西溪河公路输水两用拱桥施工技术研究

曹楚良 李祚全

摘要：本文结合西溪河交通输水两用拱桥施工实际，首先论述了板式拱圈施工、拱座与桥台施工、钢拱架施工以及拱上建筑施工等施工技术要点，并进一步探讨了相应的质量控制措施，此施工技术针对性强，可为类似工程的设计及施工提供参考依据。

关键词：拱桥;分环分段;吊装;施工技术

中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：2096-6903（2021）12-0004-03

1工程概况

西溪河交通输水两用拱桥距凹水河水电站坝址下游1.2km处跨越西溪河，连接左右岸交通，所在公路等级为四级。桥型总体布置为6m简支梁+75m钢筋混凝土拱+7.5m简支梁，桥梁全长96m，主跨起拱高程1188.650m，桥面高程1210.500m，车辆交通从桥面高程1210.500m通过，输水管道中心高程为1207.5m，直径1.3m，管道中心高程为1207.500m。该大桥处在陡立的“U”型峡谷，河谷宽约85m，深102m，两岸为陡壁，上部位為缓坡平台及斜坡，进口岸缓坡平台地形坡度60～80°，出口岸斜坡地带20～25°，岩层倾角平缓，为缓倾结构边坡，无卸荷不稳定体，边坡整体稳定。

2结构设计

2.1主拱结构设计

西溪河公路输水两用大桥跨河主拱为上承式钢筋混凝土拱，拱净跨75m，矢高15m，矢跨比1/5，主拱采用悬链线，拱轴系数m=1.756。主拱为C40实心矩形截面，拱箱宽度5m，箱高1.5m。

2.2拱上建筑结构设计

拱上设置10副C30混凝土排架，排架立柱为2根，拱上排架间距为7.5m，高度3.23～14.15m不等。排架柱截面采用矩形等裁面，截面尺寸根据高度调整，高度10m以下的排架立柱断面为0.6m×0.9m，其余排架立柱断面为0.7m×1.0m。排架设有横系梁，横系梁断面为0.6m×0.8m。交通用主梁采用简支梁形式，设有4根0.3m×0.7m主梁，主梁间设有0.25m×0.5m连系梁，桥面铺设10cm厚沥青混凝土防水铺装层。桥面横向坡比为1.5%，桥面两侧设有0.96m高防撞护栏。

2.3拱座

主跨拱座均为C30钢筋混凝土结构。基础置于弱风化的灰岩上，拱座高6.09m，纵向长6m，横桥向宽6m。拱座基础采用固结灌浆处理，孔深10m，间排距2m。拱座地基承载力要求≥1.5MPa，拱座开挖后，根据验收结论，必要时对基础和后壁进行处理。

3施工方法

3.1板式拱圈施工

采用拱架法施工，采用塔吊吊装专用拱架，拱架采用斜拉扣挂拼装法搭设。拱圈施工采用对称分段分环施工方法，拱圈全部在专用钢拱架上施工，钢拱架由塔吊吊运拼装。当钢拱架安装及预压完成后，再进行混凝土施工。

拱桥主拱净跨75m，拱箱宽度5m，高1.5m，主拱圈混凝土总计677m3，主拱圈拱顶设置10cm向上预拱度，拱脚为0，从拱顶到拱脚按照悬链线过渡，根据拱架预压试验结果，将拱架的弹性沉降直接叠加在拱架立模高程上;对于拱架的非弹性变形，直接通过预压进行消除，预压重量按1.1倍主拱支架承受荷载设置进行超载预压，主拱圈采用专用拱架现浇施工，主拱圈的拱架采用塔吊安装。

主拱圈混凝土分环分段浇筑，浇筑过程为竖向分2环、纵向分5个节段施工。每环纵向设置预留4个分隔槽，分隔槽长度1m，拱圈浇筑按照先浇筑第一环使拱圈底板纵向合龙成环，再浇筑第二环，拱架卸架必须在主拱圈混凝土强度达到85%以上后方可拆除。

