大跨度钢筋混凝土拱桥施工工法

大跨度钢筋混凝土拱桥施工工法

1、前言

随着我国公路事业的高速发展，箱形拱桥工量少、自重轻、截面合理，近年来在大跨度钢筋砼拱桥中被广泛应用。我公司先后承建了陕西省境内的包（头）—茂（名）高速公路毛坝至陕川界MC4合同段，渝（重庆）—昆（明）高速公路云南省境内的水富至麻柳湾23合同段等工程项目，均包括大跨度钢筋混凝土拱桥结构。其中水富至麻柳湾23合同段在施工中大力开展科技攻关，不断完善施工工艺，成功的解决了主拱圈下部原地面基础处理和下沉；扣件钢管拼装满堂式拱架的搭设方法和要求；支撑主拱圈底模的1-80 米弧形杆件的材料选择与制作；主拱圈加载程序和下部支撑卸载程序；主拱圈间隔槽的预留位置；合拢温度的选择；混凝土分段和浇注顺序；拱上运输系统的布置；消除拱架形、控制主拱圈变形等关键技术难题，本工法是在总结上述成功经验的基础上形成的。

2、工法特点

公路工程大跨度钢筋混凝土拱桥，近年来的桥跨已经发展到140m现代桥梁 ,它是集桥梁结构学、结构力学、地质结构学与材料科学等技术为一体，具有很高的技术含量和远景发展。大跨度钢筋混凝土拱桥具有以下特点：

2.1 对原地面进行处理后采用满堂支架系统克服了传统的土牛胎易产生不均匀沉降导致支架下沉引起主拱圈变形开裂及填筑挖出土牛胎增加工程量的弊端，有效防止了拱架下沉拱圈变形，保证了施工质量。

2. 2 支撑体系和模板系统位于稳固的地基上，安全系数高，不易下沉，结构受力合理，支架、模板安装拆卸方便，操作简单，支架和模板适用范围

广，可再利用。

2.3. 拱圈采用钢筋砼分段现浇，整体性强，结构轻盈，自重小，线性美观，减少了砼用量，节约了投资。

2.4. 施工工艺完善、简便，可操作性强，降低劳动强度，便于推广。

2.5.施工速度、施工质量容易得到保证。 3、适用范围

本工法适用于公路大跨度钢筋混凝土箱形拱桥采用现浇的主拱圈，适合拱圈下部为水流不大的山谷、沟壑、坑洼、平地、河流，跨度50～140m的钢筋混凝土拱桥施工。 4.工艺原理

大跨度钢筋混凝土拱桥设计理念先进，施工技术成熟，具有广阔的市场前景。通过混凝土原材料把关、配合比选定、埋设循环水管、混凝土搅拌、运输、浇注过程的控制，以及后期通过混凝土养护、控制水温以降低混凝土内外温差，防止大体积混凝土出现裂缝，保证大体积混凝土施工质量。 5、施工工艺 5.1 拱架地基处理

将跨径范围左右共宽13m投影面下的沟槽表层植被、浮土与挖基倾倒土全部清除后，纵横方向挖成错台，横向靠近两桥台处尤其近1号台处的自然坡度大，依土质和风化岩石层的具体情况分别处理为不同宽度及外坡的错台，清除错台废方。顺桥向左侧拱架支承面的外缘，施作一浆砌片石挡土墙, 砂浆标号M7.5.基础处理深度依地质情况而定，但不宜小于0.5m。挡墙顶宽0.8m，外坡直立，内侧背坡依挡墙高度定为1:0.3。挡墙高度在2～4 m。横向也依此

作成阶梯形挡墙。墙背回填用无有机质的天然土，分层用振动冲击夯夯实，每层松铺厚度控制在15cm，填筑至墙顶。压实度不低于 90%以上。每台阶宽度为立杆横向间距0.75米的倍数。

靠近两桥台斜坡地段立杆的底端,用浆砌片石小挡墙作基础，基础顶面浇注5～8 cm厚的C20 砼垫层，上面铺方木，之上立架。跨中已填平的纵向30 多米长范围采用1.0m×1.2m孔径的C15片石 砼桩基础，共13根桩，桩底挖至原地面以下1.5m即可，桩身长度不等 根据覆盖层厚度在3～7米深范围内，桩顶以上预埋Ф12螺纹钢并满铺φ8钢筋网，网格间距12cm，然后采用20cm厚、C20 砼满铺，作为找平和持力层，横向在每排钢管下铺设15cm×15cm方木，以增大承压面，减小压强，增大基础刚度，减小地基沉降。其余高度相对较小的立杆基础可以用砼独立条形基础。

5.2 拱架搭设

设计采用拱架现浇进行主拱圈施工，拱下横坡很陡，近1：1，跨中前后纵向30 多米长范围经回填夯实后，拱顶处拱腹至沟心高差为29米。

5.2.1 拱架方案选择

桥位前后区域山坡陡峭，无平坦地形，施工场地仅能沿路线作带状布置，为保持道路通行，难以设置吊装系统，难采用拱式钢拱架进行拱圈施工。

近年来，公路桥梁施工中，成功地将房建施工用的钢管脚手架移植过来，已有不少先例，有资料表明，以此修建的桥跨已经发展到110m，拱架高度30 m，不仅在陆地上，在水深7m左右的河流中也可使用扣件式钢管脚手架。这些先例表明，采用建筑脚手架扣件钢管作桥梁拱架与传统拱架比较有不少技术经济上的优势。与木拱架比较，其刚度好、 形小并能节约大量木材。因此

本桥选定用扣件钢管拼装满堂式拱架的施工方案。

5.2.2 拱架布置

设计采用在拱架上组装并现浇箱形截面拱圈的工艺施工，这是一种预制与现浇相结合的施工方法，拱架只需承担部分拱圈的重量与施工荷载，待预制件组拼与现浇部分拱圈结合成拱以后，拱架仅承担后续工序拱圈施工的部分重量；已施工的部分拱圈可以起到部分拱架的作用，因而可以减轻拱架荷载，有利于拱架受力和控制。

拱架由立杆、纵杆(顺桥水平方向)，横杆(横桥水平面)，拱顶小横杆，纵向斜杆，横向斜杆，主拱圈弧形杆等几种类型的杆件由扣件联结并辅助点焊及绑扎，共同组成空间框架结构。拱架立杆承受主拱圈第一施工阶段的荷载包括预制与现浇部分的砼和钢筋重量、施工临时荷载，纵横向水平杆与斜向剪力杆起稳定立杆的作用。施工期间拱架需承受的总重（计算过程略）：预制部分+现浇部分+施工荷载=562.6t，在满足拱架整体稳定性的前提下经计算确定：立杆间距：纵向0.9m,横向0.75m；根据经验，并查阅有关资料，每层纵横杆之间的垂直间距取用1.3m。

5.2.3 拱架搭设和拱盔形成

拱架搭设之前,首先对原地面布设点进行操平，作为地面标高初始值，并做好记录，待拱架搭设完毕后，用水准仪测出地面在承受拱架荷载下的相应标高，二者之差便是原地面下沉值，并以此分析判断地面下沉的原因，制定出相应的对策，以便进行处理。然后测量放线确定拱架位置，在预先处理好的全跨基础顶面测设出线路中线，每排纵横向立杆的具体里程和位置横向立杆间距为0.75m，纵向立杆间距0.9米，每排横向立杆下面铺设厚15cm×15cm 的