湖南交通科技 第３８卷第３期 Ｖｏ１．３８ Ｎｏ．３ ２０１２年９月 ＨＵＮＡＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｓｅｐ．２０１２ 文章编号：１００８－８４４Ｘ（２０１２）０３—００８３－０５ 下承式系杆拱桥“先梁后拱’’施工技术与应用 邵联银 。杨卫红 （１．江苏育通交通工程咨询监理有限责任公司，江苏南京２１１１８８；２．南京交通职业技术学院，江苏南京２１１１８８） 摘要：下承式系杆拱桥施工存在诸多质量控制要点，稍有不慎将会带来重大工程隐患 和质量事故，结合江苏省丹金溧漕河航道整治工程白龙大桥施工管理实践，阐述先梁后拱法的 施工技术，对施工中可能出现的质量问题进行分析，并提出相应的质量控制措施。 关键词：先梁后拱；下承式；系杆拱桥；预应力张拉 中图分类号：Ｕ ４４８．２２ 文献标识码ｔ Ｂ １ 工程概况 ２．１“梁”施工 主桥下部结构及主桥地基处理施工完成后，开 白龙大桥位于金坛市金城镇龙桥村３０４县道 始搭设并预压系杆、横梁支架，进行拱座及端横梁的 上，横跨拟改建的丹金溧漕河，桥梁桥跨布置为１０ 支架现浇施工并张拉所有端横梁预应力钢束，再分 ×２０ ｍ（先张法预应力空心板梁）＋１０６．６ Ｉｌｌ（下承 段现浇系杆，然后现浇系杆湿接头。先浇筑４＃、９＃、 式钢筋混凝土系杆拱）＋８×２０ ｍ（先张法预应力空 １４＃３根中横梁并张拉第一批预应力钢束后方可张 心板梁）。设计荷载等级为公路Ⅱ级，主桥桥面宽 拉第一批系杆预应力钢束，最后再现浇剩余ｌ７根中 度为１２．８ ｍ，引桥桥面宽度为１０．０ ｍ。主桥上部结 横梁并张拉第一批横梁预应力钢束，从而构成整体 构采用下承式钢筋混凝土系杆拱，计算跨径１０５ ｍ， 平面框架梁。 矢跨比采用１／５，矢高为２１ ｍ，拱轴线为二次抛物 ２．２“拱”施工 线。 张拉第二批系杆预应力钢束，再搭设拱肋支架， 系梁采用箱型截面，梁高１．９ ｍ，宽１．４ ｍ，拱座 并现浇拱肋混凝土。待混凝土达到设计强度后，安 处加高至２．６５ ｍ，混凝土采用Ｃ５０；拱肋采用等截 装风撑，再安装、张拉吊杆第一次钢束后拱肋支架落 面的工字形截面，高２．６ ｍ，宽１．４ ｍ，为钢筋混凝土 架，张拉吊杆第二次钢束同时拆除拱肋支架形成梁 构件，混凝土采用Ｇ４０；每片拱设间距５ ｍ的吊杆ｌ８ 拱组合体系。然后再安装行车道板，并张拉第二批 根，吊杆为柔性吊杆，采用ＯＶＭ．ＧＪ１５－９钢绞线成 横梁预应力钢束及第三批系杆预应力钢束，最后拆 品索；风撑采用８根 １１００—１４ ｍｍ钢管；端横梁高 除系杆、横梁支架，进行桥面系施工。见图１。 度为１．９—１．９７５ ｍ，中横梁为１．２～１．２７５ ｍ，宽 ０．６ ｍ，两侧设牛腿以支撑行车道板，混凝土采用 ３ 拱座、端（中）横梁及系杆的施工 Ｃ５０；行车道板采用２５ ｃｍ高预制Ｃ３０混凝土实心 控制 板。 同一主墩顶的拱座与端横梁支架、模板采取同 ２ 总体施工方法 步实施，混凝土采取一次性浇筑成型的施工工艺。 系杆与中横梁支架采取同步实施，整体搭设，混凝土 主桥施工按照“先梁后拱”的原则实施，所有构 按照设计施工顺序进行，且整个系杆支架与拱座支 件均采用碗扣式满堂支架现浇的方法施工。同一主 架连成整体，具体从以下几点控制。 