1、大跨度拱箱施工工藝改進一、工程概況* 大橋，兩端橋頭與南北兩側的道路銜接。大橋全長 297.02m（ 20m空心板 +3×64m 上承式箱型肋式拱橋 +4× 20m空心板），橋面全寬 30m。根據原橋設計方案， 主橋上部采用凈跨 60 m的鋼筋混凝土上承式箱型肋式拱， 橫橋共設 4道箱肋（每幅橋 2 道），每道箱肋由兩片預制箱通過現澆底板濕接縫形成整體。 主橋箱型肋式拱采用工廠分段預制， 纜索安裝拱肋， 橋墩處對稱施工， 合攏后形成多孔拱 肋，然后進行現澆接縫及肋間橫系梁、拱上建筑、橋面板的施工。施工工藝復雜，施工精 度及施工控制要求較高。尤其是主橋拱箱在纜索吊裝期間，纜索

2、最大吊裝重量為35.6T ，吊裝風險較大，在每跨同時落梁期間，存在整垮垮塌的危險。經咨詢得知，加工一臺跨度 200米、吊重 40T，并能橫向移動 30 米的纜索吊機，需 要 1500萬元，并且從訂貨到交貨需要 8 個多月的時間，施工工期難以滿足要求。為降低 施工安全風險，在合同工期內完成工程施工任務， 迫切需要對現有拱肋施工工藝進行改進。二、工藝改進過程（一）方案選擇 我項目部自從承攬該橋施工任務后， 多次對該施工方案進行調研， 結合現場的實際情 況，認為原方案工藝復雜， 施工精度及施工控制較高， 主橋纜索施工期間， 施工風險很大， 存在嚴重的不安全隱患。由于此方案存在多種不利因素 , 一致認

3、為將設計方案由預制安裝 修改為滿堂支架現澆法施工， 河道中間施工改到非汛期施工。 滿堂支架搭設簡單， 架立快 捷迅速，易于調整，拱箱整體性好，對結構有利， 而且便于施工， 施工時不需要大型機械， 成本可以大大降低。（二）、拱箱現澆施工工藝：1、施工方法簡介北岸 跨、南岸跨 ，通過進占，變水上施工為陸地施工，這兩孔陸地施工 條件相對較好。 跨，由于在主河道，現在 2 號橋墩處進行導流，然后回填河道，表 面進行三七灰土處理。拱箱 施工時，先將橋位地基處理后，表面澆注 10cm混凝土，在軟 基部位增加鋼筋網片， 待混凝土強度達到設計強度后， 采用碗扣式滿堂腳手架單幅逐跨現 澆施工工藝進行施工，施工時

4、，外側模采用竹膠板（按跨長配置二套模板），內模采用膠 合板（按跨長配置二套模板） ，底模采用木模板 （按三跨長度配置） 。施工工藝流程如下：2 、施工工藝流程三、滿堂支架現澆拱箱施工方案1、河道導流澧河大橋所處的位置，河面寬度約 80 米，經我們通過當地水文局的水文資料得知， 近 20 年來，澧河水在 11 月份到來年 5 月底最大流量為 19m3/s, 根據水文資料，我們采用 斷面為 22 平米的導流明渠進行導流，然后封死河面，墊平，碾壓，修筑支架平臺。經過 現場勘察，決定利用 2號承臺，在承臺兩側各做 40 公分寬， 4米高的砼墻，內配置鋼筋 網片，做成導流明渠，導流斷面為 22 平米，滿

5、足需要。其導流斷面見下圖。2、地基處理先用推土機將表層耕質土、 有機土推平并壓實； 承臺基坑清淤后采用分層回填亞粘 土并整平壓實。原有地基整平壓實后，再在其上填筑大約30cm的黃土，并選擇最佳含水量時用振動壓路機進行輾壓， 輾壓次數不少于 3 遍，如果發現彈簧土須及時清除， 并回填 合格的砂類土或石料進行整平壓實，然后在處理好的黃土層上澆注10cm混凝土，澆注混凝土比箱寬每邊寬出 1 米。為盡量減少地基變形的影響，在承臺基坑回填好的地基上做 30cm三七灰土。為避免處理好地基受水浸泡，在兩側開挖 40×30cm的排水溝，排水溝分 段開挖形成坡度，低點開挖集水坑。 在拱角處小于 1m

