拱圈施工方案

1湖北省秭归县干法水泥厂道路河西段夹石冲大桥拱圈施工方案中国第一冶金建设有限公司湖北夹石冲大桥项目经理部2007年4月27日2拱箱施工方案一、工程概况本桥拱圈为净跨径L0＝80m、矢跨比f0/L0=1/7、拱轴系数m＝1.765的等截面悬链线无铰箱型拱。拱箱为单箱五室结构，高1.5m，总宽7.42m。拱圈横向由5室箱组成，拱箱底板厚0.12m，边腹板厚0.255m，中腹板厚0.25m，横隔厚0.2m，顶板采用微弯板，中间厚0.12m，两侧厚0.2m。拱圈为C40钢筋混凝土，采用搭设支架现浇。拱圈要求分段分环对称浇筑，在纵、横向都必须对称浇筑。拱圈沿纵向分5段对称浇筑，分段浇筑顺序为Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段。拱圈分段浇筑完成且强度≥75％设计强度和结合面严格按施工缝处理验收后，浇筑间隔槽混凝土，间隔槽浇筑顺序为A→B→C（最后在拱脚合龙），施工封拱合龙温度应符合设计要求，合龙温度为10～15℃，亦不低于8℃。其主要工程数量为：C40混凝土：433m3C30混凝土：1470m3Ⅰ级钢筋：62tⅡ级钢筋:151t二、施工顺序拱圈施工顺序为：拱架基础施工→拱架搭设→底模铺设→拱架预压→底板、腹板、横隔板钢筋制作、安装→腹板、横隔板模板安装→底板、腹板、横隔板混凝土分5段对称浇筑（Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段）→拆模、养护→顶板模板安装→顶板（包括拱上垫梁）钢筋制作、安装→拱上垫梁模板安装→顶板（包括拱上垫梁）混凝土分5段对称浇筑（Ⅰ段→Ⅱ段→Ⅲ段）→拆模、养护→养护混凝土至100％设计强度→拱架卸落。详细施工顺序见《拱圈施工顺序图》。三、施工现场总体布置1、在0号台后的路基上布设一个料场、拌和场、水池，并配置JDY500拌和机1台，负责结构混凝土的拌制。2、在桥位左侧靠4号拱座布设钢筋制作场。详细布置情况见《施工总体平面布置图》。3四、施工测量在开工前完成对平面控制点和高程控制点的复测、加密工作并经报批后投入使用。在拱圈施工过程中主要完成以下测量工作：1、在拱圈施工前对拱座及预埋钢筋位置、高程进行复核；2、拱架基础垫层混凝土标高控制，在垫层混凝土上进行支架排位放样；3、拱架每排（层）高程、垂直度及顶面高程控制；4、拱架顶部小横杆高程控制；5、拱圈底模高程、平面位置控制及在底模上进行1：1拱圈放样；6、拱架预压的相关测量；7、拱圈混凝土浇筑分界线高程测量控制；8、拱圈顶板底模、拱上垫梁放样及高程测量；9、拱圈浇筑过程中的监控量测；10、拱架卸落的监控量测；11、排架施工完成、桥面板安装完成及桥面系施工完成后拱圈的高程测量。五、施工准备进行钢筋制作场地、模板制作场地的布设。清理、整平、硬化场地，搭设料棚，布置施工机械，如钢筋对焊机、弯曲机、切断机、电锯、刨床等。材料应堆放整齐，不同的材料设标志分别堆放。钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆存，且立牌以便于识别。钢筋应储存于料棚中地面以上0.5m的支承上，并应保护它不受机械损伤及由于暴露于大气而产生锈蚀和表面破损。六、拱架基础施工拱架置于开挖后的新鲜岩层上。基底岩层为砂质泥岩，其天然单轴极限抗压强度为17MPa，饱和单轴极限抗压强度为8.9MPa，容许承载力0.9MPa。岩石强度较好，岩层层位稳定，岩性均匀，工程地质条件好。开挖完成后，及时清除其表面松动岩石并清扫干净。然后浇筑垫层混凝土封闭岩层，防止其风化。垫层为C30混凝土，厚30cm。浇筑时应振捣密实，控制好顶面高程及平整度。做好排水措施，防止积水浸泡地基，造成基底承载力下降。待垫层混凝土达到75％强度后，在其上进行拱圈水平投影放样，并精确放出每根立柱的位置。然后根据放样位置进行支架的搭设。七、拱架搭设4支架是拱圈施工的关键，其设计施工的主要技术要求是：有足够的强度、刚度和稳定性并使结构线型符合图纸要求；构造简单，受力明确；能准确估算在浇筑过程中结构的弹性变形和非弹性变形；施工偏差和定位要求应符合有关规范的规定；便于操作，安全可靠地确保施工质量。