現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》是安通建設有限公司、北京市公路橋樑建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是夏孝畲、張韶華、董波、李輝、孫文龍。適用於鋼筋混凝土箱形拱橋採用現澆的主拱圈，適合拱圈下部為山谷、溝壑、窪地、河流，跨度30-120米的鋼筋混凝土拱橋施工。

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》主要的工法特點是整體性強，結構輕盈，自重小，線性美觀，減少了混凝土用量，節約了投資；施工工藝完善、簡便，可操作性強，降低勞動強度；施工速度、施工質量容易得到保證。

2011年9月，《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009-2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法
• 工法編號：GJEJGF263-2010
• 完成單位：安通建設有限公司、北京市公路橋樑建設集團有限公司
• 主要完成人：夏孝畲、張韶華、董波、李輝、孫文龍
• 套用實例：麻柳河大橋
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

隨著中國公路事業的高速發展，現澆鋼筋混凝土箱形拱橋因其工量少、自重輕、截面合理、外形美觀，截止2009年，在大跨度鋼筋混凝土拱橋中被廣泛套用。安通建設有限公司、北京市公路橋樑建設集團有限公司承建的包（頭）一茂（名）高速公路毛壩至陝川界MC4契約段麻柳河大橋就是一典型的大跨度現澆鋼筋混凝土拱橋實例。該橋地處高差達60多米的V字形陡峭山谷中，谷中是與該橋成正交的麻柳河，大部分時間下面河流較急，而且常年多雨。麻柳河在2009年的11月至次年4月份為相對枯水期。為了儘量避免雨天水位上漲造成的影響，以及節省大規模改河道的成本投入，該公司人員對橋施工方案進行了認真的分析研究，並對各種方案進行了反覆比選，最終選用拱圈無支墩施工方案。在該橋施工中大力開展科技攻關，運用結構軟體提前進行結構模擬驗算，不斷完善施工工藝，保證了施工安全，成功的克服了主拱圈下溝深、水流急而對施工造成的影響；無支墩貝雷梁拼組可調曲率桁式拱架搭設方法和要求；支撐主拱圈底模的桿件的材料選擇與製作；主拱圈載入程式和拱架卸載程式；主拱圈間隔槽的預留位置；合攏溫度的選擇；混凝土分段和澆築順序；拱上運輸系統的布置；消除拱架形、控制主拱圈變形等關鍵技術難題，《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》是在總結上述成功經驗的基礎上形成的。

工法特點

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》的工法特點是：

1.採用無支墩貝雷梁拼組可調曲率桁式拱架，較以往的土牛和地面搭滿堂架方法，能夠很好的克服主拱圈下溝深、河流流量大的地形影響，大大降低了施工成本。

2.主拱圈底模採用螺旋千斤頂支撐，能夠更加方便、準確、快速的對線性進行調整。

3.拱圈採用鋼筋混凝土分段現澆，整體性強，結構輕盈，自重小，線性美觀，減少了混凝土用量，節約了投資。

4.施工工藝完善、簡便，可操作性強，降低勞動強度，便於推廣。

5.施工速度、施工質量容易得到保證。

操作原理

適用範圍

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》適用於鋼筋混凝土箱形拱橋採用現澆的主拱圈，適合拱圈下部為山谷、溝壑、窪地、河流，跨度30-120米的鋼筋混凝土拱橋施工。

工藝原理

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》通過對貝雷梁拼組過程中的全程控制，用螺旋千斤頂對拱圈底模的控制，使得拱圈線形與設計準確一致、美觀大方。通過對混凝土原材料把關、配合比選定、混凝土攪拌、運輸、澆築過程的控制，以及後期通過混凝土養護、控制水溫以降低混凝土內外溫差，防止大體積混凝土出現裂縫等，保證了大體積混凝土施工質量。

施工工藝

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》的施工工藝流程及操作要點敘述如下：

• 拱座施工

一、施工準備

平整場地，整修道路，滿足設備停放和進出要求。其後進行拱座基礎放樣及覆核。根據設計圖紙的測量坐標及現場三角控制網，用全站儀測放出拱座基礎位置。

二、開挖基坑

1.開挖採用微振爆破開挖，尤其是接近基底時嚴格控制藥量，儘量減少對基底岩石的破壞。

2.岩石基底應清除岩面松碎石塊，鑿出新鮮岩面，將表面清除乾淨，傾斜岩層應將岩面鑿平或鑿成台階。

3.基坑成型後應檢查基地平面位置、尺寸及高程是否正確。基底地質與設計是否相符，若不相符應及時與監理設計單位聯繫。

4.基坑達到設計標高后，要保證基礎底面應嵌入弱風化岩石內不少於50厘米且承載力不低於1300千帕，後台岩石挖成設計中要求的階梯形，綁紮鋼筋前必須將基底所有虛渣清理乾淨。

三、拱座鋼筋綁紮

拱座鋼筋的焊接、綁紮要求均按照《公路橋樑施工技術規範》JTJ 041-2000嚴格執行。

四、混凝土澆築

每個拱座混凝土分兩次澆築，即先澆築C30拱座基礎混凝土，待其強度達到設計的70%以上再澆築拱座C40混凝土。混凝土採用攪拌站集中拌合，混凝土灌車運輸到施工現場，採用泵送澆築。混凝土的澆築應連續進行，如因故必須間斷時，其間斷時間應小於混凝土的初凝時間或能重塑的時間，澆築時要嚴格控制基礎頂標高，使其誤差在±1厘米範圍內。注意在拱座混凝土澆築時要預埋與拱架的連線鋼板。

