险陡地形上承式钢管拱桥拱座施工技术研究

险陡地形上承式钢管拱桥拱座施工技术研究

吴小雨

中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司辽宁大连116000

摘要：本文结合现场实际情况，通过对拱座开挖、拱座防护、拱座混凝土运输及浇筑工艺等方面进行研究，制定切实可行的施工方案，确保施工安全及质量。

关键词：拱座开挖；拱座防护；混凝土运输；混凝土浇筑

1工程概况

找龙坝河特大桥主桥为上承式钢管混凝土拱，拱跨225m，矢高45m，拱上桥跨共15孔，单孔跨径为16m，建始岸引桥为2-40m预制T梁，恩施岸引桥为1-16m预制空心板。

拱座位于陡崖上，采用整体式钢筋混凝土结构。拱座与拱脚结合处4.8m范围内采用C40混凝土，其余部位及桩基础采用C30混凝土。恩施岸拱座采用扩大基础型式，拱座尺寸：17×21.5×20.877m，基底呈台阶状。

2地形地貌

桥址区属构造溶蚀侵蚀低山丘陵地貌区；深切割“V”峡谷斜（陡）地形，斜坡坡度较大，两岸地形陡峭，局部近似直立状，地形起伏较大，大桥轴线经过地段地面标高在510～693m之间，相对高差约183m。河谷底部宽约20m，顶部宽约230m，河谷两岸坡面上植被较发育，多为乔木、灌木。水位随季节性而变化，两岸地表水不发育，主要为大气降水沿坡面汇流至河中。

恩施岸拱座位于陡坡部位，自然坡度约50°～70°，局部近似直立状；基岩大面积出露，岩层面与坡面大角度斜交，为切向坡，有利于坡面稳定；山坡见一组贯穿性裂隙，走向约210°，内倾，对岸坡稳定性无影响；拱座处岩溶不发育，整体岸坡稳定较好。

恩施侧拱座地理位置河谷底自然环境

3主要施工方案及施工顺序

3.1主要施工方案

恩施侧拱座基坑边坡开挖自上而下进行，每开挖完成一级及时喷锚防护并作好坡面排水，避免边坡崩塌危险及施工安全。拱座边坡按设计坡率开挖，必要时可小型爆破，严禁大、中型爆破，影响拱座的边坡稳定和岩体的完整性。开挖后判定岩体的完整性和稳定性（裂隙发育程度、风化程度、破碎程度等），采用挂网喷砼的方法进行边坡防护。拱座混凝土分层浇筑时其施工缝应进行凿毛处理，浇注时应考虑水化热对混凝土的影响，避免产生龟纹、裂缝。

拱座施工时，结合“主拱圈拱脚铰接头设计图”预埋主管节段、钢板、钢筋等连接构件，并要求预埋件定位准确。同时注意预埋交界墩钢筋。

3.2主要施工顺序

路基施工、便道修建→山体卸载、喷浆防护→清理拱座周围表层土、危岩→边坡开挖→搭设防护围挡→边坡防护（采用挂网锚喷混凝土进行防护）→拱座开挖→基坑检查验收→安装钢筋、冷却管、预埋件→检查签证→分层浇筑一阶段混凝土→养护→拱脚及预埋段安装→分层浇筑二阶段混凝土→养护→浇筑三阶段混凝土（主拱圈合龙后封铰）。

4主要施工工艺

4.1拱座开挖

拱座设计为阶梯式基础，均以中～微分化炭质灰岩作为持力层。

基坑爆破采用深（浅）孔微差松动爆破与光面爆破与相结合的方法施工。根据工程特点及地质情况，在拱座基础顶面以上山体卸载为放坡爆破段，按1：0.2坡度分层爆破开挖。采用深孔毫秒微差松动爆破方法，两侧边坡预留1m～2m宽的岩体不爆，作为中部主爆体的隔墙，以减少爆破对边坡岩体的损伤。

在拱座基础顶面以下为垂直爆破段；爆破分层厚度取3m。拱座两侧预留的岩体光面爆破时，可以根据中间主爆体的爆破情况和岩石性质更准确地选择爆破参数，提高边坡的光爆效果。坑壁钻孔完后，将先采用深孔松动爆破的方法进行施工，在基础底部开挖预留1.5m预留层，其上部用手风钻造孔，密孔小药量进行浅孔松动爆破，基坑轮廓线采用光面爆破，并另预留0.5m厚保护层机械开挖，以确保基础岩体完整。在同一爆破面上，由外侧向内侧分爆破区及清渣区。

拱座基坑在开挖过程中，先沿坑壁四周设置密集的防裂孔，保护坑壁，防止震裂、松动基础周壁基岩，防止超挖，使坑壁规则整齐，防止落石保证人身安全。由于拱座上部上体卸载后坡率较陡（边坡1：0.2），考虑按照隧道竖井出渣方式进行出渣，在山体上埋设预埋件并铺设轨道，通过卷扬机利用轨道小车运输弃渣，再通过装载机装至自卸车内，通过自建施工便道运送至弃土场。

