石拱橋和混凝土預(yù)制塊拱橋的施工探討

王永明 張艷軍

（安陽市公路管理局，河南 安陽455000）

長(zhǎng)期以來，拱橋的建造都依賴于搭設(shè)拱架進(jìn)行拱圈的施工，因而大大影響了拱橋向大跨徑發(fā)展。但拱橋仍具有向大跨徑發(fā)展的強(qiáng)大生命力，關(guān)鍵是施工問題。

總的來說，拱橋的施工方法可歸納為兩大類：有支架施工和無支架施工。其中有支架施工方法主要用于石拱橋和混凝土拱橋，也有用于大跨度鋼筋混凝土拱橋的施工中。有支架施工的拱橋，需要在橋位上搭拱架砌筑拱圈石或立模板扎鋼筋和澆筑混凝土。以下主要介紹石拱橋和混凝土預(yù)制塊拱橋的施工。

1 拱圈及拱架的放樣

拱圈及拱架的準(zhǔn)確放樣，是保證拱橋符合設(shè)計(jì)要求的基本條件之一。石拱橋的拱石要按照拱圈的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工，為了保證尺寸準(zhǔn)確，就需要制作拱石樣板。小跨徑圓弧等截面拱圈，因截面簡(jiǎn)單，可按計(jì)算確定拱石尺寸后，用木板制作樣板，一般不需要實(shí)地放出主拱大樣。但大中跨徑懸鏈線拱圈則需要在樣臺(tái)上將拱圈按1：1的比例放出大樣，然后用木板或鋅鐵皮在樣臺(tái)上按分塊大小制成樣板，并注明拱石編號(hào)，以便于加工。主拱圈放樣完畢后，有時(shí)還需要在樣臺(tái)上放出拱架主要構(gòu)件的大樣。

樣臺(tái)必須保證在施工期間不發(fā)生過大變形，便于施工過程中對(duì)樣板進(jìn)行復(fù)查。一般可以利用現(xiàn)成的球場(chǎng)或曬坪作樣臺(tái)。對(duì)于左右對(duì)稱的拱圈，為了節(jié)省場(chǎng)地，可只放出半孔大樣。常用的放樣方法是直角坐標(biāo)法。這種方法簡(jiǎn)單，易于掌握，所以目前使用最普遍。

2 拱架

拱架是有支架施工建造拱橋必不可少的輔助結(jié)構(gòu)，在拱橋的整個(gè)施工期間，用以支承全部或部分拱橋和拱上建筑的重量，并保證拱圈的形狀符合設(shè)計(jì)要求。因此，要求拱架有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。拱橋又是一種施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作容易，節(jié)省材料，并能重復(fù)使用，以加快施工進(jìn)度，減少施工費(fèi)用。

2.1 拱架的構(gòu)造

在修建拱橋時(shí)，可根據(jù)橋址的地形、地址情況，材料供應(yīng)和施工能力，因地制宜地選擇經(jīng)濟(jì)合理的拱架形式。下面就幾種常用的拱架作簡(jiǎn)要的介紹。

2.1.1 排架式木拱架。其排架間距小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定好，適用于干岸河灘流速小、不受洪水威脅、不通航的河流上的橋孔。

2.1.2 撐架式木拱架。其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但支點(diǎn)間距可較大，對(duì)于跨徑較大且橋墩較高的拱橋，可節(jié)省木材并可適當(dāng)通航。

2.1.3 扇形拱架。它從橋中的一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)置斜桿，并用橫木聯(lián)成整體的扇形，用以支承砌筑的施工重量。扇形拱架比撐架式拱架更加復(fù)雜，但支點(diǎn)間距可以比撐架式拱架更大些，尤宜在拱度很大時(shí)采用。以上三種拱架又稱滿布式木拱架，它通常由拱架上部、卸架設(shè)備、拱架下部三個(gè)部分組成。

3 拱圈

拱圈是拱橋的主要受力部分，其施工應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)程序進(jìn)行。施工前應(yīng)按跨徑大小選用如下施工方法：

3.1 施工前的準(zhǔn)備工作

拱圈砌筑前，要做的準(zhǔn)備工作有：（1）砌筑時(shí)的常用工具的混準(zhǔn)備：由于拱圈須搗實(shí)灰縫和填塞空隙，除使用一般的砌筑工具外，還需增加長(zhǎng)插片、擋灰板、長(zhǎng)插針、木錘等工具。（2）拱石的清理、編號(hào)、排列：粗料石拱石要按設(shè)計(jì)進(jìn)行紙上配料，再經(jīng)過實(shí)地放樣制出樣板，然后按樣板開出拱石。（3）石料的清鑿和檢查：粗料石拱石，均應(yīng)在安防砌筑前用樣板套過，一般可比樣板稍小，但偏心不應(yīng)超過5mm，并不得有扭曲情況。（4）在拱模上攤放拱石及灰縫大樣：拱圈安砌前在拱模上將每層拱石，包括灰縫的位置用墨線畫在模板上，以防拱圈合龍封頂時(shí)封頂石放不下去或灰縫過大。（5）注意立縫的控制：拱圈的立縫須成輻射形，從圓心放射出的輻射線應(yīng)一致，因此每塊拱石均呈上大下小的形狀。為掌握砌縫的正確位置和方向，砌筑時(shí)須用三角形輻射尺控制。（6）砌筑時(shí)注意錯(cuò)縫的規(guī)定：粗料石拱石排與排間石塊在底面上錯(cuò)縫須錯(cuò)開10cm以上。拱圈較厚時(shí)每排拱石可能有數(shù)層石塊，此種情況下，排與排向相鄰層砌縫也要錯(cuò)開10cm以上。