振搗時使用4台ф50插入式振動器振搗，選擇具有豐富施工經驗的人員進行混凝土振搗作業，並固定專人負責，振搗時應注意：

振搗器插入混凝土時速度要快和拔出時速度要慢，以免產生空洞；

振搗器要垂直插入混凝土內，並要插入前層混凝土中，以保證新澆築和後澆築混凝土結合良好，但插入下層深度不超過5厘米；

振搗器工作點間距要均勻，間隔半徑不得超過有效振動半徑的1.5倍，且避免與鋼筋和預埋件相碰觸；振搗要保持足夠的時間和強度，以徹底振實混凝土，但時間不能太久以防止混凝土離析；不能對已經硬化到振動作用下不能形成塑性的混凝土區段或層次直接或間接地施加振動，不能通過模板或鋼筋進行振動。

五、混凝土養護

待混凝土強度達到2.5兆帕以上時，保證其表面不因拆模而受損時方可拆模。加強混凝土灑水養護，在養護期內始終保持濕潤狀態。

• 拱圈施工

一、拱架施工

主拱施工方法的選定是該橋施工的關鍵。鋼拱架採用貝雷梁拼裝複合體系，其結構構成分別為貝雷梁拼裝成型的拱架和有螺旋千斤頂、橫木組成的拱盔，拱架卸落利用螺旋千斤頂完成。貝雷梁由專業廠家生產，在施工現場附近拼裝鋼拱架節段，然後縱向用“懸臂拼裝法”，由拱腳向拱頂對稱拼裝，至鋼拱架合攏。橫向拼裝採用差接綁貼法施工。

1.拱架設計

拱架由321型貝雷桁架片組成，順橋向桁架片以折線形式連線模擬主拱圈的曲線，構成多圓弧相連線的曲線特徵，折線段的標準長度為2片桁片組成即6米，拱架中間合攏段用長2.3米的加工件，拱架軸線長度為69.32米。折線段間的貝雷上弦用特別加工的長18厘米、高10厘米的貝雷短臂和貝雷銷連線，下弦直接用貝雷銷連線；橫橋向共布置16片拱架，拱片間分別用45厘米、90厘米規格的支撐架橫向連線成整體，總寬度9.9米，拱架跨度為66米。為加強拱架的整體剛度，橫橋向在拱架的下弦面上用[10槽鋼連線成整體，[10槽鋼環向間距30厘米。施工拱架主要由拱架、拱盔組成，另外還有供拼裝用的扣索等。在澆築拱座混凝土時要預埋與拱架連線的鋼板，拱架與鋼板採用絞接。

1）拱架

拱架由321型貝雷梁的標準段、貝雷銷、支撐架、貝雷短臂、聯繫槽鋼等和長2.3米桁架加工件拼裝而成。每片由22個標準段和一段長2.3米的加工件組成。貝雷短臂由2厘米厚的鋼板加工而成，具體尺寸參見圖1，長2.3米桁架加工由[10槽鋼焊接加工而成，具體尺寸參見圖2，槽鋼與拱架用ф16圓鋼加工而成的U形螺栓連線詳細尺寸參見圖3。貝雷桁架片標準段規格為150厘米x300厘米，重量每片270kg。其容許應力為245兆帕，貝雷銷的允許剪力550千牛。貝雷桁架片拱架總體布置圖參見圖4。

2）拱盔

拱盔主要由鋼管支架、螺旋千斤頂、橫木組成，結構參見拱盔示意圖5。鋼管、螺旋千斤頂、橫木的縱橋向間距均為30厘米，鋼管規格為ф50毫米，橫木規格為10厘米x12厘米，橫橋向鋼管、螺旋千斤頂間距為90厘米，兩層上下連線鋼管的間距為80厘米。鋼管支架用必須用自製螺栓與拱架聯結牢固防止滑動。

圖5 拱盔示意圖

3）扣索、後錨風纜

對於扣索用ф21.5的鋼絲繩，設定16組，扣索一端固定在後錨的地錨環上，另一端吊拉拱架片；鬆緊程度由5噸慢速卷揚機調整。對於後錨利用先施工以達到設計強度的兩岸橋台，在每個橋台前側設定每組25根ф16的鋼筋錨環。風纜的風繩採用ф21.5的鋼絲繩，在每個橋台的兩側適當位置分別設計兩個2米x2米x2米的混凝土地錨，採用ф16的鋼筋錨環。在橋台澆築時為加強橋台的抗傾覆和抗滑能力，在橋台基底岩石中鑽孔安裝20根長300厘米的ф28鋼筋錨桿，錨桿嵌入岩石長度150厘米。

2.拱架建模驗算

1）基本資料

（1）321貝雷桁架該次等截面懸鏈線鋼筋混凝土箱形拱施工支架採用321貝雷桁架片拼裝組成。該桁架片的力學性質見表1。

類型	桁片允許彎矩 （千牛•米）	桁片允許剪力 （千牛•米	弦桿縱向允許軸力（千牛）	弦桿迴旋半徑R=V（IJF）（厘米）	自由長度（厘米）	長細比 λ=/R	縱向彎曲係數ф
國產貝雷	788.2	245.2	663.0	3.94	75.0	19.0	0.953