（1）在拱座施工时，应准确预埋钢拱架及扣塔预埋件，拱座完成后利用塔吊吊装拱架逐片对称安装至整个拱架合龙，拱架拼装完成后进行拱架预压，预压合格后在拱架上安装模板，分环、分段进行主拱圈混凝土浇筑。（2）拱架安装采用塔吊吊装就位，拱架斜拉扣挂锚固于扣塔上，扣塔背索锚固于桥台后方山体中。拱架节段采用塔吊安装，两岸对称悬拼。（3）钢拱架吊装时，每组钢拱架安装节段在拼装平台上拼装完成后，由塔吊吊装就位，单个安装节段斜拉扣挂悬臂拼装，通过扣索调整端头标高。（4）拱架安装至最大悬臂状态并调整好合龙口拱轴线及高程后，进行合龙段吊装就位并在无应力状态连接。在钢拱架拼装完成并按1.1倍施工荷载预压满足要求后，再分环、分段、对称浇筑主拱圈。拱圈浇筑顺序为两岸同时对称浇筑，整个拱圈分为2个浇筑环，第一环高度0.6m，第二环高0.9m，每一环分为5个节段，每节段间预留分隔槽约1m。上下层及相邻节段间分隔槽应错开布置。每一环先对称浇筑拱脚段16m拱段，第二次浇筑拱顶15m拱段，第三次对称浇筑两侧拱腰16m拱段，最后对称浇筑分隔槽，每一环在进行分段浇筑完成后，封闭成环混凝土强度达到85%后再进行下一环施工。第二环0.9m先对称浇筑拱脚段14m拱段，第二次浇筑拱顶16m拱段，第三次对称浇筑两侧拱腰17m拱段），最后对称浇筑各分隔槽，全拱合龙。（5）排架基础与主拱圈一同浇筑成形，达到设计强度后，开始对称浇筑靠近拱脚的拱上排架，再对称浇筑其余拱上排架。排架施工顺序以能够循环倒用排架模板，形成排架施工流水作业，并满足对称施工的要求为原则，需按照设计及监控要求进行[1]。

3.2拱座及桥台施工

因考虑拱架高度及预埋需要，两拱座混凝土均向河心跨中方向加厚35cm，适当调整钢筋布置，拱铰处预埋加强筋。大桥两桥台高度均为9.168m，宽度7.04m，采用C25钢筋混凝土结构，采用桥台分两次浇筑，根据验算，扣挂专用拱架时后锚预埋件需预埋于桥台混凝土内，安装拱架前需施工桥台混凝土至供水管底部标高处，其余部分混凝土与拱上建筑同时施工。

3.3钢拱架施工

钢拱架作为拱桥施工中的常用支架，通常由标准节段、调节节段、拱顶节段、拱脚节段等构成。其中，连接系构造位于上弦、下弦平面内在基本节段之上的为平联，位于横桥向竖直平面内在基本节段之间的为横联。

钢桁架纵桥向桁片以折线形式连接模拟主拱圈的曲线，标准节段长度4m沿弧向共有16个标准节段;拱架横断面宽度约为5.8m，横向分为4组，通过横联花架与上下顶面的平联进行连接。

用平联的方式连接钢拱架底和顶面，节段间的连接方式为：下弦采用销轴连接，螺栓方式连接上弦。拱架纵向单跨分别采用2段拱脚节段、4段调节节段、16段标准节段、1段合龙节段;横向采用4肋3联片拼装而成。

3.3.1标准节段

标准节段的上、下弦均为角钢，型号是2∠200×125×18，斜向与竖向腹杆都是2∠70×角钢，采用焊接或节点板的形式连接各构件。标准节段横向全宽70cm，横向连接构件在立面沿纵向设置三片，采用∠50×5的角钢，标准节段的竖腹杆与三片的位置相互对应;横向连接构件在平面设置两片，采用∠50×5角钢，两片的位置应分别位于标准节段的顶面和底面。

