1、1竹鹅溪综合治理工程（南支）石拱桥施工方案一、工程概况竹鹅溪综合治理工程（南支）第四合同段 0+729处设计有一座 30m跨石拱桥，桥宽 10.5m。主拱圈为等截面悬链线，厚度为 80cm，净矢跨比 1/5，主拱圈矢高 6m，腹拱圈为等截面圆弧，厚度 35cm，净矢跨比为1/5，矢高 70cm，腹拱墩拱圈为等截面圆弧，厚度 30cm，净矢跨比为1/2，矢高 60cm，桥梁下部为重力式 U型砌石桥台，桥台基础放置在除去风化层的新鲜岩层上，并嵌入新鲜岩层 60cm以上。该桥设计荷载为车行道单向限载重 10t，主拱圈、腹拱圈、腹拱墩拱圈材料为 M10砂浆砌粗料石，桥台为 M10砂浆砌块石（片石） 、
2、桥立面为 M5砂浆砌块石（片石） ，石料标号不小于 30MPa。二、施工方案选择（一）方案选择本石拱桥支架采用扣件式支架，拱架采用型钢焊接支架，支架搭设完毕后进行了预压。主拱圈砌筑分环砌筑，每环分六段，每段按水平均匀分割，水平长度为 5m，先砌筑拱脚部位，再砌筑拱顶部位，最后砌筑 1/4跨径处。卸架同排同时进行，分三个循环卸落。（二）工程工艺流程（1）围堰 （2）基坑开挖 （3）基础底板 （4）浆砌桥台 （5）拱架基础 （6）拱架搭设 （7） 搭架预压 （8）拱圈砌筑第一环 （9）拱圈砌筑第二环 （10）拱上横墙 （11）卸载 （12）卸架 （13）腹拱圈砌筑 (14) 护拱 (15)拱上填料
3、 (16)拱上附属构筑物三、施工准备1、人员及设备准备人员安排：管理人员：15 名，各施工队施工人员 70名。2机械设备配置：挖掘机：1 台；电焊机：2 台；8t 吊车：1 台；10t自卸汽车：5 台；20KW 发电机：2 台；潜水泵：3 台；水准仪：2 台；全站仪：1 台；砂浆搅拌机：2 台；运输砂浆拖拉机：2 台；铁皮：300平方。2、施工技术组织根据设备需求及施工精度布设控制网点，补充施工需要的水准点、桥梁轴线、桥梁控制桩。为保证施工测量放样作好准备。作好原材料的检验和配合比的选定。3、材料准备 砂、石料、水泥、枕木、木材、沥青、脚手架、钢材等在柳州可以采购，质量能达到要求。4、平面布置
4、桥梁处在河道上，因采用满堂拱架施工，施工前，应将上游河水通过围堰栏截进拓污管道，再将河道淤泥清除，用片石挤淤，使基础满足搭设搭架基础承载力。挤淤宽度为桥宽两侧加宽 5m，5m 作为外墙架及便道使用，并将现场场地进行平整，作为材料堆放和施工活动场地。施工用水、电采用就近租用居民及厂矿的自来水。电不能满足时采用发电机发电。5、 现场管理（1) 施工标志牌、围护进场后，在施工现场明显处设置施工标志牌及配合比牌，施工标志牌写明工程名称、施工部位、工地负责人姓名、现场施工员、开竣工日期等内容。配合比牌写明工程名称、施工部位、砂浆标号、水泥用量、砂子用量、水用量及稠度等。施工场地处在人员密集区或交通要道时
5、，应采用封闭式管理，在车辆及行人通过的场地，围护采用 2.0米高的围护板围护。（2）交通维护本工程施工前需将旧桥拆除，所以需在新建桥上游 50m处填一便道供周围村民及施工使用，便道宽 5m，处在新建桥与河水截流围堰间，即3可作为截流的防护围堰。施工期间应安排人员进行维护，要保持施工区段交通顺畅。在临边位置，用 2米高围栏围护。在两端安设明显的安全标识标志。6、施工进度安排桥台可提前安排在枯水季节，拱圈砌筑可安排在秋季。拱桥的施工，应避开雨季。计划从 2007年 9月 1日开工，2007 年12月 31日结束，共 122天。四、施工技术要点（一）桥台砌筑本工程桥台为重力式 U 型桥台，M10 水
6、泥砂浆砌筑块石（片石） ，桥台基础为 M10 水泥砂浆砌筑块石（片石）结构。施工前用全站仪测设出基础边线，然后向外放出 1m（50cm 的工作面50cm 排水明沟） ，撒出灰线，根据现场土质情况及基坑开挖深度，定出边坡宽度，撒出基坑开挖外边线。土方基坑放坡按 1：0.67，石方开挖按 1：0.5。基坑采用挖掘机开挖，开挖达到设计标高后，然后人工修底，并会同监理工程师、设计单位、勘察单位联合对地基承载力检测，地基承载力应不小于 600KPa，达到设计地基承载力后，进行下道工序施工。若地基承载力达不到设计载基承载力，则会同监理工程师、设计单位等共同提出设计变更方案，对基底进行处理，直至达到设计的地