（2）施工荷載

經計算施工單位荷載為：G=18千牛/平方米

2）現澆箱梁分階段參與拱架整體受力驗算

（1）計算模型

該次計算採用MIDAS軟體進行計算分析，建立有限元模型，模型總共2224個節點，4292個梁單元。貝雷桁架片及橫向聯繫槽鋼採用梁單元。

施工荷載以均布荷載形式加於貝雷桁架片上，施工過程中底板、腹板及頂板濕重以節點荷載的形式加於貝雷桁架片上。該次計算中貝雷桁架片容許內力以貝雷桁架片力學性質表中彎矩、剪力和軸力的允許值為限進行評價，即在各施工階段中貝雷桁架片任何部位的內力均不能大於該容許內力值，否則視為不滿足要求。

（2）施工階段劃分

按照現澆主拱圈，應按分段、分環和縱、橫向對稱均衡的原則進行載入。進行施工階段劃分，共劃分為11個施工階段。參見施工階段劃分表（表2）所示。

表2 施工階段劃分表

施工階段編號	內容描述
1	拱架施工
2	拼裝底板等施工荷載
3	現澆主拱圈底板混凝土1
4	現澆主拱圈底板混凝土2
5	現澆主拱圈底板混凝土3
6	現澆主拱圈腹板混凝土1
7	現澆主拱圈腹板混凝土2
8	現澆主拱圈腹板混凝土3
9	現澆主拱圈頂板混凝土1
10	現澆主拱圈頂板混凝土2
11	現澆主拱圈頂板混凝土3

（3）其計算模型參見麻柳河大橋拱架計算模型圖6。

圖6 麻柳河大橋拱架計算模型

（4）施工階段劃分

嚴格按照該橋施工圖設計檔案中“主拱圈拱上載入程式圖”中的相關規定一“在鋼拱架上立模，現澆主拱圈，應按分段、分環和縱、橫向對稱均衡的原則進行載入。可按底板、腹板、頂板三環施工，前一環合攏並達到80%設計強度後，再進行下一環的施工。”進行施工階段劃分，共劃分為14個施工階段。參見施工階段劃分一覽表（表3）所示。

3）拱架懸拼階段驗算

（1）計算模型

該次計算採用MIDAS軟體進行計算分析，建立平面桿系模型，模型總共27個節點，30單元。其中梁單元24個，索單元6個。貝雷桁架片採用梁單元，扣索（ф21.5的鋼絲繩）採用索單元。

移動卷揚機和支撐架重量以節點荷載形式加於貝雷桁架片上。由於每個拱片均獨立採用扣索固定，故該次計算以一片拱片進行建模分析，計算模型參見麻柳河大橋拱架懸拼階段驗算模型（圖7所示）。

圖7 麻柳河大橋拱架懸拼階段驗算模型

（2）施工階段劃分

根據麻柳河大橋施工方案，貝雷桁片安裝採用“懸臂拼裝法”，由拱腳向拱頂對稱拼裝，至鋼架合攏。橫向採用差接修訂綁貼法實現拒拱架整體合攏。橫向拼裝採用差接綁貼法施工，先從兩岸對稱安裝4片拱架，合攏後，以這4片為基礎，對稱綁貼拼裝其他拒拱片，每個拱片均採用扣索固定，當16片拱架全部合攏後，上好槽鋼使成為一個完好的整體。扣索從拱腳向拱頂依次編號為1、2、3，下同。參見施工階段劃分一覽表（表4）所示。

4）驗算結果

通過分別對該橋主拱圈混凝土施工過程中拱架整體驗算（分箱梁參與受力和不參與受力兩種情況）和拱架懸拼階段扣索拉力驗算，可以得出以下結論：

箱梁參與受力模型：

（1）貝雷桁架片在主拱箱梁現澆過程中內力均滿足其技術指標要求，其中最大彎矩只達到其允許值的22.8%，為180.10千牛・米；剪力只達到其允許值的15.1%，為36.91千牛；軸力最大達到其允許值的35.5%，為470.82千牛。

（2）由貝雷桁架片組拼的鋼拱架在主拱箱梁現澆過程中跨中撓度變形為8.34毫米（扣除鋼拱架自身變形及底模架作用下的變形後），變形較小，可以滿足要求。

（3）貝雷桁架片在懸拼過程中各索的拉力最大為：第2根索，16.4千牛，遠小於ф21.5鋼絲繩的破斷拉力：245.5千牛（公稱抗拉強度為1400兆帕），滿足要求。

（4）施工過程中的穩定性特徵值達到6.87滿足要求。

3.拱架拼裝

1）準備工作

拱架拼裝準備工作包括材料、機械和人員等。

材料準備。拱架設材料由生產廠家按契約按時按量供應。各類材料應符合設計及規範要求，並經檢驗合格後才能使用。要落實元器件的進貨檢驗制度，由物資裝備科和試驗室具體負責，把好原材料進場關。質量安全科落實檢查，如現場發現不合格材料應立即清除，並做好記錄。工程技術科及時做好施工技術交底，對原材料的適用標準予以明確，並嚴把操作的規範化。拱架主要材料一覽表參見表5。