拱架承受的荷载：模板、拱架自重；拱圈混凝土的重力；施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载；倾倒混凝土时产生的冲击荷载；振捣混凝土时产生的荷载；其他可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。拱架预留施工拱度时，应考虑下列因素：1、拱圈自重产生的拱顶弹性下沉δ1；2、拱圈由于混凝土收缩、徐变及温度变化产生的拱顶弹性下沉δ2；3、墩台水平位移产生的拱顶下沉δ3；4、拱架在承重后的弹性变形δ4；5、拱架在承重后的非弹性变形δ5；6、拱架基础在受载后的非弹性下沉量δ6。设计已确定δ1＋δ2＋δ3＝21cm，经计算确定δ4＋δ5＋δ6＝2cm。拱架预留总施工拱度为23cm。本拱架采用φ48mm×3.5mm扣件式钢管（Q235A级钢）拼装而成。跨中拱架顶标高227.570m，跨中位置底标高（跨中位置垫层混凝土顶标高）184m。拱架平均高度为25m，宽11m。经计算设定：该拱架顺桥向间距为1.0m，横桥向间距为0.8m，两侧通道处间距为1.8m；水平层距为1.2m。拱架由立杆、横向水平杆（小横杆）、纵向水平杆（大横杆）、剪刀撑、斜撑、扣件组成。立杆是承受和传递荷载的主要杆件；顶端小横杆是将荷载传递给立杆的主要受力杆件，顶端小横杆采用12cm×15cm木枋；其余小横杆起横向联结立杆的作用；大横杆为纵向联接立杆作用；剪刀撑和斜撑起增强纵横向刚度作用。扣件是各杆件联结整体的关键，直角扣件依靠它与钢管的摩擦力来传递荷载；对接扣件起传力和接长立杆的作用；缆风绳是保证拱架横向稳定的重要措施，承受水平荷载。因在5#拱座附近支架要跨电站机房，采用长36b工字钢跨越门洞，工字钢横向间距0.6m。工字钢下（支承处）为3排12cm×15cm木枋，木枋放置于顶托上。支承处以下的钢管支架立杆纵横方向间距均采用0.3m，上下横杆步距1.2m，剪刀撑在纵横向连续布置，且与地面成60°夹角。钢管支架放置于高4m的C15挡墙上。工字钢上支架高11m，下支架高6m。5拱架搭设顺序及施工注意事项：1、严格按照垫层混凝土上的放样位置进行支架拼装并做到横平竖直。放好底座，插装立杆，立杆要插到底。对于每排立杆宜先立两端头的立杆，再立中间的一根立杆，当相互看齐后，立中间部分的各立杆。立杆要求垂直，立杆垂直度要求允许偏差应小于总高度的1/500且不大于10cm。为保持支架的整体稳定，对于相邻两根立杆的接长接头，上下应错开50cm，新接长的接头不应再同一步距内。因此，在竖立第一节立杆时，应选长短不一的钢管作立杆。立杆必须采用对接扣件连接。由于立杆不埋设，在离地面20cm处，设置纵向及横向扫地杆。2、立杆竖好后，要即时安装大横杆。大横杆水平高差为一根杆的两端为±2cm，同跨内两根纵向水平杆高差为±1cm，每个节点内允许挠度为节点长度的L/150或1cm。大横杆接头（接头）宜采用对接，也可以采用搭接。同一步的里、外两根大横杆，其接长的接头位置应互相错开，不应在同一跨间内。同一跨间内的上下两根大横杆的接长接头，须错开50cm以上。搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定且端部扣件盖板边缘至搭接水平杆端的距离也不应小于10cm。3、当大横杆安装好一部分后，紧接着安装小横杆。小横杆的允许偏差同大横杆。小横杆要与大横杆相垂直，小横杆两头要伸出大横杆外10cm以上，以防止小横杆受力后发生弯曲而从扣件中滑落。4、支架的纵、横向均需设置剪刀撑，净距不应大于15m，在拱顶段范围内横向隔排设置剪刀撑。应在纵向外侧立面、横向立面整个长度和高度上连续设置剪刀撑，并使剪刀撑与水平方向呈45～60°夹角。最下面的一对剪刀撑要落地。5、扣件式钢管支架，扣件螺栓的安装，必须松紧适度。这是因为扣件螺栓的拧紧程度对支架的承载能力、稳定性及施工安全影响很大，尤其使立杆与横杆连接部位的扣件，应确保横杆受力后不致向下滑移，否则将影响支架的正常使用。