7、基承载力。开挖基坑的同时，在基坑周围作土石围堰，河道中间留 510m 的过水通道，以便于洪水时导流。若开挖后出现地下水，需沿基坑四周挖排水沟，将在基坑中安放水泵进行基坑排水，保证基坑中无积水。基坑开挖的位置、深度、基底尺寸符合图纸的要求。清好底后，即可进行基础砌筑。基础砌筑前，应对基底进行清洗干净。第一层砌块时，需先座浆，然后逐层砌筑。为保证台身砌筑坡度的精确，施工前先做好线架，挂线施工。砌筑分段分层，两相邻工作段的砌筑高度不超过 1.2m。砌体中的石块以砂浆粘结，砌块间要有一定厚度的砌缝，不得互相直接接触。上层石块在下层石块上铺满砂浆后砌筑。竖缝在先砌好的砌块侧面挂上砂4浆，所有砌缝要求砂浆
8、饱满。若用小块石填塞砌缝时，小块石四周都要有砂浆，为使砌块稳定，每外均选取尺寸形状较适宜的石块，且将较大的石块用于下层，并用宽面为底铺砌。砌筑上层时，避免震动下层砌块。砌筑工作中断后重新开始时，先将原砌层表面清扫干净，适当湿润再铺筑砂浆。镶面石两顺一丁，错缝砌筑，错缝宽度不小于 10cm，缝宽要一致，约为 2cm，勾缝采用凹缝，缝深为 5mm，缝宽 16mm。台身砌筑采用 CKC 支架，并加设连墙杆件。砂浆采用砂浆搅拌机搅拌。(二)拱圈放样本工程拱圈计划先进行 1:1实地放样,以确定拱块形状和尺寸、拱圈分段位置、各项立杆的位置和尺寸。拱圈放样地点计划在拱桥附近的单位砼地面上，拱圈大样按 1：1
9、 的比例，由于该桥拱圈左右对称，因此仅对 1/2拱圈放样。拱圈放样采用坐标法，以拱顶为原点，用全站仪放出相互垂直的 X-X及 Y-Y轴作为基线，然后按图纸提供的 12等分坐标数据，以坐标基线及辅助线为基准，作全站仪配合放出各坐标点。12等分半拱圈坐标见设计图。各点放出来后，用平滑的曲线将各点连接。曲线绘出后，检查曲线长度和控制点坐标的对角线长度，拱圈的水平长度 误差及拱轴线偏差均不能大于计算跨径的 1/2000，否则予以调整。根据放出的拱圈曲线，即可设计拱架、确定拱块尺寸、确定空缝位置。（三）扣件式钢管拱架的计算1、支架或拱架与模板的选择支架采用钢管扣件，钢管直径 =48mm，壁厚 t=3.8
10、mm，立杆纵横间距拟采用 0.6m，横杆上下间距拟采用 0.6m，设水平及竖向剪力撑。以最终验算确定。拱架沿桥梁横向间隔 0.6m布置，每片分六节制作，底部采用 20槽5钢与 483.5 立杆钢管焊接而成，立杆间距为 60cm，上弦部分采用小横钢管与双 106.3角钢相焊接而成，双角钢与弧形土加工成弓形木。每片拱架直接采用大横杆、小横杆相连接，间距同支架，设斜向剪力撑。拱架安装详见附图。拱架先焊制好，支架搭设完毕后，放上卸载筒，然后将拱架吊装在砂筒上。拱架与支架之间安设卸载筒，详见后面介绍，以作为卸架设备。弓形木上直接铺设松木模板，厚度为 3cm,宽 30cm,以作为拱圈砌筑的模板。模板铺设时
11、，要在拱顶处预留一空档，以便于拱架的拆卸。在预留空档处留置空洞，以便清洗落入空档内的砂浆。模板铺好后，标出桥中心线、拱圈中线、拱圈边线等有关点。2、荷载（1）拱圈圬工重力：拱圈总体积为 268.3m3，比重按 2.6t/m3计算，总重量为 697.6t，拱圈的分二环砌筑，荷载按拱圈总重的 70%计入，G1=697.670%=488.3t=4785.34KN。q1=4785.34KN/(10.5m30m)=15.19 KN/m2（2）模板自重标准值: q 2=0.3 KN/m2（3）拱架自重：13.7t(立杆)13.5t(小横杆)10.4t(大横杆)13.8t(18 工字钢)=51.4t其中杆件
12、对工字钢上每一点的集中荷载F1=37.610009.8/(1951)=380N18工字钢自重为:236.6 N/m（4）施工人员、机具：q 4=2KN/m2(5)荷载组合底面模板及支架q1q 2q 4(验算承载力及刚度)=15.191.40.32=23.57 KN/m23、计算假定6扣件式钢管拱架是一个空间框架结构，但节点处介于铰接与半刚性之间，其效果与操作者的工作质量有关。钢管多次重复使用，存在微量弯曲，为简化计算，可作一些较切合实际的合理假定。（1）只取单排立柱，按平面杆件体系计算；（2）立杆自由长度取大横杆的间距，两端视为铰接；（3）顶端小横杆按连续杆计算；（4）只计作用在拱架上的竖直荷
