现浇拱桥施工工艺工法
1 前言
1.1 工艺工法概况
钢筋混凝土拱桥是中、小跨径拱桥的主要形式。满堂支架现浇法是中、小跨径拱桥拱圈施工的常用方法。
中、小跨径钢筋混凝土拱桥现浇，需要搭设支架(拱架)，进行浇注施工，具体作法是：在支架(拱架)上立模、绑扎钢筋、浇注混凝土拱圈。 1.2 工艺原理
中、小跨径钢筋混凝土拱桥拱圈现浇，需要在施工场地搭建支架，并在拱架(支架)上立模、绑扎钢筋、浇注混凝土拱圈；在拱圈上，施工拱上结构和桥面系。然后拆除拱圈支架。 2 工艺工法特点
2.1 需要大量的支架系统和一定数量的模板；
2.2 与吊装施工相比，结构也不存在多次的体系转换，结构受力计算较为方便； 2.3 采用支架施工时，需要对承载地基进行加固处理。
2.4 采用拱架施工时，地形适应能力强，但需要一定的吊装系统； 3 适用范围
在施工场地允许的情况下，跨径小于100m的钢筋混凝土拱桥都可以采用支架法现浇混凝土拱圈。 4 主要技术标准
《公路桥涵设计通用规范》JTG D60
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土 桥涵设计规范》JTG D62 《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210 《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50 5 施工方法
现浇拱桥施工一般采用支架法(见图1)或拱架法(见图2)施工。支架法施工时，应预先对施工场地的地基进行加固处理，然后再搭建支架系统，预压消除塑性变形
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之后，再架设模板、绑扎钢筋、浇注混凝土拱圈。而拱架法施工的场地适应性更强，拱架只需在其拱脚处设置基础，这使得拱架法可以应用于河流、深谷等施工条件下。随着跨径的增大，拱架的稳定性会快速下降，所以拱架法不能用于大跨径拱桥施工，其经济性会大幅降低。
图1 支架法拱圈施工
图2 拱架法拱圈施工
6 工艺流程及操作要点
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采用现浇拱桥施工，应先计算出主拱圈、模板及施工人员机具荷载等，根据现场的实际情况，设计出相应的支架或拱架。支架施工时，在地基处理后，搭设支架系统，并进行堆载预压，设置模板，绑扎钢筋，分段浇注混凝土。采用拱架做临时支撑时，需要吊装系统架设拱架，再在拱架上完成后续的主拱施工。主拱圈完成后，拆除支架，进行上部结构和桥面系的施工。 6.1 施工工艺流程
拱圈及施工荷载估算 支架法 拱架法 地基处理 制作拱架支撑、搭设吊装系统 支架搭设 架设拱架 堆载预压 扣索稳定拱架 立模板、绑扎钢筋 立模板、绑扎钢筋 分段混凝土浇注 分段混凝土浇注 拆除支架、卸载 调整拱架 拱上结构施工 拱上结构施工
图3 现浇拱桥施工流程图
6.2 操作要点
6.2.1 地基处理
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1 原地基检测
参照施工设计图中的水文和地质资料，进行现场核对，如有疑问，采取可靠手段对水深、流速进行实测，对地基土进行检测。地基承载力较低时，务必对支架地基做强化处理。
2 制订处理方案
根据核实的水文和地质资料，选择合适的处理方案，一般的方案有： 1)水中方案。
打钢管桩，作为支架墩柱基础。 2)陆地方案。 (1)满堂支架
原地面承载力满足设计要求：清除草皮→挖台阶（斜坡地段）→原地面夯实→垫分配方木。
原地面承载力不满足设计要求：用砂或石粉或水泥土按计算厚度、宽度进行换填并压实→检测承载力满足设计要求→垫分配方木。
(3)拱架
制式器材拼装拱架：结合拱桥拱座设立拱架支承座，以抵抗竖直和水平分力，可设计为三铰、两铰或无铰拱架。拱架支承座受竖直、水平力较大，其卸架设备必须进行设计。
6.2.2 支架(拱架)搭设 1 支架(拱架)材料选用
根据结构荷载和工程位置、条件、供料来源，可选用竹、木、钢管和各种制式器材作为支架、拱架用材。
2 支架(拱架)设计与检算
依据建桥材料、跨径大小、结构荷载、桥址环境等进行支架(拱架)施工设计，对结构进行受力分析，对模板、拱盔、横梁木、支架(拱架)各杆件受力进行强度、挠度、稳定性检算，要求所设计的支架结构合理，计算正确，便于拆装。