墩顶的拱座与端横梁采取一次性浇筑成型方法施 ３．１地基处理 工，系杆采取分２段浇筑施工，拱肋采取从拱座向拱 根据现场原地面为原有的沥青混凝土老路，较 顶处对称浇筑施工，混凝土均由汽车泵输送至浇筑 平坦，但由于老路宽度较窄，因此考虑到上部支架搭 面。 设地基要求，需对老路两侧进行拓宽处理。对系杆 收稿日期：２ｏ１２—０７—０９ 作者简介：邵联银（１９６２一），男，高级工程师，研究方向为道桥施工与监理。 湖南交通科技 ３８卷 Ｘ 图１ 白龙大桥立面图（单位：ｅｍ） 下及承台基坑处进行分层填筑灰土处理后，在整个 主桥场地顶面（含老路面上）铺设碾压厚１５ ｃｍ的 ８％灰土调平层，并做出２％单向横坡，以利排水。 ２．４ ｍ依次设置反向剪力撑，长方向应连续设置剪 刀撑。 ３．３支架堆载预压及卸载 然后在８％灰土顶面对应系杆及横梁处浇筑厚２０ ｍ 的Ｃ３０混凝土垫层，同时考虑到系杆处施工荷载较 大，且为了防止新老地基出现不均匀沉降而导致混 凝土垫层开裂，采取在系杆下Ｃ３０混凝土垫层中铺 设一层 ．５ ｍ＠２０ ｃｍ的成品钢筋网片（距基底约 ５ ｃｍ）予以加强。 为了检查支架承载力、减少支架非弹性变形及 地基的沉降量，在支架搭设完成，方木铺设完成后开 始支架堆载预压，按全截面分级堆载混凝土预制块 （边长１ ｍ的立方体混凝土块，每块重２．５ ｔ），采用 汽吊上载进行支架预压，预压重采用１．２倍梁体恒 主桥支架地基经过以上方案处理后，地基承载 力能满足主桥下承式钢筋混凝土系杆拱满堂支架现 浇施工需要。 载重量（即梁体混凝土自重×１．２），但在系杆部位 预压的荷载应为系杆和拱肋混凝土自重之和×１．２。 预压采取分３级逐级加载，第一级为７０％的梁 体荷载，第二级为１００％梁体荷载，最后加载至梁体 总荷载１２０％。前两级持荷时间不小于１８０ ｒａｉｎ，分 别测定各级荷载下支架和支架梁的变形值。 堆载完成后定时观测，同时注意检查支架各节 ３．２支架搭设 支架采用满堂式ＷＤＪ碗扣式钢管支架（瑶－珥８× ３．５ ｍｍ）。支架布置前对全桥各部位的受力进行详 细计算，得出支架布置的安全间距，支架间距根据各 部位受力不一致而变化，确保受力的绝对安全性。 搭设支架时，平面布置严格按支架设计布置图进行 控制。 点偏移、杆件压弯或变形、方木有无压裂等情况以及 整体稳定性，并注意加强对各观测点的保护。预压 加载后，前２天每隔６ ｈ进行一次沉降观测，第３天 每８ ｈ一次观测，一般预压最后３ ｄ的稳定为变形 不大于３ ｍｍ，即可判定支架相对稳定并可以卸载。 般支架预压总天数不小于７ ｄ。根据测量结果， 确定支架的施工预抛高值，以消除施工中因支架变 一特别注意：剪力斜撑须由底到顶即支架整个高 度和长度上连续设置，并需满足沿立杆轴线的每行 每列及竖向每层均有一根斜撑；斜撑应每步与立杆 扣接，扣接点距碗扣节点的距离应≤１５０ ｍｍ，当出 现不能与立杆扣接的情况时，可采取与横杆扣接，扣 接点应牢固；斜撑应设置成八字形，水平倾角在４５。 ～形而造成的梁体线形和标高误差，并通过调节螺纹 顶托，调节底模标高。 ３．４模板制作及安装 ６０。之间，每根斜撑跨越立杆的根数不少于４根。 