機械、設備主要機械有裝載機1台，運輸汽車2台，卷揚機8台，全站儀1台，水準儀1台。

人員主要包括管理人員5人，技術人員8人，其他工人30人。

2）拱架拼裝工藝流程

拱架的拼裝嚴格按照設計及規範要求進行，拼裝工藝流程參見圖8。

圖8 拱架拼裝施工工藝流程圖

拱架用汽車運輸至河底，然後用吊車（或者卷揚機）吊裝。縱向用“懸臂拼裝法”，由拱腳向拱頂對稱拼裝，至鋼拱架合攏。橫向用差接綁貼法實現拱架整體合攏。懸臂拼裝法就是利用吊車站在河床上吊裝拱片，由拱腳向拱頂邊安裝邊扣拉邊推進直至拱架合攏的方法。首先安裝中間4片，其具體方法及程式參見拱架斷面示意圖9、圖10。合攏後以這4片為基礎，對稱綁貼拼裝其他拱片，每個拱片均採用扣索固定，固定位置在標準片的第2、4、6、8、10節節點處，當16片拱架全部合攏後。拼裝過程中利用扣索調整拱架標高（標高差值不超過2厘米），利用風纜調整拱架中線（偏差不超過3厘米）。

圖9 拱架斷面局部示意圖

圖10 拱架斷面示意圖

3）拼裝中注意事項：

（1）扣點位置在已經上好貝雷銷的節點處；

（2）拼裝時要及時拉上風繩，以增加橫向穩定性；

（3）在拱架拼裝過程中，要及時測量主要節點處的高程及中線偏差；

（4）在拱架拼裝時要左右對稱、前後對稱拼接。

4）拱盔安裝

（1）高程控制。拱盔高程控制主要指底模施工時其頂面的高程，它直接關係到拱圈高程。底模施工高程由底板底面的設計高程和拱架、拱盔、拱圈的預拱度決定。

（2）拱架、拱盔、拱圈的預拱度。拱架受拱盔、拱圈的荷載產生變形（△拱架）；拱盔受拱圈的荷載產生的變形（△拱盔），包括拱圈受自重、混凝土收縮與徐變、墩台位移影響產生變形（△拱圈）。

（3）底模頂面施工高程H施：H施=11設+△拱架+△拱盔+△拱圈

5）底模安裝

底模採用2厘米的木模以便於減輕拱架荷載。

6）拱架的預壓

為檢驗拱架應力及其結構的穩定性，拱架的彈性變形，減少非彈性變形，以確保現澆拱圈施工的安全和順利進行，拱圈需進行預壓，且預壓荷載不小於拱圈恆重。全聯整體預壓，預壓順序按照實際施工澆築順序模擬進行。預壓重量採用100%拱圈荷載總重量。

具體施工過程如下：

（1）拱架採用砂袋預壓，預壓時順橋向按拱圈混凝土實際重量和其他荷載分配擱置，橫橋向砂袋對拱架均布載入。全聯拱圈體荷載總重量G=405x2500+168+80=1260.5噸，每平方平均荷載：17.8千牛，該次計算按18千牛/平方米。底板、腹板的重量和頂板的分別按總重量的36%、29%和35%。預壓按總重量分25%、25%、20%、20%、10%五個級別進行。

（2）預壓程式：按照縱橫對稱的原則進行，每個砂袋重量估計為35kg計算。嚴格按照先拱腳到拱頂再拱腰的順序。按5個階段進行：第一階段先按總重量25%，即4.5千牛/平方米，按照先拱腳到拱頂再拱腰的順序預壓，預壓觀測兩天拱架、拱盔各桿件應力變化情況及拱架、拱盔撓度和變形等；第二階段按照繼續按照25%即4.5千牛/平方米的重量進行載入預壓，預壓觀測兩天拱架、拱盔各桿件應力變化情況及拱架、拱盔撓度和變形等；第三階段按照20%即3.6千牛/平方米的重量進行載入預壓，預壓後觀測兩天拱架、拱盔各桿件應力變化情況及拱架、拱盔撓度和變形等；第四階段繼續按照20%即3.6千牛/平方米的重量進行載入預壓，預壓後觀測兩天拱架、拱盔各桿件應力變化情況及拱架、拱盔撓度和變形等；第五階段繼續按照10%即1.8千牛/平方米的重量進行載入預壓，預壓後觀測兩天以上拱架、拱盔各桿件應力變化情況及拱架、拱盔撓度和變形等，如數據穩定可停止預壓。注意在每一預壓過程如發現拱架、拱盔各桿件應力變化情況及拱架、拱盔撓度和變形等超過計算值應查找分析原因並採取補救措施確認安全後才能進行下一階段預壓。

（3）預壓期不少於10天且連續兩天沉降觀測不大於1毫米時，開始卸載。把觀測的數據進行整理，繪出彈性變形量，並以此值為參考，考慮施工抬高值，設定跨中預拱度，按二次拋物線至拱圈各點。

（4）測點布設及觀測方法：

預壓觀測將縱向分為67個斷面，每斷面布置4點，預壓後每天定期觀測。觀測從開始預壓到卸載的全過程。載入、卸載分級進行，分級觀測，載入及卸載過程中隨時觀測拱架的穩定，防止局部失穩導致拱架架坍塌。參見沉降觀測記錄表6。

表6 沉降觀測記錄表（預計載入為G）

觀測斷面位置：觀測開始時間： 結束時間：
測點編號	觀測時間	1天	2天	3天	4天	5天	6天	7天	8天	9天	N天
1	載入級別（%G）
	變化情況（毫米）
2	載入級別（%G）
	變化情況（毫米）
n	載入級別（%G）
	變化情況（毫米）

