探討某拱橋施工的拱架可靠性

宗 衛(wèi)

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

某橋梁工程所在區(qū)域存在強(qiáng)降雨，且上游存在水庫(kù)放水情況，易導(dǎo)致河道水位上漲，增加施工難度。根據(jù)地質(zhì)情況和項(xiàng)目特征，現(xiàn)澆拱肋施工環(huán)節(jié)選定貝雷梁支架上搭設(shè)鋼木組合拱盔支架結(jié)合鋼管立柱的方法施工[1-3]。該文對(duì)上述方案的可行性進(jìn)行分析，結(jié)合結(jié)構(gòu)受力安全性和穩(wěn)定性，通過參數(shù)比對(duì)，為現(xiàn)場(chǎng)施工順利進(jìn)行提供技術(shù)參考。

1 工程概況及施工方法

1.1 工程概況

某橋梁項(xiàng)目總長(zhǎng)300 m，橋面寬度24 m，行車道擬定為雙向四車道，橋梁下橫向設(shè)置三個(gè)拱肋，寬6 m，拱肋間距2.87 m，單片拱肋拱頂和拱腳厚度分別為0.8 m和1.48 m，采用單箱雙室斷面，腹板與頂?shù)装搴穸确謩e為0.4 m和0.25 m，腹拱為實(shí)心矩形斷面，厚度為0.8 m。

1.2 主要施工方法

因該項(xiàng)目冬季河道水位仍受上游水庫(kù)放水及強(qiáng)降雨造成河道水位上漲的影響，為此該工程現(xiàn)澆拱肋采用“鋼木組合拱盔支架”方案：

（1）選定貝雷梁支架上搭設(shè)鋼木組合拱盔支架結(jié)合鋼管立柱法，于河道上進(jìn)行第1跨至第4跨施工，橋梁投影范圍內(nèi)進(jìn)行場(chǎng)地平整后，進(jìn)行第5跨施工，場(chǎng)內(nèi)完成基礎(chǔ)搭設(shè)后，于滿拱范圍內(nèi)進(jìn)行鋼木組合拱盔支架的搭設(shè)。

（2）現(xiàn)澆拱肋支架基礎(chǔ)施工結(jié)合河道地質(zhì)情況、鋼棧橋基礎(chǔ)施工經(jīng)驗(yàn)，第1跨與第2跨選用鋼管樁基礎(chǔ)，第3跨和第4跨則選用貝雷梁鋼管立柱基礎(chǔ)支撐[4]。

2 主要安全技術(shù)措施

2.1 鋼棧橋設(shè)計(jì)

該橋梁寬為24 m，無法單純依靠下游鋼棧橋完成遠(yuǎn)距離貝雷片主梁吊裝施工工藝，需考慮在上游側(cè)填筑河灘便道，并設(shè)置漫水鋼棧橋進(jìn)行吊裝等施工。

第1跨漫水鋼棧橋設(shè)置三小跨，總長(zhǎng)36 m、寬7 m，共設(shè)置4個(gè)墩臺(tái)，其中北岸側(cè)河邊設(shè)置鋼筋混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，在河道內(nèi)按照12 m間距設(shè)置3個(gè)雙排橋墩，使用沖擊鉆完成樁基鉆孔，鉆孔深度為5 m，鋼管樁直徑為820 mm，施工階段需確保工藝參數(shù)精度，保障鋼管樁承載力，提高橋墩樁基穩(wěn)定性。圖1為鋼棧橋施工示意圖。

圖1 第1跨鋼棧橋立面圖

2.2 拱架設(shè)計(jì)

根據(jù)施工方案在滿拱范圍內(nèi)進(jìn)行鋼木組合拱盔支架的搭設(shè)，保持縱向間距為60 cm，選用長(zhǎng)[22#型槽鋼鋪滿梁面，將[22#型槽鋼頂面作為支撐面，在[22#型槽鋼上再搭設(shè)滿拱范圍內(nèi)的滿堂式碗扣支架、工字鋼和方木等完成鋼木組合拱盔支架的搭設(shè)?，F(xiàn)澆拱肋支架搭設(shè)示意圖如圖2所示。

