劉 波

(廣東水電二局股份有限公司，廣州，511340)

在國內(nèi)，20世紀70年代上承式鋼筋混凝土箱形拱橋開始發(fā)展，主要分布在云貴川三省地區(qū)，主要是山區(qū)、深谷等地形特點所決定的。目前，我國大部分跨徑在120m以內(nèi)的上承式鋼筋混凝土箱形拱橋采用主拱圈現(xiàn)澆施工，本項目主跨徑達到了145m，水利工程中像這種橫跨大江大河的大跨徑拱橋采用鋼拱架現(xiàn)澆主拱圈并不多，因此，大跨徑拱橋主拱圈混凝土澆筑施工技術(shù)要點的研究很有必要。

1 工程概況

觀音巖引水工程陶家渡管橋主拱設(shè)計為單跨等截面懸鏈線整體現(xiàn)澆箱型拱，拱橋設(shè)計全長276m，跨越沿江快速路和金沙江，主拱矢高29m，跨徑145m，矢跨比1/5，拱軸系數(shù)m=1.347，主拱圈厚2.8m，橫斷面單箱雙室斷面，拱軸線為懸鏈線線型，拱上建筑為梁式結(jié)構(gòu)。橋面板設(shè)計跨徑分別為14m、16m、20m、30m，跨徑為14m和20m的橋面采用預應(yīng)力空心梁結(jié)構(gòu)；跨徑為16m和30m的橋面采用預應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)。橋梁設(shè)計全寬6.4m，橋梁坡度設(shè)計為雙向縱坡，坡度0.3%。

主拱圈為鋼筋混凝土等截面箱型拱，拱軸線為懸鏈線線型，主拱結(jié)構(gòu)主拱圈高度280cm，單箱雙室斷面，主拱圈斷面寬600cm，中、邊部位腹板厚度為50cm，跨中段主拱圈頂、底板厚度25cm，兩端拱腳部位采用鋼筋混凝土的實心結(jié)構(gòu)，主拱圈內(nèi)部設(shè)置8片30cm厚的垂直橫隔板(如圖1所示)，橫隔板設(shè)置在拱上立柱對應(yīng)位置[1]。根據(jù)設(shè)計要求，本工程采用鋼拱架模板現(xiàn)澆主跨145m的鋼筋混凝土主拱圈。

圖1 主拱圈橫斷面

2 主拱圈模板安裝

鋼拱架拼裝完成后，需要對鋼拱架進行預壓處理，預壓處理的目的是檢查鋼拱架的承載能力、穩(wěn)定性及消除鋼拱架的非彈性變形，并根據(jù)預壓后的鋼拱架實測變形值，確定預拱度，以便于確定主拱圈底模的標高。

鋼拱架安裝調(diào)試完成后，制作安裝木拱盔，在鋼拱架上弦上采用12號鍍鋅鐵絲固定縱向木墩(長40cm，寬8cm，高5cm～23.5cm)，按鋼拱架實際高度與拱架預壓預拱度的主拱圈線型差值設(shè)置。在木墩上橫橋向鋪設(shè)長800cm、寬8cm、高12cm的木方，木方可用鐵絲或八字抓釘固定，間距按60cm布置；在木方上縱橋向鋪高8cm、寬4cm的木楞，長度可根據(jù)弓弧線形現(xiàn)場確定；現(xiàn)場可邊鋪木條邊用3寸釘子固定拱盔底15mm竹膠板的模板，以形成底模。

側(cè)模采用15mm厚竹膠板，模具外側(cè)采用方木加固，并根據(jù)主拱圈內(nèi)橫向鋼筋的位置安設(shè)圓鋼拉桿。內(nèi)側(cè)模板支撐系統(tǒng)主要在主拱圈拱箱內(nèi)設(shè)置豎向鋼管，分別利用托撐頂在底板和頂板上，并用以支撐頂板模板，上下布置2條橫向鋼管，用可調(diào)托撐頂在內(nèi)側(cè)模板上，并采用型鋼和大直徑鋼筋加斜撐保證拱箱的穩(wěn)定，型鋼或鋼管間連接固定。底板混凝土澆筑完工并達到一定強度后，用可調(diào)托撐和鋼管拼成支撐架支撐內(nèi)部空間模板，拼接而成的支撐架要盡量少占拱箱內(nèi)部空間，以便于方便施工和模板拆除。因木拱盔曲線造成的模板縫隙，用加工后的木條填塞，再用膠帶貼縫，以防混凝土澆筑過程漏漿。