3 支架(拱架)搭设
支架(拱架)搭设前必须准确放线，调整标高，确保支架(拱架)位置准确。
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严格按施工设计、各种制式器材要求进行支架(拱架)搭设。
其要求是：地基处理检测合格；基础稳固、支垫平稳；杆件平直，且在使用合格范围之内；连接件合格、数目齐全、紧固；各种构件使用正确，设置齐全，其整体纵、横向稳定性好。
4 支架(拱架)检查与验收
1)支架搭设前对地基、基础进行检查，对存在问题经过处理复验合格，签字认可。
2)对材料进行检查、验收，不合格的材料不予验收且不得混用在结构上。 3)搭设过程检查是否按设计尺寸搭设，是否正确使用各种杆件，连接件是否齐全、紧固，是否有不合格的杆件，杆件有无遗漏，安全设施是否合格、完善。
4)支架搭设完毕，按设计拟定检查项目、达到标准、允许误差限值进行列表，逐项对照检查、评定，合格验收后，方可转入下道工序施工。
6.2.2支(拱)架预压
根据设计文件及规范要求，临时支架或拱架需在混凝土施工之前进行模拟加载试验，检验支架各部分的承载能力及受力变形情况。临时支架的下沉量及弹性、塑性变形采用高精度水准仪测量。通过临时支架的挠度变形情况，对支架的安全性进行综合评价，同时确定立模标高。加载过程分别按设计荷载的50％、100％、120％三种工况进行加载试验。
6.2.3模板工程
拱肋施工前，应严格按照结构尺寸要求控制顶面分配梁的标高，模型安装时应精确测量定位后进行锁定。为保证梁体的外观质量，模板的板面要求要平整、必须严格打磨干净并保证有一定的光洁度，严密不漏浆，保证混凝土表面的美观。底模的高度调节及卸架可采用杂木楔，还应按设计要求设好预拱度。木楔高度调节好后，应将两块木楔用钉子连接，以防止木楔脱落。
侧模可采用对拉螺杆加以固定，以保证混凝土浇注时不发生涨模。模型安装完成后必须经过技术人员、测量人员和技术负责等验收合格，保证构件几何尺寸、坐标均满足设计及规范要求后方可浇注混凝土。
6.2.4 钢筋工程
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钢筋的制作应严格按照设计图和规范施工。安装钢筋时同时安装拱上结构的预埋钢筋等。
6.2.5 混凝土工程
混凝土浇注时设专人进行混凝土振捣。采用插人式振动器，移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模应保持50～100 mm距离，插人下层混凝士50～100mm，每处振动应垂直、自然地插入混凝土中，该处振捣完毕后应边振动边慢慢拔出振动棒，应避免振动棒碰撞模板、钢筋和其他预埋件。每一振动部位，必须振动到该处混凝土密实为止，一般以混凝土不再下沉及冒泡、表面呈现平坦、泛浆为止。
设专人进行混凝土养护，混凝土浇注完毕后采用草帘、麻袋等对混凝土外表面进行覆盖，浇注后8h左右开始对混凝土进行洒水养生，并随时保持混凝土表面湿润，养生时间不得少于14d。
6.2.6待混凝土强度满足设计要求后，拆除支架（拱架），拆除时注意安全，防止落物伤人。最后施工拱上结构，拱上结构施工详见第七章7.3 拱上结构施工工艺工法。 7 劳动力组织
支架或拱架法施工拱圈，在人员和设备上都有一定的区别，支架法施工人员需求如表1，拱架法施工人员需求如表2。
表1 支架施工拱圈劳动力表（单个工作面）
序号 1 2 3 4 作业组 技术组 支架组 钢筋组 模型组 主要作业内容 施工、技术指导 支架架设及预压 钢筋加工、制作 模型加工、安装及混凝土施工 总人数 表2 拱架施工拱圈劳动力表 序号 1 作业组 技术组 主要作业内容 施工、技术指导 人 数 3 人数 3 10 20 20 53 6
2 3 4 5 吊装组 支架组 钢筋组 模型组 吊装拱架及材料 拼装拱架并调索 钢筋加工、制作 模型加工、安装及混凝土施工 总人数 5 10 20 20 58 8 主要机具设备 现浇拱圈施工所需的机具设备量主要取决于不间断完成整个施工工艺流程所需要的机械设备数量，支架法施工机具设备需求如表3，拱架法施工机具设备需求如表4。
表3 支架法拱肋现浇施工机械设备表
序号 1 2 3 4 5 6 设备名称 汽车吊 泵车 拌合站 混凝土运输车 全站仪 混凝土施工设备 表4 拱架法拱肋现浇施工机械设备表