4.2坡面防护

恩施侧从路床顶面分5级坡（9m一级，即三个循序一级）按1：0.2坡度放坡至拱座顶确定开挖线，每级坡坡脚预留不小于1.5m宽的支架平台，每开挖完成一级边坡及时搭设钢管支架，完成边坡锚喷混凝土防护。因桥台与拱座处水平距离仅为16m，垂直距离47m，因此为保证桥台基础稳定性，下级边坡开挖时，需紧接上层放坡边线开挖，不再上层预留支架平台，同时挖掘机紧跟施工直至拱座处作业面。

坡面采用挂网混凝土喷锚防护，喷射混凝土厚10cm，锚杆间距1m，因边坡为稳定性良好的硬质岩（坚石、次坚石）边坡，主锚杆采用Ф16钢筋，长度0.8m；辅助锚杆采用Ф12钢筋，长度0.6m。钢筋网采用网格@20×20cm的φ6mm钢筋。喷射混凝土每20-25m长为一段，中间设置伸缩缝。喷射混凝土分两层施工，每层厚度5cm。泄水孔为深度不小于1m的φ5cmPVC管，喷射混凝土前需对其出口进行填塞，完工后疏通。

4.3拱座混凝土运输

由于施工现场环境恶劣，无道路通向拱座，采用塔吊垂直运输无法满足施工要求，因此利用地泵进行基坑混凝土施工。

因山势陡峭，山体侧面通向拱座处人行通道长度约为600m，如沿人行通过布设管道，则布设长度较长。且恩施地区夏季时间长、温度高；本地无河沙混凝土需采用机制砂拌制，混凝土拌合质量要求高；拱座混凝土单次浇筑方量较大、浇筑时间长。因此输送管道越长，施工时泵送混凝土质量控制越难，如出现管道堵塞现象，拆管换管工作量巨大，拱座混凝土施工质量难以保证。

拱座砼顶面距离路基面约47m，拱座自身高度约20m，拱座上部山体坡度极为陡峭为1：0.2，根据现有施工设备及施工技术，采用自上而下的方式进行混凝土输送。首先在路基处设置一台80型地泵，在山体卸载、坡面防护时埋设预埋杆件，把输送管道垂直固定于山体上，砼先岩山体进行垂直输送；然后距离路基高度约10m处，设置90°弯头，连接1-2m水平泵管，砼进行水平输送；然后在连接90°弯头，并设置沿山体向下竖管（长度不大于10m），砼继续进行垂直输送；依次类推，直至将混凝土输送至拱座基础顶面。这样能够确保每次混凝土垂直输送高度不超过10m，可以避免输送混凝土过程中产生的堵管、离析等问题的发生。

同时在拱座基础顶面以上设置一台40型地泵，能有效的对垂直向下运输的混凝土进行二次搅拌，并且能够根据拱座砼分层浇筑实际情况布设泵管，确保混凝土输送质量。

4.4拱座混凝土施工

基坑开挖完成后，即可进行拱座混凝土灌注施工，除临空面外，其余各处均采用不立模直接现浇基坑混凝土，确保结构混凝土与地基的紧密结合。施工时做相应温控防裂措施，避免因水化热引起的混凝土开裂。对分层浇筑、拱脚封铰等工作缝，按规范凿毛、清洗，可在新老混凝土的结合面设置一定长度，一定间距粗短钢筋（利用工地废料），确保新老混凝土结合良好。混凝土浇筑按竖向分层，水平分段，斜向推进的办法进行混凝土的灌注及振捣，保证上下层混凝土衔接可靠。采取薄层浇注，合理分层（30cm左右），连续浇注，一次成型。施工中应控制混凝土浇注速度，尽量减少上下层新老混凝土的温差，提高新混凝土的抗裂强度，防止老混凝土对新混凝土过大的约束而产生断面通缝。

为保证大体积混凝土不出现裂缝，有效控制混凝土的内外温差，对外部混凝土加地膜覆盖，对内部混凝土埋设冷却水管，通过循环水散热，降低内部混凝土温度。冷却水管网原则上按照冷却水由热中心区流向边缘区的原则分层分区布置，进水管口设在靠近混凝土底层中心处，出水口设在混凝土顶层边缘区，每层水管网的进、出水口相互错开。布管时，水管要与拱座主筋错开，当局部管段错开有困难时，要适当移动水管的位置。水管要与钢筋骨架或架立钢筋绑扎牢靠，防止混凝土灌注过程中，水管变形或接头脱落而发生堵水或漏水。水管网安装完成后，将进、出水管口与进出水总管、水泵接通，进行通水试验，要求水管畅通且不漏水。

5结论

找龙坝河特大桥桥位处地理环境复杂，尤其是恩施侧拱座施工难度极大，是本桥的施工难点之一。根据设计图纸资料、现场调查，结合类似工程施工经验，通过方案对比分析，采取安全、经济、合理的措施确保施工安全及质量，并收集整理相关资料，为以后类似工程施工提供参考和借鉴。

参考文献：

[1]张海云.拱座大体积混凝土浇筑[J]山西交通科技，2012，（03）.

[2]王成双.山区复杂条件超大跨径拱桥拱座施工技术[J]铁道建筑技术，2009，（02）.

作者简介：

吴小雨，（1983-），男，辽宁省大连市人，本科，研究方向：道路桥梁施工。