1、大跨度鋼筋混凝土拱橋施工工法1、前言隨著我國公路事業的高速發展，箱形拱橋工量少、自重輕、截面合理，近年來在大跨度鋼筋砼拱橋中被廣泛應用。我公司先后承建了陜西省境內的包（頭）茂（名）高速公路毛壩至陜川界MC4合同段，渝（重慶）昆（明）高速公路云南省境內的水富至麻柳灣23合同段等工程項目，均包括大跨度鋼筋混凝土拱橋結構。其中水富至麻柳灣23合同段在施工中大力開展科技攻關，不斷完善施工工藝，成功的解決了主拱圈下部原地面基礎處理和下沉；扣件鋼管拼裝滿堂式拱架的搭設方法和要求；支撐主拱圈底模的1-80 米弧形桿件的材料選擇與制作；主拱圈加載程序和下部支撐卸載程序；主拱圈間隔槽的預留位置；合攏溫度的選擇；

2、混凝土分段和澆注順序；拱上運輸系統的布置；消除拱架形、控制主拱圈變形等關鍵技術難題，本工法是在總結上述成功經驗的基礎上形成的。 2、工法特點 公路工程大跨度鋼筋混凝土拱橋，近年來的橋跨已經發展到140m現代橋梁,它是集橋梁結構學、結構力學、地質結構學與材料科學等技術為一體，具有很高的技術含量和遠景發展。大跨度鋼筋混凝土拱橋具有以下特點：2.1 對原地面進行處理后采用滿堂支架系統克服了傳統的土牛胎易產生不均勻沉降導致支架下沉引起主拱圈變形開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變形，保證了施工質量。 2. 2 支撐體系和模板系統位于穩固的地基上，安全系數高，不易下沉，結構受力

3、合理，支架、模板安裝拆卸方便，操作簡單，支架和模板適用范圍廣，可再利用。 2.3. 拱圈采用鋼筋砼分段現澆，整體性強，結構輕盈，自重小，線性美觀，減少了砼用量，節約了投資。 2.4. 施工工藝完善、簡便，可操作性強，降低勞動強度，便于推廣。 2.5.施工速度、施工質量容易得到保證。 3、適用范圍 本工法適用于公路大跨度鋼筋混凝土箱形拱橋采用現澆的主拱圈，適合拱圈下部為水流不大的山谷、溝壑、坑洼、平地、河流，跨度50140m的鋼筋混凝土拱橋施工。 4.工藝原理大跨度鋼筋混凝土拱橋設計理念先進，施工技術成熟，具有廣闊的市場前景。通過混凝土原材料把關、配合比選定、埋設循環水管、混凝土攪拌、運輸、澆注

4、過程的控制，以及后期通過混凝土養護、控制水溫以降低混凝土內外溫差，防止大體積混凝土出現裂縫，保證大體積混凝土施工質量。5、施工工藝 5.1 拱架地基處理 將跨徑范圍左右共寬13m投影面下的溝槽表層植被、浮土與挖基傾倒土全部清除后，縱橫方向挖成錯臺，橫向靠近兩橋臺處尤其近1號臺處的自然坡度大，依土質和風化巖石層的具體情況分別處理為不同寬度及外坡的錯臺，清除錯臺廢方。順橋向左側拱架支承面的外緣，施作一漿砌片石擋土墻, 砂漿標號M7.5.基礎處理深度依地質情況而定，但不宜小于0.5m。擋墻頂寬0.8m，外坡直立，內側背坡依擋墻高度定為1:0.3。擋墻高度在24 m。橫向也依此作成階梯形擋墻。墻背回填

5、用無有機質的天然土，分層用振動沖擊夯夯實，每層松鋪厚度控制在15cm，填筑至墻頂。壓實度不低于 90%以上。每臺階寬度為立桿橫向間距0.75米的倍數。 靠近兩橋臺斜坡地段立桿的底端,用漿砌片石小擋墻作基礎，基礎頂面澆注58 cm厚的C20 砼墊層，上面鋪方木，之上立架。跨中已填平的縱向30 多米長范圍采用1.0m1.2m孔徑的C15片石 砼樁基礎，共13根樁，樁底挖至原地面以下1.5m即可，樁身長度不等 根據覆蓋層厚度在37米深范圍內，樁頂以上預埋12螺紋鋼并滿鋪8鋼筋網，網格間距12cm，然后采用20cm厚、C20 砼滿鋪，作為找平和持力層，橫向在每排鋼管下鋪設15cm15cm方木，以增大承