使用棘轮扳手拧紧扣件螺栓，并使用专用测力扳手进行检测。由于扣件所用的螺栓是多次重复使用的，扭力过大容易造成滑丝，所以扣件螺栓也不宜拧得过紧，应为40～50N.m,不得超过60N.m。安装扣件时应注意扣件开口得朝向。用于连接横杆得对接扣件，扣件开口应朝架子得内侧，螺栓朝上，还应避免扣件开口朝上，以防雨水进入钢管，发生锈蚀。而直角扣件开口不得朝下，以确保安全。扣件在使用过程中，应经常检查扣件是否松动，发现松动时应及时紧固。6、搭设过程中随时检查和测量支架搭设尺寸和偏差，并注意随时予以调整。67、立杆顶部接高低调整器（顶托），顶托上放置顶端小横杆（12cm×15cm木枋）。顶托应与立杆联接牢固，并用测力扳手进行检测。初调完成后，应分别准确测量上下河侧每个顶托中心至起拱线实际距离，根据实际距离重新计算顶端小横杆坐标，再根据计算结果对顶端小横杆高程进行精确调整。8、对隔板、间隔槽等局部集中荷载位置，其范围内的每排支架均设置横向剪刀撑，横杆适当加密。9、立杆顶部的自由长度不宜超过0.5m（顶托高度包括在内），超过0.5m的要增加横向小横杆及纵向横杆。10、在第一节段范围内，每隔1排立柱设置纵向剪刀撑，剪刀撑斜向朝拱座方向，以减小第一节段加载时产生的水平推力对支架造成的变形影响。12、行车通道立柱每层均设置纵向横杆与拱架紧密连接，确保其稳定性。通道两侧的支架均用加密纵向剪刀撑的方法进行加固，防止出现较大变形，避免出现质量、安全事故。13、拱架高度（拱顶）与拱架宽度比值为2:1，并通过受力验算，拱架的稳定性是满足要求的。但因拱架处于嘉陵江边，江边风力较大，为确保拱架的稳定性，每5排立柱设置横向剪刀撑。14、支架搭设完成后，应对拱架进行全面检查。每排、每层、每个扣件、每个底座、每个顶托均进行仔细检查。要求排距、层距符合规范要求；要求扣件螺栓松紧程度符合规范要求；要求底座与基底密贴，有间隙的用钢板填塞；要求顶托与顶端小横杆及立柱顶部均紧密连接无松动。做好检查的详细记录。确保拱架质量满足规范和施工要求，避免出现较大位移和变形而造成质量、安全事故。15、支架搭设完成后，必须在支架外侧架设3m高的防护栏杆并挂设密目式安全立网。施工通道每步铺设竹夹板并用10号铁丝在小横杆上绑扎牢固。防护栏杆采用扣件式钢管，搭设方法同拱架。搭设完成后，要认真检查，确保安全。拱架安装的允许偏差项目允许偏差（mm）拱架纵轴的平面位置±跨径/1500拱架标高＋20，－10支架搭设完成后即可进行拱圈底模的铺设和拱架预压工作。八、拱架预压71、拱架预压的目的与意义：通过预压验证现浇支架的承载能力及安全可靠性；通过预压验证按经验公式计算的现浇支架本身的弹性变形和非弹性变形值，用以施工预抬值的最终确定，确保主拱圈施工线形顺畅。2、拱架预压方案的选择：采用砂袋预压方案。砂袋便于吊运、砌码，预压施工完成后，砂可以用于混凝土浇筑施工。3、预压的控制吨位及荷载分级按《公路桥涵施工技术规范》要求，预压系数设定为1.3，即按预压范围内结构混凝土重量的1.3倍进行预压配重。预压过程中，为确保支架受力安全，应按从小到大的顺序逐级加载，加载荷载分级为：0→10％→50％→80％→100％→120％→130％。预压完成后，应按加载顺序逐级卸载，卸载顺序为：130％→120％→100％→80％→50％→10％→0。4、预压设备的准备预压设备根据施工情况，采用砂袋。首先根据预压重量进行备料，砂采用拱圈、排架、盖梁及桥面系施工所需的合格的中粗砂，以便在预压完成后可用于上述部位混凝土施工。砂袋按50、75Kg/袋进行装料。70Kg的砂袋用于底层，50Kg的砂袋用于顶层，便于人工进行加载砌码及卸载装运。砂袋标定重量的目的是为了施工中便于对加载重量进行准确的控制。砂袋应逐袋称量，设专人称量、专人记录。砂袋准备在两岸料场同时进行，称量好后堆码整齐。称量好的砂袋必须采用防水措施，并用雨布进行覆盖。加载采用塔式起重机吊运砂袋。在预压实施前，应对塔式起重机进行全面检查，确保两岸加载的安全及同步进行。5、预压的实施5.1预压施工前布置测量控制点，作好测控点原始数据收集。采用全站仪对控制点进行精确放样，控制点布设在拱