主拱圈鋼筋混凝土現(xiàn)澆的兩側(cè)端模采用15mm厚竹膠板，在縱向鋼筋處的模板上預留孔洞，并與側(cè)模緊密連接，防止漏漿。分段澆筑過程中澆筑相鄰段混凝土時，采用拉桿內(nèi)拉，外側(cè)采用鋼管支撐加固，以避免模板的移位和變形。

頂模在澆筑混凝土時同步安裝，先在主鋼筋上點焊上鋼筋頭來控制頂模的安裝高程，澆筑混凝土時，直接把模板鋪上，進行加固處理。

3 主拱圈鋼筋施工

主拱圈底模按照預壓預拱度調(diào)整完成后形成木拱盔，在木拱盔上放線定位，標注好底模標高，將各間隔槽及分段的位置標識出來，以便于主拱圈后續(xù)鋼筋綁扎施工和模板安裝施工。

在鋼筋場地內(nèi)將主拱圈鋼筋制作成半成品，采用纜索吊裝系統(tǒng)運至鋼拱架上進行綁扎施工。按設(shè)計圖紙進行鋼筋綁扎施工，間隔槽處鋼筋斷開，在混凝土澆筑前綁扎好間隔槽鋼筋，在間隔槽位置斷開鋼筋的搭接率符合規(guī)范標準。主拱圈鋼筋連接采用單面焊接，焊接長度滿足規(guī)范要求；鋼筋在綁扎過程中和成型后均要采用支撐固定，保護層采用混凝土墊塊，以80cm×80cm間距梅花形布置混凝土墊塊，內(nèi)側(cè)與主筋綁扎牢固，以避免鋼筋在混凝土澆筑過程中的形變過大。

混凝土澆筑前要檢查確保鋼筋無銹蝕，確保鋼筋搭接率及搭接長度，在間隔槽處的鋼筋斷開，接頭暫不進行焊接，焊接前確保該部位鋼筋內(nèi)應(yīng)力完全釋放，待主拱圈各個分段混凝土澆筑完畢且混凝土達到一定強度后，再對該部位鋼筋進行焊接；頂板鋼筋在綁扎時，主拱圈拱箱頂預留直徑1.2m×0.8m的矩形人孔，入口不得留在同一截面，拱箱中模板拆除后，用懸吊支模法進行矩形人孔混凝土澆筑施工。

4 主拱圈混凝土澆筑施工

拱橋主拱圈現(xiàn)澆按縱向分段、豎向分層的施工程序進行施工，澆筑過程遵循橫向、縱向?qū)ΨQ、澆筑荷載均衡的施工順序。主拱圈混凝土施工豎向分為三層：第1層為現(xiàn)澆底板和下馬蹄；第2層為現(xiàn)澆腹板和橫隔板；第3層為現(xiàn)澆頂板和上馬蹄[2]。

為了使鋼拱架能夠充分全面地受力，主拱圈縱向分為合理長度的九大段進行混凝土澆筑，在混凝土澆筑過程進行現(xiàn)場監(jiān)測，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終確定主拱圈混凝土澆筑順序為拱腳段、拱頂段、L/4段、L/8段、3L/8段，各段間隔槽均寬1m。主拱圈拱頂段混凝土澆筑方向為從兩岸往拱頂方向同時對稱澆筑；拱腳段混凝土澆筑方向為從底處往高處兩側(cè)同時對稱澆筑；L/4段、L/8段、3L/8段混凝土澆筑方向從拱腳往拱頂方向兩岸同時對稱澆筑。

4.1 現(xiàn)澆底板和下馬蹄

主拱圈底板和下馬蹄混凝土從拱橋最低處兩側(cè)對稱開始同時澆筑，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終確定主拱圈底板和下馬蹄混凝土澆筑順序為拱頂段、L/4段、L/8段、3L/8段，混凝土澆筑完工后且混凝土強度達到85%設(shè)計強度，將間隔槽的混凝土接合面鑿毛、清除浮漿、清洗干凈后，鋼筋按照規(guī)范要求焊接完成，由拱腳向拱頂同時對稱澆筑間隔槽，最后封拱時的拱頂兩側(cè)間隔槽混凝土選擇氣溫較低時段施工。

4.2 現(xiàn)澆腹板和橫隔板

主拱圈混凝土采用豎向分層澆筑，主拱圈底板和下馬蹄混凝土澆筑時由鋼拱架單獨承受上部施工荷載，當主拱圈底板合龍且有一定強度后，主拱圈底板與鋼拱架開始聯(lián)合受力，鋼拱架不再單獨承受上部腹板和橫隔板混凝土澆筑施工時的全部施工重量，而是由主拱圈底板和鋼拱架共同承擔上部腹板和橫隔板的施工荷載，采用有限元分析表明主拱圈腹板澆筑底板承受了50%以上的重量，也就是說主拱圈的后續(xù)混凝土澆筑施工過程鋼拱架更加地穩(wěn)定和安全可靠[3]。