（1）标准节段上弦两端分别为调节螺栓的阳端以及阴端，调节螺杆采用φ94mm的40Cr钢制作而成，阴端与阳端螺杆均为T型螺纹。在进行拱架安装时，仅旋转螺杆便能够完成标准节段安装。（2）标准节段下弦两端分别为销孔的阳端以及阴端，在进行钢拱架的安装时用销子连接好下弦，销子外径为4.95cm，内径为5cm。安装钢拱架时，标准节段可以绕销子略微转动。（3）调节螺杆的左右两侧（横向）布置连接螺栓，直径38mm，拱架安装时用以定位标准节段，并加强拱架上弦的连接强度。（4）标准节段上、下弦外侧（横向）分别布置4组与平联连接的锚固构件，用以安装连接套筒（即空心套筒）和M22连接螺栓;标准节段的纵向两端面，在上弦与下弦位置分别设置与横联进行连接的锚固构件，用以安装连接套筒和M22连接螺栓[2]。

3.3.2调节节段

在拱顶节段与标准节段之间插入1节调节节段，全拱架共计4段调节节段，因标准节段和拱脚节段为定长，拱顶节段只能微调节段长度，仅能消化安装误差，故用调节节段以组成各种跨径和矢跨比的拱轴线长度，调节节段的构造与标准节段基本相同。

3.3.3拱顶节段

拱顶节段未安装前为分离的完全相同的两个分节段，连接钢板A（LX200X10）安装在下弦和上弦主角钢的内外两侧，连接钢板B（LX125X20）安装在下弦主角钢的下缘和上弦主角钢的上缘。另外，在两分节段之间布置一组斜撑，上、下弦与连接钢板用螺栓群连接。

分离节段（两个一组）安装就位后，要调正高程，高程要调整到指定位置，在现场测量节段间的净距离和连接钢板的长度，对螺栓中心（连接钢板的螺旋中心）要准确测定，再进行打孔，打孔时必须按照测定位置进行，并将连接钢板安装就位，将螺栓进行紧固。最后，在主角钢内侧位置以及连接钢板上，设置必须的加强肋板。

在拱顶的接头处，使两节段的竖腹杆互相平行，上、弦长度一致，拱顶节段与标准阶段其他位置的构造基本一致。

3.4拱上建筑施工

拱上建筑包括直径1.3m供水钢管和检修道安装以及排架墩和桥道系施工。（1）在主拱的混凝土达到设计100%强度后，方可进行拱上结构施工，施工前应对拱上排架墩的位置与高程等予以校核，一旦检测超出允许偏差则应及时予以调整，排架墩与主拱联接应牢固。

（2）拱上结构施工应严格按照设计图纸要求进行，施工中应同步对主拱进行监测和控制，要防止在主拱上不对称加载，以防止不对称变形。（3）拱上排架纵向受力钢筋的拱上排架墩施工时应注意预埋，拱上排架与拱上排架墩连接处，模板与排架应密贴，不得出现漏浆现象。钢筋安装施工时，应避免在钢筋的接头处起弯，并应保证钢筋的混凝土保护层厚度。对支座垫石的预埋钢筋及上部结构所需要的预埋件，其位置应确保准确无误。（4）施工过程中，应釆取相应的保护措施，防止对主拱、拱座等造成损伤和污染。（5）施工中应注意输水管道部分的安装与上部交通桥面施工的衔接[3]。