圖2 第1跨現(xiàn)澆拱肋貝雷架+拱架立面圖

（1）根據(jù)主拱拱肋鋼筋混凝土的重量，支架總體按照橫向間距60 cm、縱向間距60 cm、步距120 cm的間距進(jìn)行搭設(shè)。

（2）支架底部離槽鋼頂20 cm設(shè)縱橫向掃地桿各一道，分別在碗扣支架的橫向和縱向設(shè)置鋼管剪刀撐，間隔距離為3 m，支架水平位置布置鋼管剪力撐，確保其位于中間位置[5]。

（3）保持剪刀撐拉桿斜度為45°，并利用扣件扣緊剪力撐、縱向、橫向鋼管，提高構(gòu)件空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確?；A(chǔ)支撐力。

（4）因拱腳處水平推力較大，在拱腳向跨中10 m范圍內(nèi)縱向1.2 m、橫向1.8 m布置1根斜撐。在剩余的跨中范圍內(nèi)縱向4.8 m，橫向1.8 m布置1根斜撐。

（5）支架搭設(shè)完畢后，支架頂部設(shè)置頂托作為調(diào)節(jié)高度和卸落設(shè)備。根據(jù)方案要求進(jìn)行支架鋼管高度的調(diào)整，借助頂托準(zhǔn)確控制支架水平，確保支架高度值滿足方案要求。

（6）支架搭設(shè)完畢后，在其上設(shè)置由縱向I10工字鋼、橫向方木及竹膠板等組成的鋼木組合拱盔。

2.3 拱架預(yù)壓

安裝完模板之后根據(jù)施工要求和工序流程進(jìn)行拱架預(yù)壓。

（1）預(yù)壓壓力按照混凝土自身重力、模板重力、設(shè)計(jì)荷載等數(shù)值總量的1.2倍準(zhǔn)備，預(yù)壓操作需保持壓力分布合理。需模擬真實(shí)荷載加載方式進(jìn)行布載，如先在頂部節(jié)段加載砂袋起壓頂作用，按照先底板后腹板混凝土、再頂板混凝土的順序加載沙袋，并于兩側(cè)節(jié)段模擬混凝土澆筑，按照三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行荷載加壓[6]。

（2）預(yù)壓加載重量按總荷載的60%、80%、120%依次加載，加載過程及加載后要備用防雨布防止下雨造成荷載變化發(fā)生事故[7-8]。每一級(jí)荷載加壓完成之后，靜置12 h觀測(cè)支架沉降量，確保支架頂部觀測(cè)點(diǎn)沉降量水平低于2 mm后，方可進(jìn)行下一級(jí)荷載加壓。荷載預(yù)壓水平達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)值后，持續(xù)觀測(cè)拱架各觀測(cè)點(diǎn)的高程值，混凝土澆筑期間持續(xù)監(jiān)測(cè)。

（3）預(yù)壓監(jiān)測(cè)。拱架預(yù)壓施工前對(duì)支架低桿穩(wěn)定性、墊底方木平整性等進(jìn)行觀測(cè)，確保無系統(tǒng)紕漏。于拱肋L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、7L/8截面六個(gè)位置縱向設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，橫向每斷面均為底板左、右兩個(gè)點(diǎn)。預(yù)壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布狀況如圖3所示。

圖3 預(yù)壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)立面、平面圖

（4）在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的模板底和貝雷片主梁底點(diǎn)位處均設(shè)置固定觀測(cè)桿，并在對(duì)應(yīng)位置地面設(shè)置鋼筋作為底部觀測(cè)桿，進(jìn)行碗扣支架、貝雷梁支架沉降量的觀測(cè)。另外在L/8截面、3L/8截面、5L/8截面、7L/8截面等四個(gè)擴(kuò)大條形基礎(chǔ)上設(shè)置鋼釘監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)條形基礎(chǔ)沉降水平進(jìn)行觀測(cè)，并利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，準(zhǔn)確獲取沉降量。

