1拱箱预制施工工艺工法.docx
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1拱箱预制施工工艺工法
拱箱预制施工工艺工法
（QB/ZTYJGYGF-QL-0701-2011）
桥梁工程有限公司廖文华杨洋
1前言
1.1概况工艺工法
拱箱节段是指混凝土装配式拱桥主拱拱箱的单元组装段。
在主拱安装前，各节段独立预制成形，空中组拼成拱。
拱桥节段预制是装配式拱桥施工中的重要组成部分。
节段预制质量直接影响到主拱安装的顺利程度和成拱线形，对成桥质量影响较大，是全桥上部结构施工过程中一项关键工序。
1.2工艺原理
将整体的主拱结构拆分成标准的零部件分别独立加工制作，然后再把各个部分拼装到一起，组成整体的拱箱。
2工艺工法特点
2.1可与桥梁下部构造及临时吊装设施的施工同步进行，有利于减少总工期。
2.2节段也可采用部分预制、部分现浇的方式完成，灵活性较强。
2.3预制件集中制作，便于施工组织管理和质量控制。
2.4节段拱箱一般由底板、横隔板、腹板、组装接头和顶板组成，可采用分部预制、组装、现浇等工艺完成。
其中节段底板采用现浇的方式成形，隔板、腹板采用分块预制，台座上组拼的方式成形，隔、腹板组装接头采用现浇的方式成形，拱箱顶板采用现浇的方式成形。
节段拱箱一般结构如图1所示。
图1拱箱横断面示意图
3适用范围
3.1适合于装配式混凝土拱桥的拱箱和组合箱形拱的节段预制。
3.2施工现场有较大的场地供预制场建设；
4主要技术标准
《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62）
《铁路混凝土工程施工技术指南》（TZ210）
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50）
5施工方法
首先制作主拱的腹板和隔板，再在台座上绑扎底板钢筋，并组装腹板及隔板立于底板模型上，然后浇筑混凝土形成无顶板的主拱节段。
安装接头钢筋及模型，浇筑拱箱连接混凝土，以便以后拱箱节段之间连接。
最后安装顶板模型和钢筋，浇筑混凝土形成拱箱节段。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
图2组合预制工艺施工流程图
6.2操作要点
预制工艺有立式预制工艺、卧式预制工艺和组合预制工艺，本工法中重点介绍组合预制工艺。
6.2.1立式预制工艺
拱箱在分段预制时，拱箱垂直于地面。
主要优点在于起吊方便。
主要浇筑方法有拱胎法、支架法两种。
1拱胎法：
拱胎法就是按照节段底面拱形线形，制作拱形的预制台座，在台座上制作节段的方法。
2支架法：
当节段拱形矢度较大或场地条件受到限制，或采用拱胎法时，出现拱胎过高、工程量太大时，采用搭设支架形成拱胎的方法。
支架可在地面上搭设木支架或钢木组合式支架；也可利用条石代替支架，即搭设数个条石支墩，在其上敷设弓形木、底模和侧模。
6.2.2卧式预制工艺
卧式预制即将拱箱平放于地面的预制方法。
优点在于易于控制拱箱的几何尺寸，混凝土浇筑方便，节省材料，缺点是拱箱翻身时易造成构件损坏。
6.2.3组合预制工艺
组合预制就是在节段预制成型过程中，节段的组成部分采用预制、组装和现浇多种工艺，使节段成形的方法。
即绑扎底板钢筋后，将已预制好的侧板、横隔板，在拱架或拱胎上进行组装，预制侧板的钢筋深入底板，侧板底部与底板顶面齐平。
浇筑底板混凝土及侧、横隔板接头混凝土，形成开口箱，安装拱箱顶板模板，绑扎顶板钢筋，浇筑顶板混凝土，形成闭口箱拱段。
因立式和卧式预制工艺相对简单，本工法中将重点介绍组合预制工艺。