（5）砂袋載入及卸載運輸：砂袋載入運輸採用機械運輸，人工擺放。

（6）砂袋卸載按照預壓的相反順序進行。卸載時首先拋擲河床後用車輛運輸至指定地點處理。

7）數據分析處理及調整底模標高調整

對預壓數據進行數理分析並和模擬計算數據進行校核，計算每個部位的沉降預留量，最後用螺旋千斤頂調整底模標高。

二、拱圈施工，包括模板安裝、拱圈混凝土澆築。

1.設備配置及其他準備

該橋設混凝土攪拌站一座，配QZ-750攪拌機2台，HBT60混凝土輸送泵2台。混凝土振搗以插入式振搗器為主，平板振動器為輔。在拼裝完畢的拱架上搭建臨時450鋼管支架，用於運輸、綁紮鋼筋及混凝土澆築等施工。

2.模板安裝

拱圈底模、側模和頂模均採用優質木模板，重量輕可以減輕拱架的荷載，同時造價底可以減少成本技術上完全可行。縫隙用加工後的木條填塞，再用“即使帖”貼縫，以防漏漿。

模板的鋪設順序：

第一環混凝土澆築時：拱圈底模——外側模一安裝拉筋。

第二環混凝土澆築時：內側模（包括橫隔板下部側模）一裝拉筋及分段側隔板——設定橫豎帶木一設下部（底板）蓋板。

第三環混凝土澆築時：頂模一'則模一裝拉桿及橫豎帶木——上緣蓋板。

3.鋼筋加工及安裝

拱圈底模鋪好後，測設中線、邊線、標高，標出各分段點及橫隔板的位置，作為安裝其他模板及綁紮鋼筋的依據。

拱圈鋼筋採用在橋下加工彎制，運至拱架上就地綁紮施工。鋼筋綁紮順序按拱腳至拱跨1/4段，先按箍筋後穿主筋的辦法；拱跨1/4段至拱頂段先穿主筋後套箍筋，以利於施工。主筋接頭、箍筋及橫隔板鋼筋連線採用焊接；間隔槽鋼筋除縱橋向在綁紮分段鋼筋時一次成型外，其餘的橫橋向鋼筋和箍筋可以在澆筑前綁紮。

鋼筋在綁紮中和骨架成型後，要做好支撐架避免變形，上層鋼筋網採用鋼管臨時定位，保護層混凝土墊塊按40厘米間距布置，與主筋綁紮牢固。鋼筋在澆筑前要保證其無鏽蝕現象。

4.澆築工藝

拱圈混凝土澆築採用分環分段法。分為底板、腹板、頂板三環，先澆築第一環底板，再澆築第二環腹板，最後澆築第三環頂板。底板、腹板、頂板可分五段澆築，先澆築拱腳①，再澆築拱頂②，最後澆築③。澆築時縱橫須對稱進行。拱圈施工示意圖參見圖11，拱圈施工工藝流程參見圖12。

圖11 拱圈施工示意圖

圖12 拱圈施工工藝流程

段與段之間預留間隔槽，間隔寬度為0.8米，間隔槽混凝土，澆筑前要將分段混凝土表面鑿毛沖淨，殘留混凝土清理乾淨後綁紮鋼筋，立模澆築，澆築由拱腳向拱頂對稱進行澆築。拱圈合攏採用開口箱合攏，即在底板、腹板的所有分段混凝土和段間10厘米縫混凝土強度達到設計強度的75%時，澆築底板、腹板的間隔槽混凝土；在頂板的所有分段混凝土和段間10厘米縫混凝土強度達到設計強度的75%時，澆築頂板的間隔槽混凝土。這樣底板、腹板形成拱，承受部分荷載，減少拱架承受荷載，利於安全施工拱圈。合攏溫度宜在較低溫度進行，合攏溫度按設計要求在5-15℃條件下進行。

混凝土泵送：混凝土施工前，有關的泵送設備應全面檢修保養，以確保連續泵送。泵送前要用1立方米，左右1:1的砂漿潤滑管道，水泥砂漿應泵出模外。開始泵送時，混凝土泵應處於慢速、均勻並隨時可反泵的狀態，待各方面情況正常後轉入正常泵送。正常泵送時，泵送要連續進行，儘量不停頓，遇有運轉不正常的情況，可放慢泵送速度。混凝土供應不及時，可降低泵送速度，要保持連續泵送，但慢速泵送時間不能超過從攪拌到澆築的允許連續時間，否則做廢料處理。混凝土停泵時，料斗內應保留足夠的混凝土，作為間隔推動管路內混凝土之用。短時間停泵，再運轉時要注意觀察壓力表，逐漸過度正常泵送；長時間停泵應2-3分鐘開泵一次，使泵正常運轉和反轉個兩個衝程，以防止混凝土假凝堵管，同時開動料斗中的攪拌器，使之攪拌3-4轉，防止混凝土離析，但不宜連續攪拌。在泵送過程中，應注意料斗內的混凝土量，應注意混凝土面不應低於上口20厘米，否則不但吸入率低，而且易吸入空氣形成堵塞。若吸入空氣應進行反泵將混凝土反吸到料斗內，排除空氣再正常泵送。