6、高的下部分層用土方夯實，并用 磚進行外斷面封口。土方上面同樣澆筑 10cm 厚的混凝土墊層。3、支架安裝本支架采用“碗扣件”式滿堂腳手 架，其結構形式如下：縱向立桿間距為 90cm，橫向立桿間距除拱箱底板所對應的 位置處間距按 60cm 布置外，其余按 90cm 左右間距布置（可詳見澧河大橋拱板滿堂支架布置圖），在高度方向每間隔 0.9m 設置一排縱、橫向聯接腳手鋼管，使所有立桿 聯成整體， 為確保支架的整體穩定性， 在每三排橫向立桿和每三排縱向立桿各設置一道剪 刀撐。在地基處理好后，按照施工圖紙進行放線， 縱橋向鋪設好墊木， 便可進行支架搭設。 支架搭設好后，測量放出幾個高程控制點，然后帶線

7、，在立桿上口安裝可調頂托， 可調頂 托是用來調整支架高度和拆除模板用的，本支架使用的可調頂托可調范圍為20cm左右。腳手管安裝好后， 在可調頂托上鋪設 12*9cm 縱向方木，拱箱底模板下方的 10*6cm 方木 橫向布置，長 4m，間距為 0.4m；木枋布置好后進行拱箱底 2cm竹膠模板安裝，進行 支架預壓。4 、支架受力驗算（1）、支撐強度驗算：腹板處受力： P=P1+P2+P3+P4 底模腹板處荷載：22（按 1.4m 混凝土厚度 計劃，鋼筋混凝土的單位重為 2.6）22模板荷載：P2=200kg/m2=2KN/m 2設備及人工荷載： P3=250kg/m2=2.5KN/m 2 混凝土澆

8、筑沖擊及振搗荷載： P4=200kg/m2=2KN/m2 則有P=P1+P2+P3+P4=42.9 KN/m2（2）、立桿強度驗算：大橫桿布局 1.2m，長細比為 x=l/i=1200/15.78=76 查表可得 =0.744 則有：立桿縱向壓力容許值 N= A=0.744x489x215=78.22KN （486 為立桿的 截面積）立桿的最大壓力值 可見N >N,抗壓強度滿足要求 .另由壓桿彈性變型公式得： （按 10m計算） L=NL/EA=23.12x103x10x103/2.1x10 5x4.89x10 2=2.25mm. 壓縮變型很小。單幅箱梁每跨混凝土 326.4m3，自重約

9、 849T，按上述間距布置底座，則每跨拱箱下共 有 964根立桿，可承受 1802T的重量。故每根桿可承受 18.7KN，比值為 1802/849=2.12 ， 完全滿足施工要求。3）、縱桿 12x9 方木驗算：底模下腳手架立桿的縱向間距為 0.9m，橫向間距為 0.6m。按簡支梁受力考慮： 腹板處的受力為 P=42.9KN/m2大方的計算截面抵抗矩： W=bh2/6=9x12 2/6=216cm3 由梁正應力計算公式得3x0.9 2/10x216x106=9.65MPa< =10MPa，強度滿足要求。 由矩形梁彎曲剪應力計算公式得：3x（0.9/2）/2x9x12x10 -4=1.61

10、MPa<T=2MPa（參考一般木質 ） 由矩形梁撓度計算公式得：3 3 3E=0.1x105MPa I=bh3/12=9x123/12=12964cm34 6 -8 10Fmax=5ql46x0.94/384x1296x10-8x1.0x1010=1.7mm <F=2.25mm（F=L/400）剛度滿足要求。（4）、橫桿 10x6 方木驗算：小橫桿的間距為 0.3m，故在底板下受力為 。而大橫桿為每米 。故小橫桿受力安全。腹板處的是受力為 P=42.9KN/m2。小方的計算截面抵抗矩：2 2 2W=bh2/6=6x102/6=100cm2=ql23x0.6 2/10x100x10