3.2 拱圈的砌筑

修建拱圈，最為重要的是要保證在整個(gè)施工過程中拱架受力均勻，變形最小，使拱圈的質(zhì)量符合實(shí)際要求。為此，必須選擇適當(dāng)?shù)钠鲋椒?。施工方法的選擇一般根據(jù)跨徑大小、構(gòu)造型式等分別采用。

跨徑在10米以下的拱圈，通?？砂垂暗娜珜捄腿瘢蓛蓚?cè)拱腳同時(shí)對(duì)稱地向拱頂砌筑。

跨徑10～15米的拱圈，最好在拱腳預(yù)留縫，由拱腳向拱頂按全寬、全厚進(jìn)行砌筑。

大、中跨徑的拱橋，一般采用分段施工或分環(huán)(分層)施工與分段相結(jié)合的施工方法。分段施工可使拱架變形比較均勻，并可避免拱圈的反復(fù)變形。分段的位置與拱架的受力和結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，一般應(yīng)設(shè)置在拱架撓曲線有轉(zhuǎn)折及拱圈彎矩比較大的地方，如拱頂、拱腳及拱架的節(jié)點(diǎn)處。對(duì)于石拱橋，分段間應(yīng)預(yù)留0.03～0.04米的空縫后設(shè)置木撐架，混凝土拱圈則應(yīng)在分段間設(shè)混凝土擋板（端模板），待拱圈砌筑后再用砂漿（或埋入石塊、澆注混凝土）灌縫。拱頂處封拱必須在所有空縫填塞并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能進(jìn)行。

當(dāng)跨徑大、拱圈厚度較大，由多層拱石或預(yù)制混凝土塊等組成時(shí)，可將拱圈全厚分層，即分環(huán)施工。按分段施工法修建好一環(huán)合龍成拱，待砂漿或混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再澆注或砌筑上面一環(huán)。這樣，第一環(huán)拱圈就能起拱的作用，參與拱架共同承受第二環(huán)拱圈結(jié)構(gòu)的重力。以后各環(huán)節(jié)均按照上述工序進(jìn)行。分層施工，大大減小了拱架的設(shè)計(jì)荷載，合攏快，施工安全系數(shù)高，也節(jié)省了拱架。

4 拱橋上部

拱橋上部施工，應(yīng)在拱圈合攏，混凝土或砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%后，才能進(jìn)行。對(duì)于石拱橋，一般來說，應(yīng)不少于合攏后三晝夜。拱上建筑施工，應(yīng)避免使主拱圈產(chǎn)生過大的不均勻變形。實(shí)腹式拱上建筑，應(yīng)由拱腳向拱頂對(duì)稱砌筑。在側(cè)墻砌筑好后，再填筑拱腹填料，修建橋面結(jié)構(gòu)后續(xù)工程。空腹式拱橋一般是在腹拱墩砌筑完后，隨即卸落拱架，之后再對(duì)稱均衡地砌筑拱圈，以免使主拱圈產(chǎn)生不均勻下沉，導(dǎo)致腹拱圈開裂。同時(shí)注意在裸拱圈上修建拱上結(jié)構(gòu)的多孔連拱時(shí)，更應(yīng)注意相鄰孔間的對(duì)稱均衡施工，以免影響拱圈的質(zhì)量和安全。

5 拱架拆卸

為使拱架承受的荷載逐漸、平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移給拱圈，卸架應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的工序進(jìn)行。

5.1 卸架常用設(shè)備

有簡(jiǎn)易木楔、木馬、組合木楔、沙筒等。沙筒由頂心木和金屬筒組成，卸架時(shí)將泄沙孔的塞子拔出，將筒中沙子逐步掏出，頂心木緩緩下降，拱架隨之卸下。沙筒是一種應(yīng)用較廣、安全可靠的設(shè)備。

5.2 卸架的技術(shù)要求如下

（1）卸架時(shí)間。對(duì)于跨徑為20米及以下的拱橋應(yīng)自拱頂合龍后15～20天進(jìn)行；對(duì)于跨徑大于20米的拱橋應(yīng)自合龍后30天進(jìn)行；當(dāng)溫度低于15℃時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。（2）多孔拱橋卸架應(yīng)考慮相鄰孔推力的影響，應(yīng)在相鄰孔拱圈合龍，并達(dá)到上述時(shí)間后才能進(jìn)行卸架。（3）卸架不能在裸拱情況下進(jìn)行，實(shí)腹式拱橋應(yīng)在側(cè)墻完工或護(hù)拱，砌筑完畢后方可卸架。（4）卸架應(yīng)分步進(jìn)行、逐漸均勻降落，每次下降均由拱頂向拱腳對(duì)稱進(jìn)行、逐排完成，第一次完成后又從拱頂開始第二次下降，直至拱架與拱圈完全脫離為止。

6 結(jié)語

每座拱橋所采用的施工方法均應(yīng)按規(guī)范進(jìn)行，才能保證拱橋的質(zhì)量，從而充分發(fā)揮拱橋的效能，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

[1]劉士林.向中富.特大跨徑石拱橋研究與實(shí)踐,2006.

[2]羅紅.徐君蘭.張永水.大跨RC拱橋有支架施工中的幾個(gè)技術(shù)問題-重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào),2004(5).