序号 1 2 3 4 5 6 设备名称 汽车吊 泵车 拌合站 混凝土运输车 卷扬机 全站仪 单位 台 辆 套 辆 台 台 数量 2 1 1 2 3 1 单位 台 辆 套 辆 台 套 数量 2 1 1 2 1 9 质量控制
9.1 易出现的质量问题
9.1.1支架（拱架）在施工过程中发生了变形，使主拱与设计线形不符。 9.1.2分段浇注拱圈时，先前浇注的拱圈受到较大荷载而出现开裂现象。 9.1.3工程结构外形不顺直，表面粗糙，混凝土表面有气泡。 9.2 保证措施
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9.2.1施工之前严格计算支架（拱架）在施工过程中的变形和位移，做出相应的调整方案，以避免施工过程中拱圈标高的错误。
9.2.2分段浇注施工前，应考虑各段浇注的混凝土的受力情况，避免开裂。 9.2.3所有操作必须遵循前述各工序要点进行，全员、全过程控制，上道工序不达标，下道工序不施工。
9.2.4混凝土浇筑过程中加强混凝土振捣。 10 安全措施
10.1 主要安全风险分析
10.1.1现浇拱桥施工中，全部处于高空作业，支架的完整性与安全性对整体安全具有决定性的影响，应该经常检查支架的稳定性。
10.1.2在混凝土浇筑过程中，物品掉落造成支架下方遭受物品打击。 10.2 保证措施
10.2.1每班开工前检查各种安全设施是否处于完好状态，防护人员是否到岗。 10.2.2各工种必须按相应操作规程，按章操作，不得违规作业。 10.2.3拱桥施工，搭设拱架(支架)，架上作业，需按高空作业组织施工。 10.2.4作业人员必须穿戴防护用品，邻岗之间相互照应。 10.2.5作业场所悬挂安全警示牌。 11 环保措施
建立健全环境保护及水土保持管理体系，成立以项目经理为组长，环水保管理领导小组。建立各职能部门和各施工作业队为责任主体的环境保护及水土保持保障体系，负责本标段的环境保护及水土保持管理工作。
严格按照国家《环境保》和《水土保持法》落实“三同时”，在认真开展环境保护及水土保持的宣传教育工作。制定详细的环境保护措施(包括水土流失、水污染，避免人为恶化环境等)，从思想、组织、过程、检查、效果、目标、经济七个方面控制环保工作，实现总体环保目标。 12 应用实例 12.1 工程简介
许沟特大桥位于洛三高速公路K49+750处，义马市郊，常窑水库下游，跨越许
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沟。桥面设计宽度为2×(净11+2×0.5m墙式护栏)，桥面纵向坡度2%，横向坡度2%。桥孔布置自东向西为9×20m+220m+4×20m，全长493.14m，主孔为等截面悬链线箱形无铰拱，截面为三室箱，拱轴系数为m=1.543，净跨径L=220m，净矢高为40m。拱上建筑高度为13～17.5m先张法预应力混凝土空心板梁及双柱式排架立柱，柱间设置横向联系，东西引桥为20m预应力混凝土空心板梁，桥面连续，下部为双柱式墩台，基础为钻孔灌注嵌岩桩。 12.2 施工情况
主拱圈采用有支架现浇施工。支架采用军用墩、梁结合万能杆件及碗扣式支架，支架落于混凝土临时支墩上，为调节拱肋标高及脱架方便，碗扣式支架设置可调托撑。拱座按照大体积混凝土浇注，左右两幅分开浇注。拱肋分段分层浇注，拱脚合拢。支架形式采用梁柱式复合体系，其结构为明挖现浇混凝土临时支墩，其中有军用墩和万能杆件边支架，军用墩间采用万能杆件拼组的横系梁连接，墩上架设军用梁，拱部利用碗扣式支架调整成拱形，拱架卸落利用碗扣式支架顶的可调托撑完成。 12.3 工程结果评价
许沟特大桥的建设是一次利用支架系统现浇混凝土拱圈的施工实践。施工过程中成功的解决了支架的刚度、支架线形调整、支架卸落、拱脚混凝土防开裂等技术问题。施工中积累了不少经验，总结出一套经济可行、技术先进、的施工方案、方法及工艺，实现了一定的技术储备，为同类型桥梁施工积攒了经验。
在施工过程中不断优化施工方案，节省施工的投入。根据其实际场地条件，相比吊装施工，支架施工方法显得更为方便，也减少了施工工序。 12.4 建设效果及施工图片
图4支架整体布置 图5 支架底部
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图6 支架调高段
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