探讨某拱桥施工的拱架可靠性

宗 卫

（贵州省公路工程集团有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

某桥梁工程所在区域存在强降雨，且上游存在水库放水情况，易导致河道水位上涨，增加施工难度。根据地质情况和项目特征，现浇拱肋施工环节选定贝雷梁支架上搭设钢木组合拱盔支架结合钢管立柱的方法施工[1-3]。该文对上述方案的可行性进行分析，结合结构受力安全性和稳定性，通过参数比对，为现场施工顺利进行提供技术参考。

1 工程概况及施工方法

1.1 工程概况

某桥梁项目总长300 m，桥面宽度24 m，行车道拟定为双向四车道，桥梁下横向设置三个拱肋，宽6 m，拱肋间距2.87 m，单片拱肋拱顶和拱脚厚度分别为0.8 m和1.48 m，采用单箱双室断面，腹板与顶底板厚度分别为0.4 m和0.25 m，腹拱为实心矩形断面，厚度为0.8 m。

1.2 主要施工方法

因该项目冬季河道水位仍受上游水库放水及强降雨造成河道水位上涨的影响，为此该工程现浇拱肋采用“钢木组合拱盔支架”方案：

（1）选定贝雷梁支架上搭设钢木组合拱盔支架结合钢管立柱法，于河道上进行第1跨至第4跨施工，桥梁投影范围内进行场地平整后，进行第5跨施工，场内完成基础搭设后，于满拱范围内进行钢木组合拱盔支架的搭设。

（2）现浇拱肋支架基础施工结合河道地质情况、钢栈桥基础施工经验，第1跨与第2跨选用钢管桩基础，第3跨和第4跨则选用贝雷梁钢管立柱基础支撑[4]。

2 主要安全技术措施

2.1 钢栈桥设计

该桥梁宽为24 m，无法单纯依靠下游钢栈桥完成远距离贝雷片主梁吊装施工工艺，需考虑在上游侧填筑河滩便道，并设置漫水钢栈桥进行吊装等施工。

第1跨漫水钢栈桥设置三小跨，总长36 m、宽7 m，共设置4个墩台，其中北岸侧河边设置钢筋混凝土扩大基础，在河道内按照12 m间距设置3个双排桥墩，使用冲击钻完成桩基钻孔，钻孔深度为5 m，钢管桩直径为820 mm，施工阶段需确保工艺参数精度，保障钢管桩承载力，提高桥墩桩基稳定性。图1为钢栈桥施工示意图。

图1 第1跨钢栈桥立面图

2.2 拱架设计

根据施工方案在满拱范围内进行钢木组合拱盔支架的搭设，保持纵向间距为60 cm，选用长[22#型槽钢铺满梁面，将[22#型槽钢顶面作为支撑面，在[22#型槽钢上再搭设满拱范围内的满堂式碗扣支架、工字钢和方木等完成钢木组合拱盔支架的搭设。现浇拱肋支架搭设示意图如图2所示。

图2 第1跨现浇拱肋贝雷架+拱架立面图

（1）根据主拱拱肋钢筋混凝土的重量，支架总体按照横向间距60 cm、纵向间距60 cm、步距120 cm的间距进行搭设。

（2）支架底部离槽钢顶20 cm设纵横向扫地杆各一道，分别在碗扣支架的横向和纵向设置钢管剪刀撑，间隔距离为3 m，支架水平位置布置钢管剪力撑，确保其位于中间位置[5]。

（3）保持剪刀撑拉杆斜度为45°，并利用扣件扣紧剪力撑、纵向、横向钢管，提高构件空间网格结构稳定性，确保基础支撑力。

（4）因拱脚处水平推力较大，在拱脚向跨中10 m范围内纵向1.2 m、横向1.8 m布置1根斜撑。在剩余的跨中范围内纵向4.8 m，横向1.8 m布置1根斜撑。

（5）支架搭设完毕后，支架顶部设置顶托作为调节高度和卸落设备。根据方案要求进行支架钢管高度的调整，借助顶托准确控制支架水平，确保支架高度值满足方案要求。

（6）支架搭设完毕后，在其上设置由纵向I10工字钢、横向方木及竹胶板等组成的钢木组合拱盔。

2.3 拱架预压

安装完模板之后根据施工要求和工序流程进行拱架预压。

（1）预压压力按照混凝土自身重力、模板重力、设计荷载等数值总量的1.2倍准备，预压操作需保持压力分布合理。需模拟真实荷载加载方式进行布载，如先在顶部节段加载砂袋起压顶作用，按照先底板后腹板混凝土、再顶板混凝土的顺序加载沙袋，并于两侧节段模拟混凝土浇筑，按照三级标准进行荷载加压[6]。

（2）预压加载重量按总荷载的60%、80%、120%依次加载，加载过程及加载后要备用防雨布防止下雨造成荷载变化发生事故[7-8]。每一级荷载加压完成之后，静置12 h观测支架沉降量，确保支架顶部观测点沉降量水平低于2 mm后，方可进行下一级荷载加压。荷载预压水平达到系统设计值后，持续观测拱架各观测点的高程值，混凝土浇筑期间持续监测。

（3）预压监测。拱架预压施工前对支架低杆稳定性、垫底方木平整性等进行观测，确保无系统纰漏。于拱肋L/8、L/4、3L/8、L/2、5L/8、7L/8截面六个位置纵向设置监测点，横向每断面均为底板左、右两个点。预压监测点的分布状况如图3所示。

