79=12.04 t，兩邊側(cè)模重為0.018×77×2×1.68=4.66 t，底部分配梁方條共193 條，總重：0.1×0.1×12×193×0.8=18.5 t。模板加方條合計(jì)重：12.04+4.66+18.5=35.2 t。

2）支架自重：?jiǎn)纹瑯?biāo)準(zhǔn)三角架重565 kg，端三角重702 kg；弦桿重為220 kg。單組拱架重為565×18+702×2+220×19=15 754 kg，9 組拱架合計(jì)為141.79 t。橫向角鋼連接共計(jì)288 個(gè)，單個(gè)重為27.82 kg，合計(jì)重為8.01 t。支架合計(jì)為149.8 t。

計(jì)算Z向位移結(jié)果：

兩端拱腳節(jié)段1 澆筑期間的拱架變形，如圖1 所示。分析此時(shí)支架的狀態(tài)可知，最大下?lián)现禐?.5 cm，相比于“70/1 000=0.07 m”更小，故滿(mǎn)足要求。

圖1 兩端拱腳節(jié)段1 澆筑期間的拱架變形情況

工況三，拱頂節(jié)段2 澆筑期間的拱架變形，如圖2 所示。分析此時(shí)支架的狀態(tài)可知，最大下?lián)现禐?.5 cm，相比于“70/1 000=0.07 m”更小，故滿(mǎn)足要求。

圖2 拱頂節(jié)段2 澆筑期間的拱架變形情況

工況四，拱腰節(jié)段3 澆筑期間的拱架變形，如圖3 所示。分析此時(shí)支架的狀態(tài)可知，最大下?lián)现禐?.4 cm，相比于“70/1 000=0.07 m”更小，故滿(mǎn)足要求。

圖3 拱腰節(jié)段3 澆筑期間的拱架變形情況

5 結(jié)語(yǔ)

鋼拱架的拼裝過(guò)程是一種懸臂加長(zhǎng)過(guò)程最終合龍進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)拱架內(nèi)力重新分配。拼裝過(guò)程受溫度、風(fēng)力等諸多不確定因素影響，為了保證順利合龍需以模型計(jì)算為理論支撐與實(shí)際情況相互印證，以經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為指導(dǎo)，本文主旨在于研究鋼拱架施工技術(shù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析支架位移數(shù)據(jù)，為以后類(lèi)似工程提供參考。