1放样
按照节段的线型，在预制台座上按1：
1比例进行放样。
2胎架制作
根据现场实际情况，选择拱胎或支架组成节段底模，形成拱胎，也称为预制台座。
1）拱胎根据胎体的宽度和高度尺寸，一般可做成整体结构或组合结构。
2）拱胎组合构造一般由台座混凝土侧墙、填芯浆砌片石、台面混凝土和台面钢板组成。
3）拱胎表面用钢板作为底模时，可采取在台面混凝土中预埋角钢，后焊接钢板；也可采取在台面混凝土中预埋木条、钉设铁皮的方式组成。
采用支架法形成的拱胎，事先对支架的基础需进行必要计算和处理。
防止预制过程中出现下沉及变形。
3腹板、横隔板预制
1）一般采取平放预制、立式存放的方式。
2）板件要求在硬化处理后的地面上预制，与硬化地面之间可采用脱模剂或铺设一次性塑料薄膜。
3）混凝土浇筑期间采用平板震动器。
4）板块混凝土浇筑后须在混凝土强度达到75％后才能拆除。
拆除时应采用4点起吊（起吊前，应确保四点受力的均匀）的方式，不得使用对角两点。
4组装预制
1）板块组拼
（1）节段拱箱组拼前，须在台座上将每块横隔板和腹板的位置在台座上标示，以控制各块板的安装位置。
（2）拱箱组拼前，须将拱箱底板钢筋和预埋件施工完成，并制作隔、腹板的定位垫块。
隔、腹板的定位垫块须根据距拱箱底面的相对位置制作，混凝土垫块强度须与拱箱混凝土强度相一致。
（3）因台座顶部位置相对较平缓，安装时，可从台座顶开始，并宜先安装一块横隔板，再安一块腹板。
当横隔板和腹板连接钢筋焊接，形成稳定结构后再安装后续隔板时可不再安装临时稳定支撑。
（4）当安装的横隔板和腹板形成稳定结构后，再依次安装剩余横隔板和腹板。
2）底板施工
（1）当拱箱横隔板和腹板组拼完成后，现浇拱箱底板混凝土。
拱箱底板混凝土在拱箱内有倒角，在现浇混凝土时，一般采用抹角的方式成形。
（2）底板混凝土宜采用干硬性混凝土，以利底板内箱倒角成形。
（3）底板混凝土施工宜采用插入式振动棒振捣。
3）组装接头施工
（1）在组拼接头混凝土施工前，拱箱已形成无顶的开口箱，须在拱箱的顶面搭设纵向贯通施工平台。
（2）组拼接头模型宜采用型钢和木模组装成形。
混凝土浇筑采用插入式振动棒振捣。
4）拱箱节段接头
拱箱节段接头是拱箱预制过程中的重要控制部位。
其预制精度直接影响到拱箱安装及合拢工序的难易程度和主拱线形。
拱箱节段接头安装倾角与预制台座上的预制倾角需经换算，以保证预制拱箱在安装时其接头倾角的准确。
拱箱节段接头的端面模型，宜采用整体大块模型，将接头的四个端面总体控制。
不宜将各个端面分别安装端模，以免端面不在同一平面内。
端面模型应采用整块钢板制作，将接头连接的预埋件螺栓孔位在钢板上定出，使端面连接螺栓的位置固定、统一，不易产生偏差。
5）拱箱顶板
拱箱顶板采用现浇的方法施工。
拱箱顶板模型采用在拱箱内搭设支架，安装组合钢模和木模。
6.2.4预制件存放
拱箱在起吊前，用千斤顶将拱箱与预制台座分离，再用龙门吊起吊、运输。
一般在拱箱的两端铺设轨道，各置轨道平车一部，在其上设龙门吊梁，龙门吊沿轨道移动。
龙门吊用于拱箱的模板安装和拆除、钢筋运输及混凝土浇筑；已浇筑拱箱起吊及沿轨道运到存放场地。
拱箱存放场建立在预制场与起吊运输点之间，便于存放和运输。
存放场平整、夯实，要求支垫牢靠，支垫位置与吊环位置相同。
拱箱存放一般存放两层，特殊情况下可存放三层，但需对地基承载能力进行检算。
存放拱箱的顺序应与拱箱吊装顺序相一致。
6.2.5预制段场内运输
拱箱的运输一般是指拱箱从存放场通过纵、横运输，将拱箱运到起吊位置的运输方式。
从存放场地将拱箱运到吊点位置一般方法：