本桥为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳 定性，设置了纵横向剪刀撑加固，短方向按间距 为保证纵梁的整体美观和表面质量，并有足够 的强度和刚度，拱座、系杆及端（中）横梁底模板均 采用竹胶板，系杆芯模板采用木工板，侧模板均采用 ３期 邵联银，等：下承式系杆拱桥“先梁后拱”施工技术与应用 ８５ 定型钢模板，端模采用０．８ ｃｍ钢板。安装顺序为底 模板安装一绑扎钢筋（系杆芯模安装） 安装预应 力管道一侧模板安装＿＋浇筑混凝土。模板拼缝之间 准确和连接牢靠。对于锚垫板设置时预留出的张拉 槽口，需要切断的钢筋必须保证留有规范要求的搭 接长度，在张拉完成后，对切断的钢筋全部采用焊接 恢复，确保钢筋恢复满足设计和规范要求。 ３．６混凝土浇筑及养生 本桥拱座与端横梁采取一次性浇筑成型，一片 系杆分两段浇筑。混凝土采用自拌混凝土，由搅拌 罐车运至现场，采用１台混凝土汽车泵对称泵送入 模。混凝土采用斜向分层浇筑。混凝土面层采用二 次压实二次磨光工艺，混凝土终凝后及时用土工布 贴双面胶带，防止漏浆。所有外露面模板涂刷脱模 剂，保证模板光洁、严密不漏浆。预埋件的预埋无遗 漏且安装牢固，位置准确。 ３．４．１底模板 在墩身处用小块竹胶板进行组合拼接，在伸缩 缝处底模外口修直。面板定型尺寸为２．４４ ｍ× １．２２ ｍ，长边横桥向布置，注意底模缝口通直。面板 依次拼接，每孔内外缘线型按平面曲线布置，竖曲线 线型通过桥面设计标高进行控制，并留足沉降值和 挠度值。为防止底模发生纵向位移，每块模板缝口 设置在纵向方木上，缝口周围与方木用铁钉连接，保 证梁底标高及表面平整度，安装时用全站仪测量梁 体中心线，保证梁体垂直度和线性；根据中线和水平 标高进行调整直至中心线、梁高、垂直度等满足规范 要求。 ３．４．２芯模板 覆盖，并洒水养生，并对湿接头两侧混凝土面进行打 毛处理。 混凝土浇筑顺序：拱座和端横梁混凝土采取同 步浇筑，以斜面分层向前推进；当混凝土浇筑至端横 梁顶部后，待混凝土接近初凝时（一般浇完２ ｈ左 右）再立即开始分层浇筑拱座剩余混凝土。系杆和 横梁的浇筑均从一端向另一端进行，以斜面分层向 前推进。 混凝土浇筑应严格控制分层下料的高度和振捣 深度，每层混凝土厚度不大于３０ ｃｍ，现场配备 Ｄ３０ ｍｍ、Ｄ５０ ｍｍ直径的插入式振动棒，在横梁、支 座等钢筋密集区采用小直径振动棒振捣，均匀振捣， 保障混凝土的密实，特别是钢筋比较密集的锚垫板 部位，防止过振和欠振、振捣过程中碰及预应力管 道、模板、其它埋件等现象发生，防止浇筑时漏浆堵 塞管道，影响施工质量。 在混凝土浇筑过程中安排专人跟踪检查支架和 系杆芯模采用方木形成框架，表面采用木工板 构成。由于芯模尺寸较小，人无法进人拆模，因此芯 模一次性投人，浇筑在系杆混凝土里面不再取出。 ３．４．３侧模板 侧模板直接采用的定型钢模板，采用侧模包底 模的方式。按照结构尺寸要求在固定平台上分段整 体拼装外侧钢模板，利用吊车吊装，精确测量定位后 进行锁定。侧模外侧采用３ ｍ的加强钢作为加劲 肋，再在加劲肋外采用对拉螺杆进行受力加固，模板 的支撑应该牢固，上、下采用对拉固定，对拉螺杆采 用＋１６钢筋。 ３．５钢筋、波纹管及预埋件施工 模板的情况，遇到情况及时汇报处理。模板若出现 漏浆现象，要用海绵条进行填塞。