混凝土運輸：採用混凝土罐車運到橋下，再用混凝土輸送泵運至拱模內。澆築混凝土前，對模板、鋼筋、保護層、預埋件，預留孔道進行檢查。並認真檢查模板的結構尺寸、中線位置、水平位置、脫模劑的塗抹、鋼筋骨架的安裝、止漿墊的設定等情況，經檢查合格後，方可澆築混凝土。嚴格控制進場原材料的質量；不合格的原材料不準進場；在澆筑前，測定原材料的含水率，據此計算出該次施工配合比，在澆築過程中，應經常測定拌合物的和易性和坍落度。混凝土澆築時，應設專人檢查模板、鋼筋和預埋件、預留孔，發現有鬆動、變形、移位時應及時處理。混凝土施工時，溫度控制在5-32℃之間，如果溫度過高或過低，應採取降溫或升溫措施。

為了保證混凝土的強度，待初凝後，應及時覆蓋並人工灑水養護；視天氣溫度，每天灑水5-7遍，保證混凝土表面經常處於濕潤狀態，養護時間一周以上。

5.模板的拆除

非承重側模應在混凝土強度達到2.5兆帕時方可拆除側模。內側模應在混凝土強度能保證其表面不發生塌陷和裂縫現象後可拆除。承重模板應在混凝土強度能承受自重和其他可能的外荷載時方能拆除。模板拆離拱圈後，吊放到存放處，清洗、修理、塗油以供下次使用。

6.卸架

拱架卸落必須在拱圈混凝土強度達到設計後進行。由於拱架設計中用螺旋千斤頂來調整標高和落架，落點達2724個（橫向12排，縱向227排），對於如此多的落架點，落架技術難度大。根據計算分析，確定卸架原則：橫橋向必須同時均勻卸落，在縱橋向從拱頂向拱腳逐排卸落，並保持拱頂兩側對稱同步進行。對於卸落量開始小，後漸大，縱向從拱頂到拱腳逐漸減小，橫向一致。

注意事項：卸架分若干次，每次按拱頂到拱腳的順序進行一次。在卸架前、過程中、卸架後必須進行卸架監測。如果在卸架過程中出現異常現象（如拱圈偏位較大、拱圈混凝土出現拉應力等），必須立即停止卸架，待出現問題分析解決後，方能恢復。卸架監測包括四個方面：一是通過應力檢測儀測應力變化；二是通過懸掛的線垂測撓度變化；三是通過全站儀測軸線偏位；通過值班人員檢查異常。

7.拱架拆除

拱圈脫架後，拆除上面橫木和聯繫槽鋼等，然後按拱架拼裝的相反順序，逐步拆除，所用的方法和設備一致。每片拱架對應拱圈都預埋一個ф15PVC孔，在卸架和拆除時，通過此孔用卷揚機將拱架落至河床。

• 應力監測

在施工過程中，需對拱圈應力及拱架的應力、撓度進行不間斷監測。

一、監測設備和方法

拱架撓度監測採用垂吊垂球法，應力檢測採用1G120電阻應變片作探頭，牢固貼上在被測部位，利用UCAM-70A-10型數據採集儀採集輸出應力或應變值，並由此計算出桿件內力增量的方法。

二、監測內容

測試各施工階段拱架典型截面的撓度，分析驗證撓度數據；測試各施工階段拱架典型截面的應力，驗證結構分析數據；測試拱圈混凝土典型截面的應力，提供施工參考數據；通過數據分析對各施工階段進行數據監控，保證施工安全。

三、監測分析

1.拱架撓度監測分析。

繪製各工況下拱架撓度理論值與實測值曲線圖，進行比較，各觀測值與理論值十分接近，證明各施工過程是合理、安全的。

實測撓度值出現兩邊不對稱或個別點差值較大現象，可能是由於估讀誤差和溫度影響造成的。

採用垂球法監測拱架撓度，雖簡單易行、經濟、方便但受溫度影響較大，溫度上升，拱架和垂吊鋼絲將上拱和伸長；反之拱架和鋼絲將下撓和縮短，兩者影響相互抵消一部分，其差值即為溫度影響值。

2.拱架應力監測分析。

繪製各工況下拱架應力理論值與實測值曲線圖，在各工況下拱架應力各觀測值與理論值非常接近，證明各施工過程是合理、安全的。對各測點的原始數據進行分析，如果各工況下拱片受力不均勻係數除個別點外其餘均小於我們採用的不均勻係數，說明我們採用的不均勻係數是合理的。

3.拱圈混凝土應力監測結果分析。

拱圈混凝土應力監測，在落架過程中，對於控制落架程式、保證混凝土拱圈混凝土不產生裂縫起關鍵作用。然而，拱圈各測點混凝土應力值並不代表其測點的實際混凝土應力，因為它包含著大量的混凝土徐變、收縮。所以在分析時必須把監測點混凝土徐變、收縮應變從總應變中分離出來。

• 拱上部位施工

一、拱上立柱、蓋梁施工

在主拱圈的混凝土達到設計強度後，卸落拱架，按設計順序對稱澆築拱上立柱。在澆築混凝土立柱前在澆築完的主拱圈上搭設滿堂支架，支架縱橫上下步距均為75厘米，以便於立柱和行車道板的鋼筋綁紮、模板安裝、混凝土澆築。在預留的PVC孔中插入鋼筋，鋼筋與鋼管支架之間採用焊接等措施確保，支架不會滑移。立柱高度均小於10米，按常規方法分2-3次立模成型，澆築混凝土即可。在施工時立柱鋼筋應注意下料長度，宜製成長短不一，以避免鋼筋連線時的焊接接頭在同一截面。模板用腳手架鋼管固定，模板採用特製組合鋼模，分為上下節，每節由4塊組成，每節3米高。蓋梁模板採用定型鋼模，鋼筋的加工與安裝嚴格按照橋規執行。混凝土採用輸送泵澆築，插入式振搗器振搗。