图3 预压监测点立面、平面图

（4）在各监测点相对应的模板底和贝雷片主梁底点位处均设置固定观测杆，并在对应位置地面设置钢筋作为底部观测杆，进行碗扣支架、贝雷梁支架沉降量的观测。另外在L/8截面、3L/8截面、5L/8截面、7L/8截面等四个扩大条形基础上设置钢钉监测点，对条形基础沉降水平进行观测，并利用水准仪进行数据检测，准确获取沉降量。

（5）加载前做好测量记录，加载后立即观测沉降量，记录加载前、加载中、加载稳定后和卸载后的沉降量。

（6）对支架沉降稳定性、预压合格性指标进行分析，若各观测点数据均保持24 h沉降平均值小于1 mm或者72 h内沉降平均值小于5 mm，可判定预压合格，将数据上报至监理工程师记录，并获得其同意后卸载预压。预压卸载需分批次、分级别卸载，并在施工过程中进行挠度观测与记录，每一级荷载卸载后观测和记录标高数据。

（7）在预压过程中、卸载前后均应派专人观察地基、支架变形，一旦发生异常，立即进行补救。

（8）变形计算。记录每一级荷载卸载后地基、支架、木方等变形反弹量，弹性变形恢复后方可结束观测，并按照下列公式（1）~（3）进行沉降值、回弹变形值的计算。

式中，H初和H沉分别代表加载荷载前的支架初始标高（mm）、荷载后的最终沉降值（mm）；H终和H载后分别代表卸载稳定后支架最终标高（mm）、加载后支架标高（mm）；H设代表设计标高（mm）；H施和H弹分别代表施工控制标高（mm）和卸载后支架最终回弹量（mm）。

3 施工质量安全环保措施

（1）在对建筑材料质量进行检验时，必须严格按照各项指标，对原材料的品质和规格进行全面的检验，尽量选用有保证的产品。选择具有一定实力的大型生产厂家，并与其建立长期的合作关系。在进料前，应核对产品的出厂合格证书，并将其规格与图纸进行对比，以完成最终的取样检验。不符合要求的物料应立即进行处置，严禁将其直接用于建筑。

（2）建立和完善的质量管理制度，项目经理作为质量管理团队的主要领导，建立包括总工程师、技术员、现场施工员、各专业技术小组组长组成的技术队伍，合理分工，及时发现问题，提高技术交底工作的效果。

（3）加强质量监督工作的培训，作为质监工作人员要有全面的责任意识，严格按照规范要求进行质量监督。在关键的施工过程中，要尽到全过程的责任，用自己的专业知识来指导工作，保证工程的质量。如有质量问题，要向上级报告，并在限期内进行整改。在工程施工全过程中，质量监督工作人员要增强质量监督能力，主动参加工作考核。对为企业作出突出贡献的管理者，要给予一定的奖励，对工作表现不佳的，要予以处罚，从而使所有参加工程施工的人员的工作积极性得到提升。

（4）为了保证监督检查的有效性，必须由安全生产主管进行人员调配，并在工地上配备专职的、具有责任感的安全员，以提高安全监管的水平。对施工现场的详细情况有了更多的了解，避免潜在的安全风险。

（5）成立安保管理团队，实行三级安全教育。目前，我国许多工程项目的安全教育工作还存在着一些疏忽、目标不明确。为了提高安全教育的成效，必须加强安全教育，有针对性地开展不同工种、工序的安全教育。

（6）做好安全教育。当前，很多工程施工管理人员的职业素质还有待提高，安全知识储备还很少，很多专职的安全管理人员也缺乏相应的工作经验。工程建设中的危险因素很难识别，也不能进行动态的风险管理。为此，必须加强安全教育培训，提高其专业技术水平。

（7）维护作业面及周围环境的清洁，对工地的废弃混凝土、钢筋等废料进行收集、处置，并及时清除。在工地内设置专门的处置废物区，由专门的人员负责对堆存的垃圾进行分类，并按规定的时间和地点进行废弃物运输，卸载时要禁止乱扔。

（8）根据工程实际，制订环保管理方案，及时更新自己的专业知识，学习国家和地方各级的环保法规、制度，创建绿色施工的企业文化氛围，将环保理念贯穿于项目施工管理的全过程。

4 可靠性分析

关于该大桥拱肋施工的安全问题方面的探讨，可从以下几方面进行分析：

（1）该项目施工风险大且难度高，根据操作规程、技术方案，现浇拱肋施工前需编制专项施工方案，并对方案可行性进行专家论证。

（2）专项方案编制完成后，应根据采取的技术措施对有关支架、拱架的强度、刚度及稳定性进行验算[9]。

（3）现浇拱肋支架搭设需遵循编制方案、专家意见，严格执行专项技术规程。特种作业人员需持证上岗，加强技术交底和岗前培训。高空作业人员重视安全防护，搭设贝雷架、拱架等辅助措施时，搭设材料应满足相关规范要求。

（4）拱架搭设完成后，应模拟现浇拱肋时的受力状态进行预压。预压加载总荷载应按设计要求执行，设计未要求时，可按拱架承受总荷载的1.2倍进行预压。预压时，应安排专人记录相关数据，并及时对数据进行处理。

（5）预压结束后，应对拱架、贝雷架、地基等进行仔细检查，如发现异常及时处理[10]。

5 结论

修建跨河拱桥危险性高、施工难度大，需严格遵守技术规程、方案规定，施工环节认真落实安全技术规定，确保施工进度、质量，保障项目安全。在该大桥建设过程中，通过采取搭设钢栈桥、贝雷架+拱架、满堂拱架等一系列安全技术措施，为项目施工质量保障奠定了基础，也为同类型桥梁项目施工提供了技术参考。