主拱圈底板混凝土強度達到95%設(shè)計強度后，才能進行第二層腹板和橫隔板的混凝土澆筑。首先現(xiàn)澆中腹板；然后對稱澆筑兩側(cè)的邊腹板和部分橫隔板；最后現(xiàn)澆其他的所有橫隔板。主拱圈腹板澆筑順序與底板澆筑順序基本一致。

4.3 現(xiàn)澆頂板和上馬蹄

主拱圈現(xiàn)澆腹板和橫隔板后，形成“山”形開口箱，澆筑頂板和上馬蹄過程中開口箱主拱圈與鋼拱架共同受力，其中開口箱主拱圈承擔了大部分上部混凝土重量，鋼拱架承受荷載較小，澆筑過程鋼拱架結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定可靠。

主拱圈腹板混凝土強度達到85%設(shè)計強度以上后，才能進行主拱圈頂部的頂板和上馬蹄混凝土澆筑，主拱圈頂板澆筑順序與底板澆筑順序基本一致。

5 主拱圈施工注意事項

5.1 主拱圈施工監(jiān)測

鋼拱架結(jié)構(gòu)在主拱圈施工過程的穩(wěn)定關(guān)系到主拱圈現(xiàn)澆施工的安全，與橋梁線性有著同等重要的意義，因此，施工過程監(jiān)測是很有必要的。通過對橋梁的變形監(jiān)測，準確掌握在主拱圈施工過程中鋼拱架的變形量，以便于及時調(diào)整分段澆筑順序及施工荷載分布，確保主拱圈施工的安全和橋梁線形。主拱圈施工必須進行混凝土澆筑過程監(jiān)測與控制，第三方監(jiān)測單位對主拱圈各階段混凝土澆筑前后進行監(jiān)測，并出具了管橋施工階段性報告，第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?。

表1 主拱圈各階段混凝土澆筑前后監(jiān)測數(shù)據(jù)

依據(jù)表1第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)及報告結(jié)論，陶家渡管橋各階段混凝土澆筑過程中，鋼拱架變形與計算基本吻合，符合設(shè)計和規(guī)范要求。

5.2 混凝土澆筑控制要點

主拱圈每段混凝土澆筑必須遵循橫向、縱向?qū)ΨQ、澆筑荷載均衡的原則，主拱圈混凝土澆筑必須兩岸同步進行，上下游對稱澆筑，確保鋼拱架受力均衡對稱。

主拱圈澆筑過程不得中斷，因故中斷最長間歇時間不得超過規(guī)范要求的時間，具體按照現(xiàn)場測定的初凝時間確定。拱腳處斜率較大部位混凝土澆筑施工中，設(shè)頂模板防護，固定在主筋上，并控制好混凝土的坍落度等各項性能指標，控制好混凝土澆筑速度，避免混凝土向外滑落。

6 實施效果

鋼拱架拆除完成，且橋梁上部結(jié)構(gòu)施工完成后，第三方監(jiān)測單位對橋梁線性進行實測，實測數(shù)據(jù)及線性圖如表2和圖2所示。

表2 完工后實測橋梁線性數(shù)據(jù)

圖2 完工后實測橋梁線形

主拱圈施工過程中，未出現(xiàn)吊裝系統(tǒng)、鋼拱架等支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和過度變形的現(xiàn)象，橋梁線形與設(shè)計線形吻合，達到了預期的混凝土澆筑效果。第三方檢測單位對橋梁實體進行了檢測，混凝土外觀光滑、橋梁線形、強度等級等各項指標均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，且已正常運行兩年，橋梁無搖晃、無位移、無裂縫，陶家渡管橋施工質(zhì)量滿足設(shè)計和使用的要求。

7 結(jié)論

鋼筋混凝土現(xiàn)澆拱橋具有跨越能力大、應(yīng)力分布均勻、整體穩(wěn)定性較好、施工條件要求低等優(yōu)點，在我國西南山區(qū)具有明顯的優(yōu)勢，得到了廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了陶家渡管橋主拱圈混凝土澆筑的主要施工技術(shù)及一些控制要點，可為其他類似水利工程的大跨徑拱橋主拱圈現(xiàn)澆施工提供一些參考。