6、壓面，減小壓強，增大基礎剛度，減小地基沉降。其余高度相對較小的立桿基礎可以用砼獨立條形基礎。 5.2 拱架搭設 設計采用拱架現澆進行主拱圈施工，拱下橫坡很陡，近1：1，跨中前后縱向30 多米長范圍經回填夯實后，拱頂處拱腹至溝心高差為29米。5.2.1 拱架方案選擇 橋位前后區域山坡陡峭，無平坦地形，施工場地僅能沿路線作帶狀布置，為保持道路通行，難以設置吊裝系統，難采用拱式鋼拱架進行拱圈施工。 近年來，公路橋梁施工中，成功地將房建施工用的鋼管腳手架移植過來，已有不少先例，有資料表明，以此修建的橋跨已經發展到110m，拱架高度30 m，不僅在陸地上，在水深7m左右的河流中也可使用扣件式鋼管腳手架。

7、這些先例表明，采用建筑腳手架扣件鋼管作橋梁拱架與傳統拱架比較有不少技術經濟上的優勢。與木拱架比較，其剛度好、 形小并能節約大量木材。因此本橋選定用扣件鋼管拼裝滿堂式拱架的施工方案。 5.2.2 拱架布置 設計采用在拱架上組裝并現澆箱形截面拱圈的工藝施工，這是一種預制與現澆相結合的施工方法，拱架只需承擔部分拱圈的重量與施工荷載，待預制件組拼與現澆部分拱圈結合成拱以后，拱架僅承擔后續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，因而可以減輕拱架荷載，有利于拱架受力和控制。 拱架由立桿、縱桿(順橋水平方向)，橫桿(橫橋水平面)，拱頂小橫桿，縱向斜桿，橫向斜桿，主拱圈弧形桿等幾種類型

8、的桿件由扣件聯結并輔助點焊及綁扎，共同組成空間框架結構。拱架立桿承受主拱圈第一施工階段的荷載包括預制與現澆部分的砼和鋼筋重量、施工臨時荷載，縱橫向水平桿與斜向剪力桿起穩定立桿的作用。施工期間拱架需承受的總重（計算過程略）：預制部分+現澆部分+施工荷載=562.6t，在滿足拱架整體穩定性的前提下經計算確定：立桿間距：縱向0.9m,橫向0.75m；根據經驗，并查閱有關資料，每層縱橫桿之間的垂直間距取用1.3m。5.2.3 拱架搭設和拱盔形成 拱架搭設之前,首先對原地面布設點進行操平，作為地面標高初始值，并做好記錄，待拱架搭設完畢后，用水準儀測出地面在承受拱架荷載下的相應標高，二者之差便是原地面下沉

9、值，并以此分析判斷地面下沉的原因，制定出相應的對策，以便進行處理。然后測量放線確定拱架位置，在預先處理好的全跨基礎頂面測設出線路中線，每排縱橫向立桿的具體里程和位置橫向立桿間距為0.75m，縱向立桿間距0.9米，每排橫向立桿下面鋪設厚15cm15cm 的方木，在方木上按照設計好的間距定出每根立桿的位置，每根立桿底部在方木上支墊5mm 厚的對契子，之后搭設滿堂腳手架。鋼管直徑為47cm，壁厚3mm。6m長/根，各個方向的鋼管接長后均在同一軸線上，鋼管接頭必須采用配套的專用標準扣件。搭架順序為：橫向立桿橫向橫桿縱向立桿縱向橫桿 立桿、橫桿接長形成空間框架結構。每根立桿的頂部標高（加上預拱度和沉降值

10、:本橋考慮主拱圈撓度形、拱架壓縮形和地基沉降三個因素，預留變形量按14cm考慮）采用預先計算好的高程值用水準儀操平控制（計入預拱度的拱腹高程即：正拱高程換算成斜置高程同一垂直方向的立桿頂部高程弧形管高鋼模高；注：弧形鋼管高和鋼模高不是水平放置，而是該處坐標按設計拱腹線斜置后的高，坐標中間點內插），橫向同一排每根橫向立桿的頂部標高值相同 每根立桿頂部按計算高程用氣割燒割成凹弧形，凹槽弧度和縱向鋼管外弧相同），縱向每一排立桿頂部便形成了標準的且和主拱圈弧度相一致的弧形。在每排縱向立桿頂部凹弧內采用和滿堂架相同的鋼管點焊制作縱向拱盔弧形桿，全橋共需弧形桿14 排，每排80 多米長，弧形桿采用每根6m