（5）加載前做好測(cè)量記錄，加載后立即觀測(cè)沉降量，記錄加載前、加載中、加載穩(wěn)定后和卸載后的沉降量。

（6）對(duì)支架沉降穩(wěn)定性、預(yù)壓合格性指標(biāo)進(jìn)行分析，若各觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均保持24 h沉降平均值小于1 mm或者72 h內(nèi)沉降平均值小于5 mm，可判定預(yù)壓合格，將數(shù)據(jù)上報(bào)至監(jiān)理工程師記錄，并獲得其同意后卸載預(yù)壓。預(yù)壓卸載需分批次、分級(jí)別卸載，并在施工過程中進(jìn)行撓度觀測(cè)與記錄，每一級(jí)荷載卸載后觀測(cè)和記錄標(biāo)高數(shù)據(jù)。

（7）在預(yù)壓過程中、卸載前后均應(yīng)派專人觀察地基、支架變形，一旦發(fā)生異常，立即進(jìn)行補(bǔ)救。

（8）變形計(jì)算。記錄每一級(jí)荷載卸載后地基、支架、木方等變形反彈量，彈性變形恢復(fù)后方可結(jié)束觀測(cè)，并按照下列公式（1）~（3）進(jìn)行沉降值、回彈變形值的計(jì)算。

式中，H初和H沉分別代表加載荷載前的支架初始標(biāo)高（mm）、荷載后的最終沉降值（mm）；H終和H載后分別代表卸載穩(wěn)定后支架最終標(biāo)高（mm）、加載后支架標(biāo)高（mm）；H設(shè)代表設(shè)計(jì)標(biāo)高（mm）；H施和H彈分別代表施工控制標(biāo)高（mm）和卸載后支架最終回彈量（mm）。

3 施工質(zhì)量安全環(huán)保措施

（1）在對(duì)建筑材料質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，必須嚴(yán)格按照各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)原材料的品質(zhì)和規(guī)格進(jìn)行全面的檢驗(yàn)，盡量選用有保證的產(chǎn)品。選擇具有一定實(shí)力的大型生產(chǎn)廠家，并與其建立長(zhǎng)期的合作關(guān)系。在進(jìn)料前，應(yīng)核對(duì)產(chǎn)品的出廠合格證書，并將其規(guī)格與圖紙進(jìn)行對(duì)比，以完成最終的取樣檢驗(yàn)。不符合要求的物料應(yīng)立即進(jìn)行處置，嚴(yán)禁將其直接用于建筑。

（2）建立和完善的質(zhì)量管理制度，項(xiàng)目經(jīng)理作為質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)的主要領(lǐng)導(dǎo)，建立包括總工程師、技術(shù)員、現(xiàn)場(chǎng)施工員、各專業(yè)技術(shù)小組組長(zhǎng)組成的技術(shù)隊(duì)伍，合理分工，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提高技術(shù)交底工作的效果。

（3）加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督工作的培訓(xùn)，作為質(zhì)監(jiān)工作人員要有全面的責(zé)任意識(shí)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督。在關(guān)鍵的施工過程中，要盡到全過程的責(zé)任，用自己的專業(yè)知識(shí)來指導(dǎo)工作，保證工程的質(zhì)量。如有質(zhì)量問題，要向上級(jí)報(bào)告，并在限期內(nèi)進(jìn)行整改。在工程施工全過程中，質(zhì)量監(jiān)督工作人員要增強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督能力，主動(dòng)參加工作考核。對(duì)為企業(yè)作出突出貢獻(xiàn)的管理者，要給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)，對(duì)工作表現(xiàn)不佳的，要予以處罰，從而使所有參加工程施工的人員的工作積極性得到提升。

（4）為了保證監(jiān)督檢查的有效性，必須由安全生產(chǎn)主管進(jìn)行人員調(diào)配，并在工地上配備專職的、具有責(zé)任感的安全員，以提高安全監(jiān)管的水平。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)情況有了更多的了解，避免潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