二、墩、台施工

1.墩、台基礎施工

按設計尺寸位置開挖，3號墩基礎需嵌入中風化基岩不小於1.5米，基底承載力不低於600千帕，標高可根據開挖實際情況調整。橋台基底承載力不低於200千帕且不高於設計標高；達到設計要求後澆築混凝土。

2.墩身、台身施工

1）施工準備。施工前應清除並鑿毛基礎混凝土表面上的浮漿並用高壓水沖洗，放點定位。

2）搭設腳手架。由於該橋墩身、台身高度不大但由於地形坡度較大所以搭設雙層腳手架均能滿足施工需要，且在搭設前對地面做必要的抗滑處理。

3）模板加工。模板全部採用大塊鋼模板拼裝，模板套數根據墩台數量、施工周期和工期安排確定，在工廠定點加工，墩身高度較小，一次安裝澆築。

4）模板安裝。模板利用吊車及倒鏈配合進行安裝，其連線螺栓及扣件按規定上夠數量，並設好內部支撐及拉桿。模板應有足夠的強度、剛度、穩定性和精確的結構尺寸，板面要求平整，接縫密貼，確保不漏漿，板面變形不大於1.5毫米。

5）混凝土澆築。墩身混凝土澆築必須在其基礎混凝土強度達到設計強度的85%以上方可進行。混凝士拌合採用拌合站集中拌合，混凝土罐車運輸，拌合時嚴格按照混凝土的配合比進行配料，振搗採用插入式振搗器振搗，並配附著式振動器，澆築高度大於2米時，設定串筒，以避免混凝土混合料從高處向模板內傾卸時產生離析。混凝土混合料分層進行澆築，厚度不得超過30厘米。用插入式振搗器振搗要仔細，以免漏振。振搗密實的標誌是混凝土停止下沉，不再冒出氣泡，表面呈平坦泛漿。

6）拆模及混凝士養護。混凝土初凝後應及時進行灑水覆蓋養護，達規定強度後方可拆模.脫摸時先鬆開大塊模板的聯結扣件，用掬鏈配合人工逐塊拆下各塊模板倒至上部，經對板面進行清理及塗刷脫模劑後備下次周轉使用。

三、蓋梁、台帽

已成型的墩身上端，根據設計高度畫好抱箍線，安裝鋼抱箍，其上搭設分配梁，鋪設底模，綁紮鋼筋，立側模，經監理檢查合格後，澆築混凝土。台帽是在已施工好的台身上放線立模澆築混凝土。

四、支座施工

為保證支座安裝平整度和對其精度的要求，墊石施工標高較設計標高稍高，再利用整平器及精密水準儀量測，反覆整平混凝土面，安裝支座前鑿毛墊石，鋪2-3厘米厚與墊石等強度的砂漿，砂漿澆築標高較設計標高略高3毫米左右，然後安設支座就位，用錘振擊，使其符合設計標高。

五、橋面實心板施工

橋面實心板採用搭滿堂支架施工。混凝土按照設計順序對稱進行。混凝土抗壓強度低於2.5兆帕前不得承受行人或其他物件的荷載，低於設計強度70%前，不得通行各種車輛。模板採用定製鋼模，鋼筋分段綁紮不得有鏽蝕現象，模板支架在達到設計強度後拆除。施工時要嚴格控制混凝土的標高。

1.滿堂支架施工

搭設滿堂支架施工支架須進行設計計算，滿足強度、剛度和穩定性支架採用滿堂式布置，利用巾50鋼管腳手桿搭設，支架底部與拱圈預留孔中插的鋼筋和已澆築好的立柱做連線處理防止支架滑移，支架頂部設定頂縱梁和橫樑，其上鋪設梁體模板。支架縱橫向設定剪力撐頂部設單向風纜（靠墩方向），以增加其整體穩定性，並在支架上端與墩身間用方木塞緊。支架拼好後，進行預壓，消除變形。鋼管間距縱橫上下步距均為75厘米。支架與滿堂支架因接頭多，在荷重作用下的變形較大，且不易準確計算，為清除支架的變形和因地基沉陷、拱圈撓度變化而引起的實心板早期開裂，同時為驗證支架的安全性和預拱值的準確性，不同跨徑的支架須進行預壓試驗，預壓在實心板底模支好以後，按設計荷載1.2倍換算出壓載重量，在底板上模擬現澆重量載入預壓。預壓採用砂袋法，載入時儘量符合混凝土澆築時的狀態。

支架預壓時在底模和地基、拱圈上設沉降監測點、底模監測點選在跨中和1/4跨共3點，在預壓重量達設計荷載50%、75%、90%、100%時皆需進行監測，並派有專職施工員和安全員監測支架變形情況，一旦發現支架變形超出允許範圍，必須立即停止預壓，並分析原因，待處理完善後方可再進行預壓。全部載入後不可立即卸載，需等一段時間（一般24-72小時）後，再逐級卸載，逐級測量並詳細記錄。