11、長的鋼管相連接，接頭內插2根12和1根16螺紋鋼形成的鋼筋束，鋼管接頭預留23mm 縫隙，將接頭全部焊接，安裝時盡量將接頭放置于立桿頂部凹槽內，所有凹槽內的弧形桿和立桿均須點焊牢固。至此，縱向弧形桿在拱架上縱向立桿頂部可現場彎制成型，彎制弧形桿之前，首先要對拱圈放大樣，按設計80 米長拱跨等比例放樣，選擇一塊平整寬敞的砼場地，按照設計給出的主拱圈縱橫坐標加上預拱度值將水平和斜置拱軸線及拱弧線精確放出，實際量取弧長、弦長等數值與理論值進行比較，確保正確后再在拱架上實際放樣制作弧形桿，斜置拱軸線等分48 份后，兩橋臺拱腳連線上各等分點在鉛垂方向至立桿頂部凹槽底的高度可實際量取；立桿頂部凹槽底至拱盔

12、鋼模板頂部在鉛垂方向的高度也可實際量取，弧形桿上部的所有荷載直接傳遞到每根立桿頂部并通過整體框架均勻傳遞到原地面。拱盔鋼管弧形桿頂部直接鋪設1.5m長0.3m 寬的標準鋼模板，鋼模板橫向安放，橫向每排模板為7塊，10.5m寬，模板下部用U 形卡連接成幾塊整體，為消除鋼模板因溫差而變形，在拱頂1/4 和3/4 處橫向采用共3 排木模板，為防止鋼模板微動和受力凸起，在鋼模板下部用鐵絲間隔將鋼模板和頂部弧形桿綁扎牢固。鋼管弧形桿上滿鋪的所有鋼模板就是主拱圈底模。所有底模可以無縫結合，利用9m寬拱圈底模外左右兩側各1.5m寬作為人行道，人行道路面采用舊鋼模或木板均可，人行道外邊緣采用和滿堂架相同的材料

13、搭設欄桿，以保證施工人員安全。之后進行主拱架右側兩個支撐架的搭設、布置和固定四道攬風繩。5.2.4 拱架浪風布置 浪風是保證拱架穩定的重要設施，本橋所處位置，風力較大，滿堂式拱架阻風面積較大，浪風的作用尤顯重要。設置兩組浪風纜索，每組各2 根，分別系于3/8 與5/8L 處。2 根纜索平面呈八字形布置，用28 鋼絲繩。纜索系于靠近拱頂處，用大包圍方式與拱架全寬連接，各局部用滑車緊系后卡死，右側的4 個死頭分別系于地錨上。施工中根據風力與纜索張力變化、拱架橫向穩定情況可適時調整風纜的松緊程度。為保證拱架因風力作用而向右側傾覆的穩定性，采用橫系框架式勁性支撐，與拱架連接，水平或斜向布置，其平面與橋

14、軸垂直，位置同樣在3/8 與5/8L 處。如地形 制需要斜置時，框架的軸線與水平方向的夾角不宜超過30度。框架截面為1.5m1.5m，用鋼管與扣件拼裝，左側與拱架連接，右側支撐于圬工基礎上，中部設垂直支撐架承受自身重量。橫系框架式勁性支撐用來支撐拱架防止向右側傾斜，攬風繩則拉住拱架防止拱架向左側傾斜，二者共同作用可有效的防止拱架在風力作用下左右傾斜。5.2.5 拱架預壓 拱架搭設完成，經過預壓，可消除部分變形，再進行箱拱現澆部分施工（預壓前在拱架頂部鋼模板上布設沉降觀測點，并進行初始值觀測，預壓完成后再行觀測，卸荷后再次觀測）。預壓采用已經預制好的橫隔板及腹板另加沙袋，按加荷程序在放好樣的拱盔

15、上依次順序就位，可按拱上設計荷載同時預壓兩個拱箱，預壓兩天后繼續預壓另外兩個拱箱，直至6個拱箱全部壓完。預壓后拱架已經消除了部分變形，基本穩定。預壓完的拱箱底模上用C40砼墊塊對橫隔板和腹板墊隔，然后在拱架上進行組裝，先將腹板、橫隔板伸出的鋼筋與底板鋼筋焊接固定，待全部預制件組裝完后，綁扎組裝接頭鋼筋，立組裝接頭模板，再澆筑組裝接頭與拱箱底板砼。然后立邊箱模板，澆注邊箱。合攏成拱并達到設計強度70%以后，可以形成部分拱架作用。再施作主拱圈其余部分。5.3 主拱圈施工：（主拱圈施工工藝流程圖附后） 安裝拱段的端模、側模并加固分段安裝拱段主拱箱鋼筋澆注混凝土混凝土養生支架應力應變監測間隔槽混凝土澆