（5）成立安保管理團(tuán)隊(duì)，實(shí)行三級(jí)安全教育。目前，我國(guó)許多工程項(xiàng)目的安全教育工作還存在著一些疏忽、目標(biāo)不明確。為了提高安全教育的成效，必須加強(qiáng)安全教育，有針對(duì)性地開展不同工種、工序的安全教育。

（6）做好安全教育。當(dāng)前，很多工程施工管理人員的職業(yè)素質(zhì)還有待提高，安全知識(shí)儲(chǔ)備還很少，很多專職的安全管理人員也缺乏相應(yīng)的工作經(jīng)驗(yàn)。工程建設(shè)中的危險(xiǎn)因素很難識(shí)別，也不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)管理。為此，必須加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)，提高其專業(yè)技術(shù)水平。

（7）維護(hù)作業(yè)面及周圍環(huán)境的清潔，對(duì)工地的廢棄混凝土、鋼筋等廢料進(jìn)行收集、處置，并及時(shí)清除。在工地內(nèi)設(shè)置專門的處置廢物區(qū)，由專門的人員負(fù)責(zé)對(duì)堆存的垃圾進(jìn)行分類，并按規(guī)定的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行廢棄物運(yùn)輸，卸載時(shí)要禁止亂扔。

（8）根據(jù)工程實(shí)際，制訂環(huán)保管理方案，及時(shí)更新自己的專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)國(guó)家和地方各級(jí)的環(huán)保法規(guī)、制度，創(chuàng)建綠色施工的企業(yè)文化氛圍，將環(huán)保理念貫穿于項(xiàng)目施工管理的全過程。

4 可靠性分析

關(guān)于該大橋拱肋施工的安全問題方面的探討，可從以下幾方面進(jìn)行分析：

（1）該項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)大且難度高，根據(jù)操作規(guī)程、技術(shù)方案，現(xiàn)澆拱肋施工前需編制專項(xiàng)施工方案，并對(duì)方案可行性進(jìn)行專家論證。

（2）專項(xiàng)方案編制完成后，應(yīng)根據(jù)采取的技術(shù)措施對(duì)有關(guān)支架、拱架的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算[9]。

（3）現(xiàn)澆拱肋支架搭設(shè)需遵循編制方案、專家意見，嚴(yán)格執(zhí)行專項(xiàng)技術(shù)規(guī)程。特種作業(yè)人員需持證上崗，加強(qiáng)技術(shù)交底和崗前培訓(xùn)。高空作業(yè)人員重視安全防護(hù)，搭設(shè)貝雷架、拱架等輔助措施時(shí)，搭設(shè)材料應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（4）拱架搭設(shè)完成后，應(yīng)模擬現(xiàn)澆拱肋時(shí)的受力狀態(tài)進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓加載總荷載應(yīng)按設(shè)計(jì)要求執(zhí)行，設(shè)計(jì)未要求時(shí)，可按拱架承受總荷載的1.2倍進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓時(shí)，應(yīng)安排專人記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，并及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

（5）預(yù)壓結(jié)束后，應(yīng)對(duì)拱架、貝雷架、地基等進(jìn)行仔細(xì)檢查，如發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理[10]。

5 結(jié)論

修建跨河拱橋危險(xiǎn)性高、施工難度大，需嚴(yán)格遵守技術(shù)規(guī)程、方案規(guī)定，施工環(huán)節(jié)認(rèn)真落實(shí)安全技術(shù)規(guī)定，確保施工進(jìn)度、質(zhì)量，保障項(xiàng)目安全。在該大橋建設(shè)過程中，通過采取搭設(shè)鋼棧橋、貝雷架+拱架、滿堂拱架等一系列安全技術(shù)措施，為項(xiàng)目施工質(zhì)量保障奠定了基礎(chǔ)，也為同類型橋梁項(xiàng)目施工提供了技術(shù)參考。