若发生异常情况， 应立即停止浇筑混凝土，查明原因后再继续施工。 ３．７预应力施工 张拉采取“双控”即张拉应力和伸长值控制，并 钢筋按设计图纸进行加工，由于竹胶板面有易 划伤、易燃烧等缺点，因此在绑扎钢筋时，底板应先 用方木垫高，以免拖拉钢筋时划伤板面；钢筋搭焊 时，在局部采取衬垫隔离等措施，以免焊渣灼伤板 面。为保证钢筋保护层的厚度，在钢筋与模板间设 置高强度混凝土垫块，垫块用预埋的铁丝与钢筋扎 牢，梅花状布置。 普通钢筋及预应力管道的布设原则：先预应力 以张拉力控制为主，伸长量作为参考。实际伸长值 与理论伸长值差值应符合设计要求，或按规范要求 控制在０—６％以内。 因本桥系杆通长预应力钢束较长达１０９．７ ｍ， 按原张拉方案初始应力为１０％时张拉的伸长率偏 小，后调整初应力为１５％再行张拉，计算后伸长率 正常。 需要强调的是：每次系杆或横梁张拉结束后，均 筋的管道位置的控制，后普通筋的位置控制；有干扰 时，一般原则为普通筋让位于预应力筋，构造筋让位 于主筋，细钢筋让位于粗钢筋。在混凝土浇筑前，再 必须安排专人对系杆或横梁下立杆顶托进行检查和 加固，确保所有立杆始终处于受力状态。 次检查预应力管道是否有损伤。 注意吊杆下端锚槽及下钢套管、锚垫板的定位 ４ 拱肋的施工控制 根据设计要求，下部框架梁施工成型张拉系杆 ８６ 湖南交通科技 ３８卷 第二批预应力钢束后，安排人员对系杆下支架顶托 进行检查和加固，以防因系杆钢束张拉上挠而出现 系杆下支架顶托松脱导致不受力。然后接高系杆两 侧立杆在系杆顶面搭设拱肋支架，现浇拱肋混凝土。 拱肋支架均采用碗扣式钢管支架搭设。拱肋底 模、侧模均采用竹胶板。拱肋采取单片拱肋混凝土 一４．２模板加工制作、安装 拱肋底、侧模面板均采用竹胶板，且侧模外侧以 １０ ｃｍ×１５ ｃｍ方木＠３０ ｃｍ作为背方，１０ ｃｍ× １０ ｃｍ方木作为水平横楞，３ ｍ加强钢形成加劲肋， 采用侧模包底模的方式，侧模加劲肋外采用３道 ｌ６钢筋对拉螺杆进行受力加固，同时因拱肋截面 次浇筑成型的施工工艺，浇筑方法是从拱座向拱 高度较高，故为了防止拱肋在浇筑过程中发生侧向 偏移，采取在拱肋两侧按纵桥向＠５ ｍ对称布置一 顶处对称浇筑施工，拱肋混凝土由２台｝昆凝土汽车 泵输送至浇筑面，拱肋的施工从以下３点控制。 ４．１支架的稳定性 本桥两侧拱肋支架比较高，拱肋矢高达２１ ｍ， 且支架横向宽度较窄，因此对于现浇拱肋支架必须 特别注意支架的稳定性。我部采取了以下４个措 施： １）接高中横梁支架，加强２片拱肋的横向稳定 性。 在风撑对应的８道中横梁顶面以及接高中横梁 两侧立杆至拱肋支架高度，且该支架通过横杆及剪 刀撑与２片拱肋支架连成整体支架，形成２片拱肋 支架间的横向联系，以加强２片支架的整体性和横 向稳定性。同时该支架可作为风撑安装支架和２片 拱肋支架的顶面横向通道。 ２）增设拱肋支架加固风缆绳。 在拱肋支架两侧按照纵向间距５ １３１（中横梁处） 分别设置２根对应的加固风缆绳，风缆绳上端系在 拱肋支架顶部，下端分别系在拱肋支架中部和桥梁 两侧地面的地锚上，以确保拱肋支架稳定。 ３）加强拱肋支架与系杆的连接。 因拱肋支架的横向８根立杆的中间４根必须在 系杆处断开，因此为加强拱肋支架与系杆的连接和 支架稳定性，采取在系杆高度段处的两侧接高立杆 加密横杆，步距设置为＠６０ ｅｍ；以及在系杆顶、底部 按照安装纵桥向＠２．