4质量保证措施

（1）施工之前应组织相应人员对设计图纸予以细致审核，弄清读懂设计意图，对图纸标注不清、意思不明的位置，应与设计方联系予以解释澄清。正式开工前，必须要对施工工法、流程以及施工质量保证措施予以细致审核，确保所有施工方法切实可行，并按要求做好开工前的技术交底与安全交底。（2）结合施工现场实际，工法特点及重难点，制定合理的工程质量控制措施，消除施工中潜在的质量隐患，减少质量通病出现。（3）加强施工中的试验检测，组织具备丰富实践经验、责任心强的精干人员，成立工地试验室。试验工作除了要做好原材料的质量检测外，还要紧抓施工中的质量检测，并做好相应的检测记录。此外，加强施工中的计量与检测，并对各类检测仪器做好定期校核，如若仪器校核误差超标应不得投入使用。（4）整个施工过程中，须严格依照图纸施工，对于图纸与实际不符时应及时与其他参建方做好协调沟通。严格按照技术规范与操作规程施工，并严格按照质量标准对每道工序进行验收。（5）实行规范化施工，对于模板安装、钢筋绑扎、砼浇筑等工序采取规范化作业，进而有效保证工程项目的施工质量。（6）在砼施工阶段，应采取自检工程师24h旁站制度，跟班作业，确保所有作业人员均能依照操作规程严格作业，对于旁站发现的质量问题，应及时采取措施。（7）原材料作为构成工程的主体，其质量是否达标直接影响着工程的整体质量，因此，所有施工用原材料，應从订货、采购、运输、存储以及供应等各个环节进行把关，加强材料进场的质量检验与验收，对于质检不达标的坚决予以退场处理，进而从源头切断影响工程质量的关键因素。（8）严把施工质量检验关，可从如下几点入手：一是对施工中所有质量检测用仪器、工具设备进行校核，保证检测结果的精准性、有效性;二是严格按照相关标准要求，对原材料、成品或半成品、结构材料等，做好外观质量检测、物理化学检验以及力学性能试验（主要包括抗压、抗弯、抗拉、抗剪性能等）;三是在进行砼浇筑前，应由专人检查砼配合比、配料单、原材料质量、砼坍落度等是否满足施工要求，每班组抽查应至少三次。（9）模板安装前，先对模板表面砂浆、油污等进行清理，保证模板表面光洁平整;其次，模板安装时，应确保钢模接缝严密不漏浆，脱模剂均匀涂刷，并严格控制好拆模时间。此外，冬季施工时，应按要求做好养生措施，可以根据施工实际情况，合理调整拆模时间。（10）严格控制分层、分段的浇筑时间，及时实施振捣，协调下料，防止漏振和过捣，保证混凝土振捣的均匀密实。同时，模板孔隙封堵严密，支模稳定牢固，防止混凝土振捣过程中出现跑模导致漏浆而出现烂根或蜂窝等不良质量缺陷[4]。

5結语

综上所述，钢筋混凝土拱桥拱架法施工中，拱架采用塔吊吊装，斜拉扣挂拼装法搭设，拱圈施工采用对称分段分环施工方法，适合板式拱肋钢筋混凝土拱桥混凝土施工，施工过程易于管控，能够快速高效的完成西溪河公路输水两用拱桥工程施工，故值得总结和推广。

参考文献

[1]周文，陈成杰，施建.贵阳龙凤大桥上部结构施工关键技术[J].施工技术（中英文），2021，50（17）：1-6+64.

[2]张志伟.大跨度混凝土拱桥关键施工技术及荷载试验[J].西北水电，2021（3）：79-82.

[3]王睿.高原山区大跨度铁路拱桥施工关键技术[J].桥梁建设，2020，50（1）：105-110.

[4]张玉平，彭毕辉，李传习，等.拱架现浇拱圈混凝土拱桥的合理施工程序与方法[J].土木建筑与环境工程，2016，38（6）：83-90.

StudyonConstructionTechnologyofXixiRiverHighwayWaterConveyanceDual-purposeArchBridge

CAOChuliang，LIZuoquan

（SINOHYDROENGINEERINGBUREAU8Co.，Ltd.，ChangshaHunan410004）

Abstract：CombinedwiththeconstructionpracticeofXixiRivertrafficandwaterconveyancedual-purposearch

bridge，thispaperfirstdiscussesthekeyconstructiontechnologypointssuchasplatearchringconstruction，

archseatandabutmentconstruction，steelarchframeconstructionandarchbuildingconstruction，andfurther

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Keywords：archbridge;ringsegmentation;hoisting;constructiontechnique