13、载，不考虑水平力和风力。4、荷载计算(1) 模板验算拱底模板强度验算 1模板长 1.8m,按三跨连续梁计算,按最不利荷载布置,见计算简图,由施工计算手册附表,可查得:K M=-0.177, KW=0.99, E:木材弹性模量为12103 N/mm2=12109 N/m2。模板受力按纵向取 1m宽计算带,受力如下图: 模 板 受 力 计 算 图MMax=KMql2=-0.17723.5710.62=-1.502KNm底模应力:= M Max/WW=10032/6=150cm3=150103 mm3=1.50210001000/15010 3 mm3=10N/ mm26.85KN(小横杆最大支反力
14、)横杆跨距可调整至 90cm，以减轻拱架自重。(4) 扣件验算主要验算直角扣件,由小横杆传来的荷载,是通过扣件与立杆之间的摩擦力传递,并使扣件沿立杆向下滑动或相对于立杆转动外,扣件的承载力不应超过容许值,及扣件向下滑动的力不超过抗滑承载力的容许值:RmaxR C6.85KN8KNRmax :顶端小横杆的最大支反力RC:直角扣件的容许承载力或抗滑力经验算,扣件满足要求.(6) 拱架上工字钢验算20b钢支承在卸载筒上,为简支结构,取弯距最大的中间跨计算,见计算简图,18 工字钢自重为:236.6 N/m,F=6.85+0.381.2=7.306KN=7306N918工 字 钢 受 力 计 算 图强
15、度验算 1MMax=ql2/86FL/8=236.63.62 /8673063.6/8=236.63.62 /8673063.6/8=383.3+19726.2=20109.5Nm=20.1095106Nmm= M Max/WW=185103 mm3=20.109510 6Nmm/185103 mm3=108.7 N/ mm2215 N/ mm2则强度满足要求.刚度验算 2fMax=5qL4/(384EI)(58 2-4) FL3/ (3848EI)I= 1660 cm4=166010-8 m4fMax =5236.63.64/(3842.11011166010-8)17673063.6 3/
16、(23042.11011166010-8)=0.14810-37.4710 -3=7.6210-3m=7.62mm3600/400=9mm满足刚度要求.10卸载支座反力 3RA = RB= qL/2+5F/2=252.53.6/2+57306/2=18719.5N=18.7195KN（7）拱架基础验算桥台砌筑至河道底标高后，即可开始拱架基础的同步处理，清至河床面下 50cm，投入片石挖掘机进行挤淤，在片石上铺碎石 20cm至河床面，作为拱架基底，也作为永久河床面,承载力应不小于 110KPa。在桥梁上游 50m处设围堰将河水改至已施工好的排污管内流走，减少河水对支架的冲击。在整个施工期间，应避
17、免洪水冲击或漂浮物撞击，以保证拱架安全可靠。支架基础铺设好后，用全站仪在基础上放出各立杆的位置，立杆下采用铁路用沥青枕木铺垫,宽 20cm。基底承载力验算:作用在单榀拱架垫木上的力的总和 F=51(立杆根数)73061.4(安全系数)=521648N承载面积 S=30m(垫木长)0.2m(枕木宽)=6m 2P=521648/6=87KPa110KPa（8）结论根据试定的脚手架、拱架及模板尺寸，进行拱架构件验算和地基验算，所取尺寸和参数满足要求，施工时可将横杆跨距调整为 90cm。该方案可行。5、拱架预压支架搭设完毕并铺好模板后，要对支架和拱架进行预压，已消除支架的非弹性变形及观测支架的弹性变形情况。支架预压采用拱石及砂袋，下面排一层拱石，厚约 30cm，上部采用编织袋装砂，预压总重为拱架承担拱圈荷载的 1.3倍，考虑到拱圈的分环砌筑，总重量按整个拱圈重量考虑，除 30cm拱石外，砂袋的码放高度 1.1m。预压砂袋的加载顺序按计划砌筑顺序分段加载：首先加载拱脚部位，然后加载拱顶部位，最后加载 1/4拱圈部位，加载前将拱脚、拱顶 1/4处标高记录下来，在加载工程中定时观测各部位的沉降情况，加载完成