４ ｍ布置横向水平建筑钢管与 立杆用扣件连接成整体，以增强支架该段立杆的整 体性。 ４）在拱脚至拱肋１／４处沿径向加密斜撑，防止 拱肋支架立杆纵向挠曲变形。 本桥左侧拱肋混凝土（平均３ ｍ ／ｍ）浇筑至ｌ／ ４处时，监测到拱肋支架立杆顶端有向跨中挠曲变 形的趋势。项目部立即采取暂停下料，支架加密斜 撑后先在拱顶下料，拱顶较平坦段预浇混凝土至马 蹄形部分以上来稳定竖向立杆支架后，再对称分段 布料，两侧混凝土浇筑相差不能超过一罐车（约 ７ ｍ ），保证了支架的整体稳定。 道花篮螺丝风缆，风缆上端系在３ ｍ加强钢的顶端， 下端系在支架最外侧的立杆顶端。 由于拱肋在浇筑混凝土时候存在较大的斜面， 为防止混凝土浇筑时候向下塌落，所以在拱两端向 中间各１／４倾斜较大的部位设置顶板模板，顶板模 板按设计标高和弧度预先固定牢固。在顶板模板上 预先设置下料和振捣的预留洞，预留洞采用３０ ｃｍ ×３０ ｃｍ尺寸，间距采用１００ ｃｍ，预留洞在浇筑完成 后及时补盖好。 ４．３混凝土浇筑 混凝土浇筑顺序应该按照图纸及规范要求进 行，单片拱肋混凝土一次浇筑成型的施工工艺，浇筑 方法是从两端对称的向中间、由低向高的顺序进行。 拱肋的浇筑，由于浇筑面存在较大的高差，应注意混 凝土的塌落度不宜过大（现场塌落度按１２ ｅｍ控 制），同时应该放缓浇筑速度，但必须保证浇筑连续 进行，防止产生施工冷缝。浇筑时应该从两端向中 间同步对称进行，浇至１／４跨时，拱顶较平坦段预浇 混凝土至马蹄形部分以上来稳定竖向立杆，特别注 意混凝土振捣的密实，振捣完成后及时进行拱肋顶 面的处理。 因拱肋截面高度达２．６ ｍ，在左拱肋下马蹄处 因振捣不密实出现了部分小空洞及麻面现象。为此 在浇筑右侧拱肋时，采取预留人孔由振捣工在拱肋 内部着重进行下马蹄及吊杆下锚槽的振捣，拆模后 外观良好。 ５ 风撑钢管的施工控制 拱肋混凝土强度达到１００％后方可进行风撑安 装施工。风撑钢管委托具有专业钢结构加工资质的 企业管制成型，采用１部５０ ｔ的汽车吊直接进行吊 装就位。主要施工控制点是钢板、钢管之间的焊接 处理。 拱肋预埋钢板Ｎｌ与钢管Ｎ３、风撑钢管Ｎ２与 钢管Ｎ３之间的焊接均采用贴角焊接施工工艺，且 为防止钢板局部受热过大而导致钢板（管）变形和 ３期 邵联银，等：下承式系杆拱桥“先梁后拱”施工技术与应用 ８７ 预埋钢板Ｎｌ与拱肋混凝土脱开现象的发生，拱肋 预埋钢板Ｎ１与钢管Ｎ３、风撑钢管Ｎ２与钢管Ｎ３之 ②在张拉成品索缓慢上升过程中，与此同时应 将成品索的上锚圈下旋，使其不致离锚垫板的位置 间的焊接均须采取间断性焊接施工。钢管风撑施工 过高。 完毕后委托专业机构常州华厦工程检测有限公司进 ③当达到设计、监测监控要求后，应稳住油压， 行磁粉探伤检测，结果显示性能良好。 然后旋紧锚圈，使锚圈与锚垫板充分结合。 ６ 吊杆安装及张拉的施工控制 ３）吊杆张拉工况控制按设计要求进行，并观察 系杆顶面标高。 ． 吊杆在拱肋钢管风撑安装完毕后进行，在张拉 ４）拉索封锚防腐措施。 吊杆第一批应力后方可进行拱肋支架的落架与拆 为了保证吊杆的防腐性能，对于锚后的防腐油 除。吊杆的加工和制作由具有相应生产资质的柳州 脂填充也由生产厂家的专业队伍负责施工，确保满 欧维姆工程有限公司进行。 