16、注成型監測卸落拱架拱圈應力應變監測拱圈施工工藝流程5.3.1底模上放樣：在底模上放出線路中線，將底板每道縱向鋼筋位置和1/8、2/8、7/8跨度橫向法線位置彈上墨線，以此線作為底板縱向鋼筋、橫向鋼筋、縱向腹板，每排橫隔板位置定位的基準。5.3.2鋼筋綁扎：底板縱向鋼筋和橫向鋼筋上架按設計位置綁扎固定就位，并在全橋預留4 個間隔縫，間隔縫位置留在和中箱現澆腹板調節段相同的地方，拱頂左側兩條、右側兩條，從拱腳向拱頂方向，6 塊預制腹板一條間隔縫；間隔縫全橋橫向貫通只對底板、頂板而言，間隔縫寬20 cm左右。 5.3.3預制件組裝：采用在兩個橋臺頂部預先安裝好的簡易索塔水平天線運輸系統將預制好的腹板

17、橫隔板水平運輸上架就位，用C40 細石砼墊塊對腹板和橫隔板進行支墊，調整好預制件位置和間距，對腹板和橫隔板分單元進行臨時支撐和穩固，將調整好的預制件底部預留出的鋼筋和底板鋼筋焊接固定。預壓步驟：拱頂拱腳段1/4段，預制件的加載順序為先中間后兩側，左右對稱。逐箱進行組裝固定直至所有預制件組裝完畢；綁扎拱腳加強段的鋼筋，點焊或綁扎組裝接頭鋼筋。5.3.4拱腳加強段、現澆腹板和組裝接頭施工：立拱腳加強段模板、現澆腹板模板和組裝接頭模板；之后開始澆注立好模板部位的砼，澆注順序按規范規定的加載原則進行，即：每列從拱腳向跨中方向進行，每列左右對稱，至拱頂合攏，形成拱片，然后綁扎邊腹板鋼筋，立好邊腹板模板，

18、待組裝接頭砼強度達到50設計強度后進行底板和邊腹板砼澆注。5.3.5按加載程序澆注拱圈底板砼：根據檢算結論，澆注順序縱向應從拱腳向拱頂對稱進行，橫向應先中間后兩側左右對稱，連續澆注 （注意預留間隔縫）。底板砼強度達到5Mp 時澆注邊腹板。5.3.6間隔縫砼施工：底板砼澆注完后及時進行養生，待底板砼（除間隔縫部分）強度達到設計強度的 50時，澆注底板間隔縫砼，其灌筑順序應先灌筑靠近拱腳處的兩側間隔縫，次為靠近拱頂的兩條間隔縫，全跨要對稱澆注間隔縫，灌注溫度按設計合攏溫度。本橋主拱圈合攏溫度采用當地年平均氣溫1522，合攏時間溫度在6 月中旬晚間為宜，至此全拱合攏。5.3.7縱縫砼施工：待間隔縫底

19、板砼強度達到75時進行拱箱縱縫砼澆注，縱縫上部預留20cm 高，以后和頂板砼同時澆注，以增加整體連接性，澆注縱縫時上部要預埋橫墻底梁U 形鋼筋。同時做好養生工作。5.3.8拱圈頂板施工：按拱腳、拱頂分段立頂板底模，綁扎頂板鋼筋，分段按和底板相同的分段方式和澆注順序澆注頂板砼（在砼中加入適量早強劑以提前達到設計強度），分段拆模，分段支模，分段澆注。合攏處的頂板底模（木模）是無法取出的，留在拱箱中不取。5.3.9拱架拆除順序： 現場技術人員負責對大橋在拆除拱架期間的位移和沉降進行觀測，配備兩臺水平儀，一臺經緯儀，對每天的觀測要詳細認真記錄，當場簽字，得出結論及時提供給主管技術人員和現場結構監理工程