11、-6=4.63MPa< =10MPa 強度滿足要求。3x（0.6/2）/2x6x10x10 -4=0.965MPa< T=2NPa（ 參 考一般木 質）E=0.1x105MPaI=bh3/12=6x10 3/12=500 cm34 6 -8 10Fmax=5ql46x0.64/384x500x10-8x1x1010=0.434mm <F=1.5mm F=l/400剛度滿足要求。以上計算公式的符號代表為：max計算截面最大彎曲正應力L 立桿間距Q作用在小橫桿上的均布荷載P作用在小橫桿上的集中荷載W小橫桿計算截面抵抗距 EI小橫桿的抗彎剛度 Fmax小橫桿計算最大撓度值 F 容許

12、撓度 鋼材強度極限值N計算軸向力E立桿的彈性模量5、支架預壓安裝模板前，要對支架進行壓 預。支架預壓的目的： a、檢查支 架的安全性，確保施工安全。 b、 消除地基非彈性變形和支架非彈 性變形的影響，有利于橋面線形控 制。預壓荷載為拱箱單位面積最 大重量的 1.2倍。本方案采用沙袋堆砌分段預壓法進行預壓。為了解支架沉降情況，在加 水預壓之前測出各測量控制點標高，測量控制點按順橋向每 5 米布置一排，每排 3個點。 在加載 50%和 100%后均要復測各控制點標高， 加載 100%預壓荷載并持荷 24 小時后要再 次復測各控制點標高，如果加載 100%后所測數據與持荷 24 小時后所測數據變化很

13、小時， 表明地基及支架已基本沉降到位， 可進行卸載， 否則還須持荷進行預壓， 直到地基及支架 沉降到位。卸載完成后， 要再次復測各控制點標高， 以便得出支架和地基的彈性變形量 （等 于卸載后標高減去持荷后所測標高） ，用總沉降量（即支架持荷后穩定沉降量）減去彈性 變形量為支架和地基的非彈性變形 （即塑性變形） 量。預壓完成后要根據預壓成果通過可 調頂托調整支架的標高。4 10mm 之間，最大非彈性變形量為經過預壓測量，得出支架預壓后總沉降量在8mm，平均非彈性變形量為 5mm 左右。6、模板安裝為保證現澆拱箱的外觀質量光潔度、 表面平整度和線形， 加快施工進度， 拱箱模板采 用竹膠板拱箱底模加

14、工時可根據拱箱線形曲線及寬度將模板分段（按順橋向每 2.44m 為一段 考慮）制作，將每一段視為直線段， 即分段用折線代替圓曲線，從而提高了模 板的使用效 率。在安裝底板時， 在大方和小方之間根據不同的角度， 采用大頭嵌棧調整。 底板接縫處， 用膠帶密封，側板采用 1.8cm 厚的竹膠板。采用對拉螺栓加支撐進行固定拱箱內模采用 2cm 膠合板，木枋橫向布置，木枋布置間距為 40cm 左右。為施工方 便，內模分塊加工成幾種型號，并確保同一類型號的模板能夠互用；加工時，將面板和木 枋通過鐵釘加工成整體，為便于內模從拱箱內取出。 內模支撐采用方木做排架，立柱支 撐在底板砼頂面上，方楞順橋向按 0.9

15、米設置一排，每排 6 根，且每排均需設置剪刀撐和 縱、橫水平撐，以增加支架的整體穩定性，防止內模脹模。 澆注砼之后，等強度達到設 計強度的 30%后方可進行拆除內模。7、鋼筋施工 底模立好后，進行拱箱鋼筋綁 扎。鋼筋安裝前進行測量放線，按設 計尺寸用墨斗在底模板上彈出混凝 土邊線，鋼筋進場后試驗員對鋼筋作 全面試驗檢查， 嚴把質量關。兩鋼筋 搭接端部應預先折向一側， 使兩接合 鋼筋軸線一致。 焊接長度不小于設計 和施工規范要求。鋼筋在加工場加工完成后， 分批 運至施工現場， 按型號進行綁扎焊接成型。先綁扎底層鋼筋， 接頭盡量在鋼筋場焊接。 鋼 筋位置進行檢驗， 合格后安裝側邊模板， 進行拱箱底