2.實心板澆築順序：按縱橫對稱原則進行。

3.模板安裝。模板採用鋼摸以確保施工的質量。模板要有足夠的剛度、強度，板面要平整，接縫密貼，確保不漏漿。用高強螺栓連線，安裝時要嚴格按設計控制標高和中線。

4.鋼筋安裝。嚴格按照設計及規範要求施工，鋼筋不得有油污、鏽蝕，注意控制保護層的厚度。

5.混凝土澆築。混凝土澆築採用混凝土輸送泵澆築，嚴格控制配合比確保混凝土的強度，用插入式和平板震動器振倒確保混凝土的密實。

材料設備

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》採用的材料及設備參見表7。

表7 施工材料及機具匯總表

序號	項目	機具設備名稱	規格	單位	數量
1	混凝土作業	強制式攪拌機	500升	台	2
2		插入式振動器	HZ6X-50	台	8
3	鋼筋作業	鋼筋切斷機	CQ40	台	1
4		鋼筋調直機	TQ4/4	台	1
5		鋼筋彎曲機	CW40	台	1
6		電焊機	BX3-500	台	8
7	纜索	簡易索塔	槽鋼拼裝	個	2
8		電動卷揚機	30千牛、20千牛	台	4
9		天線滑車	自製	個	1
10		鋼絲繩（牽引、升降索）	ф14毫米	米	400
11		鋼絲繩（承重索）	ф22毫米	米	250
12		鋼絲繩卡子	Y7-22	個	20
13		鋼絲繩卡子	Y4-12	個	20
14	量測儀器	全站儀	拓普康	套	1
15		水準儀	蔡司010B	台	1
16		塔尺	╱	個	2
17	支架安裝	倒鏈	100千牛	個	4

參考資料：

質量控制

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》的質量控制要求如下：

該橋通過對主拱圈撓度形、拱架壓縮形和地基沉降的控制，達到主拱圈軸線與設計懸鏈線最大程度的吻合。具體控制標準參見表8。

表8 現澆拱圈的質量檢測標準表

項目名稱		檢測標準
拱肋間距		5
檢查項目		規定值或允許偏差（毫米）
混凝土強度（兆帕）		在合格標準內
軸線偏位（板拱）		10
內弧線偏離設計弧線		+L/1500
斷面尺寸	高度	+5
	頂底腹板厚	+10.0

參考資料：

安全措施

除嚴格遵守國家相關安全技術規程外，《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》還根據該工程特點制定各項安全措施，包括雨季防汛安全措施，橋樑施工高空作業安全措施，交通安全措施及《施工現場安全管理辦法》、《安全操作規程》、《治安、保衛、消防措施》；建立安全檢查落實制度，經常定時召開安全例會，會前布置，會後檢查落實，做到超前控制，定期和不定期開展安全評比工作，查違章、查隱患、查措施、抓落實、樹立典型，使安全工作長抓不懈。

主要過程的安全措施：

拱架作業安全技術措施。對下落、提升貝雷片等必須有明確的色旗和哨音等指揮設備，設專職信號員，指揮吊裝；採用差接幫貼法懸臂拼裝拱架時，根據懸臂長度，隨時拉好扣索和風纜，以確保穩定和拼裝安全；扣索必須扣在拱架的大節點處，決不可扣在小節點處；拼裝過程中，要及時上足擰緊螺栓並進行全面檢查；提升的鋼絲繩必須與吊鉤連線牢固，保證升降時不脫鉤，鋼絲繩安全係數必須大於6，且派專人經常檢查，發現斷絲或傷口必須更換。

拱圈施工時安全措施。拱圈澆筑前，對機具設備及防護設施等進行檢查，對施工人員進行技術交底；拱圈澆築時，隨時檢查拱架和模板，發現異常情況及時採取措施；拱架經計算，具有足夠的強度、剛度和穩定性；拱圈澆築時，側模外預留人行道並安裝護欄；拱圈澆築，嚴格按照澆築順序進行澆築；拱圈澆築時，應進行撓度、應力監測；夜間施工必須有充足的照明設施。

拱架卸架安全措施。拱圈卸架在其頂板合攏混凝土強度達到設計強度的90%進行；拱圈卸架按照開始小，後逐漸增大；縱向對稱、橫向同時的原則進行；對拱圈卸架前刻、過程中和完成後都應進行監控，包括拱架的撓度、拱架應力和拱圈應力等監控；拱圈卸架時，卸架人員必須戴安全帽、穿防滑鞋等。

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》的環保措施如下：

採用該成果施工對地形破壞程度小，防止了水土流失，有利於當地環境保護，具有較好的社會效益。

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》的效益分析是：

該主拱圈由於在材料、工藝、技術、程式上都得到了有效的保證，主拱圈無論在幾何尺寸、結構強度和外觀質量上都一次成優。

採用無支墩貝雷梁拼裝橋樑拱架與傳統拱架比較有不少技術經濟上的優勢。節約大量材料和施工時間，且部分附屬配套設施可以循環利用。

《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》的套用實例如下：

位於陝西省紫陽縣境內的包茂（包頭一茂名）高速公路MC4標契約段麻柳河大橋為主跨L=66米的等截面懸鏈線鋼筋混凝土箱形拱橋，淨矢高11.0米，矢跨比為1/6，主拱圈為單箱三室整體現澆結構，頂板、腹板、底板厚均為20厘米，箱高130厘米。左線長88.9米，右線長87.4米，橋寬12米。設計荷載：汽車荷載一1級，抗震烈度Ⅵ度。2009年2月10日開始處理拱座基礎，到2009年8月24日主拱圈合攏。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《現澆鋼筋混凝土拱橋無支墩施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。