20、師。拆前測一次，拱架永久脫離拱圈后測一次，拆架期間每天觀測不少于3 次，根據檢算結果，主拱圈拱頂最大計算下撓度為2.7cm。從底部跨中位置同時橫向全寬向兩拱腳沿縱向方向間隔一排切割一排進行切割，跨中位置切割1cm高度，向兩拱腳按線形比例計算的高度切割，之后再從跨中向兩拱腳方向按上述高度對稱割除剩余的一半。切割前必須提前在每排鋼管下部用粉筆劃線標出每排鋼管需割除的高度，以便操作人員準確控制割除的高度。完成第一循環后經過35 小時的穩固期，然后進行第二循環，順序以及割除高度和第一循環完全相同，完成第二循環后根據觀測結果如拱圈還在下沉再重復第一循環，如未下沉就將拱架完全拆除。主拱圈滿堂架拆除速度慢將

21、對主拱圈受力不利，為此要求施工隊至少達到4 個切割槍，四名以上切割人員同時展開，以提高拱架拆除速度。6、機具設備 （見表1） 表1 機具設備 序號項目機具設備名稱規格單位數量1混凝土作業強制式攪拌機500L臺22插入式振動器HZ6X-50臺83鋼筋作業鋼筋切斷機CQ40臺14鋼筋調直機TQ4/4臺15鋼筋彎曲機CW40臺16電焊機BX3-500臺87纜索簡易索塔槽鋼拼裝個28電動卷揚機30KN、20KN臺49天線滑車自制個110鋼絲繩（牽引、升降索）14mmm40011鋼絲繩（承重索）22mmm25012鋼絲繩卡子Y7-22個2013鋼絲繩卡子Y4-12個2014量測儀器全站儀拓普康套115水

22、準儀蔡司010B臺116塔尺個217支架安裝倒鏈100KN個47、質量控制標準 本橋通過對主拱圈撓度 形、拱架壓縮 形和地基沉降的控制，達到主拱圈軸線與設計懸鏈線最大程度的吻合。具體控制標準見表3：表2 現澆拱圈的質量檢測標準表拱肋間距5檢查項目規定值或允許偏差（mm）混凝土強度（Mpa）在合格標準內軸線偏位（板拱）10內弧線偏離設計弧線+L/1500斷面尺寸高度+5頂底腹板厚+10.0 控制原地面下沉是關鍵，因此在處理原地面時必須確保整個支撐體系位于牢固的地基上面，地基加固針對不同的地質情況可采用壓路機壓實、增加挖孔灌注樁、澆筑鋼筋砼面板等方法。 8、安全措施 除嚴格遵守國家相關安全技術規程

23、外，本項目還根據本工程特點制定各項安全措施，包括雨季防汛安全措施，橋梁施工高空作業安全措施，交通安全措施及施工現場安全管理辦法、安全操作規程、治安、保衛、消防措施；建立安全檢查落實制度，經常定時召開安全例會，會前布置，會后檢查落實，做到超前控制，定期和不定期開展安全評比工作，查違章、查隱患、查措施、抓落實、樹立典型，使安全工作長抓不懈。 9.環保措施采用該成果施工對地形破壞程度小，防止了水土流失，有利于當地環境保護，具有較好的社會效益。10、效益分析 該主拱圈由我單位獨立施工，由于在材料、工藝、技術、程序上都得到了有效的保證，主拱圈無論在幾何尺寸、結構強度和外觀質量上都一次成優，受到業主的好評

24、，取得了良好的社會效益。11.資源節約采用建筑腳手架扣件鋼管作橋梁拱架與傳統拱架比較有不少技術經濟上的優勢。節約大量木材，且部分附屬配套設施可以循環利用。12、工程實例 位于四川省瀘定縣境內的國道318 線甘孜境段公路改造工程合同段滴水巖大橋為1-80m 懸鏈線鋼筋混凝土箱形拱橋，起訖里程為K2769+327.4K2769+437.4，凈跨80m，全長110m，拱圈厚度1.4m，寬8.96m，矢跨比1/6。拱上結構為空腹式，全跨共設了8 孔腹拱，腹拱圈為等截面圓弧拱，凈跨5.5m，橫墻厚度0.8m。1#橋臺為重力式形橋臺，基礎為明挖擴大基礎。0#橋臺下部為明挖擴大基礎，拱座以上臺身為引橋式橋臺,引橋為1-13m預應力空心板橋，設計荷載：汽車20 級，掛車100。2002年8 月22 日開始處理腳手架基礎，到2003年8 月18 日主拱圈合攏。采用本工法施工，施工質量評定為優良，受到業主及監理單位的好評，積累了大跨度鋼筋混凝土拱橋施工經驗，對類似工程的施工有一定的指導作用。