16、層混凝土澆筑。 拱箱間橫系梁鋼筋及 隔板鋼筋與箱肋鋼筋同時綁扎，混凝土同時澆筑。8、混凝土施工混凝土拌制在漯河西北郊區的金海岸混凝土拌和站集中拌制，由8m3 混凝土攪拌運輸車運輸至現場， 采用兩臺吊車吊裝吊罐澆筑。 澆筑時采用五點同時澆筑： 即從拱頂往下 左右對稱澆筑； 在兩邊 1/4 跨處從下往上左右對稱澆筑； 在兩拱腳處從下往上左右對稱澆 筑。振搗時振動器移動間距不超過作用半徑的 1.5倍，與側模應保持 50l00mm 的距離， 每一處振動完畢后應邊振動邊徐徐提出振動棒， 應避免振動棒碰撞模板、 鋼筋及其他預埋 件。澆筑過程中按規定制取混凝土標準試件，作為質量評定依據。底板澆筑完成待初凝后

17、， 立拱箱內模板， 然后按上面同樣工序澆筑腹板混凝土。 腹板 澆筑完成后， 立內頂模板，然后綁扎頂板鋼筋，預埋立柱鋼筋，按 5 點同時澆筑頂層混凝 土。混凝土澆筑溫度控制在 5 度 -15 度之間施工。砼澆筑時在拱箱 1/4點向下 1m 范圍內設置合攏段，預防拱架在受載后沉降變形對拱 箱構件造成影響。合攏段處擋板應在拱箱砼強度不小于90%后方可拆除。在拱箱砼頂板施工完成后， 最好進行合攏段砼施工。先澆筑底板砼，對施工縫鑿毛后立模板，再進行腹 板及頂板砼施工。三個預留人孔最后用高一標號的混凝土澆筑。 鋼筋焊接滿足設計要求。 每幅橋每孔施 工完成后， 不能拆除腳手架，繼續施工另一孔拱箱， 最后施工

18、中間拱箱。整個一幅拱的全 部混凝土達到設計強度的 90%時后，才能拆除每孔的腳手架，移到另一幅施工。四、主要創新點 箱拱拱肋施工工藝由預制安裝改為滿堂支架現澆施工后，具有以下特點：（一）設備投資少，經濟效益顯著。（二）滿堂支架搭設簡單，架立快捷迅速，易于調整。（三）拱箱整體性好，對結構有利。（四）現澆施工比預制安裝法工藝簡單，施工精度及施工控制較低。（五）降低各種材料用量，節約大量施工成本。（六）顯著降低施工安全風險，確保工程順利進行。五、運行情況 在漯河市澧河大橋箱拱拱肋由預制安裝改為滿堂支架現澆工藝后，施工過程安全可 靠，未出現任何事故；降低了材料用量，避免大型安裝設備投入，大幅節約施工成

19、本，確 保了工程的順利按期完成，取得了良好的經濟效益和社會效益。六、取得的效益 由下兩種方案實施效果對比表可以看出，箱拱拱肋預制安裝改為滿堂支架現澆施工后，不僅很好的解決了工程中遇到的實際難題， 確保了工程質量和安全， 而且明顯降低了 工程成本，增加工程施工效益。兩種方案實施效益比較序 號項目單 位預制安裝法滿堂支架現澆法工程量單價合計 （ 元 ）工程量單價合計（元）1箱肋鋼筋t846.45817 元 /t4923509691.55817 元 /t40224562箱肋砼3 m1896.53440 元 /m8344602045.43440 元 /m89997683吊索基礎砼3 m18003300