足设计和国家标准要求。拆除拱肋支架张拉吊杆第 吊索的安装从系杆下端吊杆锚槽穿入，并牵引 二次预应力后形成梁拱组合体系，开始吊装行车道 至拱肋上端的吊杆锚槽伸出。吊索采用整束冷挤压 板。张拉第二批横梁预应力钢束及第三批系杆预应 式钢绞线成品索，锚具采用挤压锚碇套。施工顺序 力钢束，最后拆除系杆、横梁支架，进行桥面系施工。 为：安置机具 拉索展开 连接牵引绳一上锚安装、 固定 下锚安装、固定 吊索张拉一安装下一根吊 ＿｝ 结语 杆索。施工注意点： 本工程自２０１１年３月５日开始基础施工，相继 １）吊索的最终长度应该根据现场施工完成后 完成主桥主墩施工，进行场地处理搭设支架分段预 进行实际测量的进行确定，以免现场施工误差造成 压完成纵梁和横梁的浇筑和对称张拉部分预应力 吊索的长度偏差超过调节范围而报废吊索。 筋，在纵梁和横梁上搭设拱肋支架后从拱座向拱顶 ２）张拉必须根据设计要求的顺序及张拉力分 对称浇筑并合龙，拱肋模板拆除后安装钢管风撑并 次对称实施，吊杆设计张拉力为３００ ｋＮ，且吊杆张 焊接，至２０１１年ｌ２月２０日全部结构完成，施工过 拉采用单端张拉，固定端预埋在系杆内，张拉端设在 程中各项复测均符合要求。 拱肋顶部。张拉时要注意以下几点： ①接通油泵和千斤顶的，检查精密压力表 参考文献： 是否与千斤顶相符，在未张拉之前，可以在空载的情 ［１］．ｒｒｃ，／ＴＦ５０—２０１１，公路桥涵施工技术规范［Ｓ］． 况下活动两个行程，确保千斤顶在张拉时无任何问 ［３］ Ｇ ＦＳ０／１—２００４，公路工程质量检验评定标准［Ｓ］． 题。张拉千斤顶和油压表必须在张拉前进行标定。 ［４］ＪＧＪ １６６—２００８，建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范［Ｓ］． （上接第３页） 碎值和粘附性，当方解石含量大于５％时，方解石对 从图３可以看出：随方解石含量的增加，ＴＳＲ 集料压碎值有显著影响。 指标呈抛物线递减，也即沥青混合料的水稳定性能 ４）为保证沥青混合料的水稳定性、施工性能和 急剧降低。当方解石含量小于６％时，ＴＳＲ试验结 力学性能，石灰岩集料中方解石含量宜控制在５％ 果能满足规范 的要求（≥７５％）。 以下。 ４ 结语 参考文献： １）建议采用表面方解石面积Ｉ＞５０％颗粒含量 ［１］徐立铨．碳酸钙的开发利用［Ｊ］．中国建材，１９９２（９）：３５—３７． 方法作为石灰岩中方解石含量测定方法，并分别测 ［２］ＪＴＧ Ｆ４０—２００４，公路沥青路面施工技术规范［ｓ］． 定４．７５ ｍｍ以上各档碎石的方解石含量。 ［３］田金星，杨华，尚保平．石墨一方解石混合物料方解石组分的 碎裂参数特性［Ｊ］．金属矿山，２０００（２）：４３—４５。５０． ２）石灰岩碎石中夹杂的方解石绝大多数不是 ［４］成万更，崔军，张蓬勃．石灰岩中方解石含量的测试方法分析 软弱颗粒，且方解石的存在不会增加石灰岩破碎后 ［Ｊ］．中国水运，２００８（５）：２５ｌ一２５３． 碎石针片状颗粒含量。 ［５］曾俊，肖高霞，罗志刚．沥青混合料水稳定性试验评价方法综 ３）方解石的存在主要是影响石灰岩碎石的压 述［Ｊ］．公路交通技术，２０１１（１）：４ｏ一４６．
