钢筋混凝土拱圈支撑系统施工技术

孟宪礼+张娜

摘 要：从钢筋混凝土拱圈支撑系统施工工艺原理入手，分析了多个操作要点，并结合工程实例，探讨了钢筋混凝土拱圈支撑系统施工技术的应用。

关键词：钢筋混凝土；拱圈支撑系统；高程监测；模壳安装

中图分类号：U445.33 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.146

拱桥是一种历史悠久的桥梁形式，以其承载能力强、工程造价低、养护维修费用少、桥型宏伟壮观等特点而长盛不衰。现代的钢筋混凝土拱桥形式多样，跨越能力强，多位于大跨度深河峡谷之上。为减轻拱圈自重，降低工程造价，多数钢筋混凝土拱桥采用了密肋梁板拱圈。采用该结构形式需要控制拱圈的成型质量，而确保拱圈成型后线型准确度的关键点在于下部的支撑系统。

1 工艺原理

采用钢筋混凝土拱圈支撑系统施工技术对某一跨的架体预压，能够消除基础与架体、架体与架体、架体与方木、方木与模板之间的非弹性变形，算出支撑系统的弹性变形值，调整支撑系统的高程，从而保证拱圈成型质量；根据该跨支撑系统的非弹性形变和弹性变形值计算出其余跨的预抛度，然后控制其余跨支撑系统的支设，以保证支撑系统的准确度。

2 操作要点

2.1 施工准备

根据设计拱底轴线，综合考虑密肋T形梁截面的不同、浇筑混凝土时的动荷载、混凝土自重、模板方木材料自重等因素，计算拱圈满堂脚手架、密肋T形梁异形模壳尺寸，确定脚手架立柱间距、高程、横杆间距、模壳尺寸。

2.2 脚手架基础施工

根据支撑系统及上部的荷载（动荷载、活荷载等）计算出脚手架基础厚度。

2.3 搭设满堂脚手架（第一跨）

将拱圈密肋梁投影至支撑系统混凝土基础上放线，根据投影线扎设脚手架。脚手架立杆纵、横间距设计为1/3梁宽，且不大于900 mm。工程架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大，采用等步距设置。

脚手架采用碗扣式脚手架，在施工过程中，严格按照操作规范和放线位置搭设满堂脚手架，脚手架立杆底端垫80 mm×80 mm×20 mm钢板一块。

在扎设的过程中满布剪刀撑，使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层。支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑要求，剪刀撑与立杆、横杆相交的部位均用扣件紧密连接。在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）都必须设水平加强层。

在设计顶部支撑点时，需注意以下几点：①在立杆顶部设置可调丝杠，它的距离支架顶层横杆的高度不宜大于400 mm。②当顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且间距不宜大于200 mm。③应对支撑横杆与立杆的连接扣件进行抗滑验算。当设计荷载N≤12 kN时，可用双扣件；当N>12 kN时，采用顶托方式。④立杆顶部横向均用两根钢管作为横梁，并且为防止横梁及顶托发生位移，各道横梁用直径为20 mm的钢筋点焊连接（钢筋长度沿拱圈底轴线长度布设），使横梁和顶托结构稳固，钢筋间距为600 mm。之后，沿桥梁纵向满铺方木，为铺设模板作准备。

2.4 支设拱圈密肋梁底模

顺拱方向铺设规格为50 mm×80 mm的方木（间距为50 mm）形成工作面，利用全站仪将密肋梁的位置准确定位到方木上，然后支设密肋梁底模板，施工完毕后再复核模板顶标高。如果有偏差，调整螺栓的外露长度。

2.5 准确安装模壳结构

根据模型计算出每一个模壳模板尺寸，以确保在制作时准确加工。在加工模壳时，采用新模板，并根据需要将拼缝处两边的模板做成斜角，从而减小缝隙。拼缝处要用胶带黏结，以免在浇筑混凝土时因漏浆造成咬模。

2.6 架体及模板预压

架体及模板预压步骤分为以下几步：①在拱圈密肋梁底模上布置测点。将测点布置在纵横梁底模两侧，每一道纵梁共设7点，均匀分布在拱圈上，并在方木上钉好钢钉作为观测点；地下设测站，对钢钉进行高程测量，测出各钢钉的初始标高值H1，并记录在表格中。②加载计算。根据密肋梁板的自重和动载计算出架体每平方米上的加载量，用吨袋装砂砾石，每袋重1 t。加载采用分级对称加载，从拱脚开始向拱顶进行。在每一分级加载的过程中，2 h测量一次，记录每一次的测量结果。加载时，先将试压袋全部均匀加载至模板上，然后将试压袋放置在纵横梁上加载。③测量加载后各测量点的高程值H2.布载结束后，立即测量各测量点的高程值H2，并做好相应的记录。④测量卸载前各测量点高程值H3.在布载1 h后、卸载前测量各测量点高程值H3. ⑤卸载。卸载的操作顺序与加载相反。⑥测量卸载后各测量点高程H4.

根据该弹性变形值，在底模上设置预抛高度δ2，使支架变形后梁体线型满足设计要求。将计算出的数据应用于其他跨的架体扎设及模板支设上，可简化加载和卸载工序。

2.7 其他跨支撑系统施工

其他跨支撑系统施工参照第一跨支撑系统施工流程，免去预压工序，简化加载和卸载过程。

3 工程实例

四川省北川新县城西羌北桥工程位于安昌河上，是进出北川新县城的主要通道。桥型为五跨钢筋混凝土空腹拱桥，跨径组合为5.0 m×32.0 m，拱圈拱脚截面为800 mm×900 mm，拱顶截面为800 mm×700 mm。拱圈采用密肋梁板结构，拱圈为变截面拱圈，拱轴线采用的是悬链线，施工中通过建立工程模型准确计算出拱底每一个位置的高程，并通过严格控制支撑系统的每一步提升满堂脚手架的扎设质量，通过模板的支设及钢筋的绑扎提升高程及位置的准确性，从而保证扎设架体的牢固性，提高模板的支设质量；通过对单跨拱圈架体预压，计算出架体与基础、架体与架体、架体与方木、方木与方木、方木与模板之间的非弹性变形及整个支撑系统的弹性变形，使拱圈成型更加准确。钢筋混凝土拱圈支撑系统施工技术应用于其他跨上，不仅提高了支撑架体的牢固性，还缩短了施工工期，降低了工程造价。

〔编辑：刘晓芳〕