1）运距较短，通过轨道平车、电动卷扬机、滑车组牵引运到起吊现场。
2）如运距较长，采用胶轮平板拖车运输。
节段起吊装置需作专项设计。
可采用预留孔，安装钢丝绳或钢吊带的方式。
预留孔位置需埋置精确，在混凝土浇筑后要及时检验。
7劳动力组织
拱箱（肋）的预制需要技术、模型加工、钢筋加工、吊装和混凝土浇筑等多个部门协同配合才能够完成，所需劳动力见表1。
表1拱箱预制施工劳动力表（单个工作面）
序号
作业组
主要作业内容
人数
1
技术组
施工、技术指导和质量控制
3
2
模型组
模型加工、安装
5
3
钢筋组
钢筋加工、制作
5
4
吊装组
拼装及存放预制件
5
5
混凝土组
混凝土施工
6
总人数
24
8主要机具设备
拱箱预制所需的机具设备量主要取决于不间断完成整个施工工艺流程所需要的机械设备数量，所需机具设备见表2。
表2拱箱预制机械设备表
序号
设备名称
单位
数量
1
龙门吊
套
2
2
拌合站
套
1
3
混凝土运输车
辆
2
4
钢筋加工设备
套
1
5
混凝土施工设备
套
1
9质量控制
9.1易出现的质量问题
9.1.1线形控制
预制拱箱的线形和外形尺寸直接关系到以后主拱圈的拼装线形。
必须严格控制拱箱模型尺寸，如果拱箱尺寸的误差过大，有可能造成主拱的线形不合理，使实际结构与设计结构不符，甚至造成拱箱合拢施工无法正常实施。
9.1.2混凝土外观
混凝土外露面平整度差，色泽不均匀，表面容易出现出现露筋和孔洞，表面蜂窝麻面面积超过该面面积的0.5%，梁体裂缝，外形轮廓清晰度及外部线型控制。
9.1.3接头质量控制
接头是连接各个拱箱之间连接的重要部件。
接头混凝土外观必须光滑，不能有裂缝；接头钢筋必须保证焊接质量。
9.2保证措施
9.2.1节段预制质量主要控制内容有：
混凝土质量、钢筋焊接质量，节段线形，节段尺寸，节段四个角点的标高，节段接头倾角，用于吊装的预埋孔或预埋件位置及质量等。
9.2.2预制拱箱的台座基础应牢固，特别是拱胎基础夯实紧密，底模混凝土强度不低于C15，底模表面应按所放大样坐标用砂浆抹平。
9.2.3拱箱预制段宜一次浇筑完成，及时养护，在拱箱混凝土强度达到设计强度100％后，方可吊装。
9.2.4所用模板应牢固可靠，各段端模应采用钢模以保证各接头螺栓孔一致，在安装端头模板时，应在上缘箱拱中心偏0.5～1.0cm，使预制好的两端接头较设计弧长短5～10mm。
10安全措施
10.1主要安全风险分析
拱箱预制施工类似于工厂作业，较多的使用大型吊装设备，且吊装难度较大。
作业人员施工过程中必须切实做好安全防护工作，进场前必须经专业培训，达到要求后方能进场作业。
10.2保证措施
10.2.1场内起重设备在正式使用前要进行试吊和验收。
加强过程检查、维修和保养，保证设备的使用安全和可靠。
10.2.2起重设备的操作人员需持证上岗。
10.2.3工前需进行电气、起重、机械操作培训。
10.2.4做好预制场内电力线路布置和设备管理，做好安全用电。
10.2.5起重机械走行轨道及地基基础检查，发现问题及时加固处理。
11环保措施
11.1保护原有植被。
对合同规定的施工界限内、外的植物、树木等尽力维持原状；砍除树木和其它经济植物时，应事先征得所有者和业主的批示同意，严禁超范围砍代。
11.2永久用地范围内的裸露地表用植被加以覆盖。
11.3营造良好环境。
在施工现场和生活区设置足够的临时卫生设施，经常进行卫生清理，同时在生活区周围种植花草、树木，美化生活环境。
11.4工程完工后，及时进行现场彻底清理，并按设计要求采用植被覆盖或其它处理措施。
12应用实例
12.1工程简介
小峡黄河拱桥由两孔净跨径80m的等截面薄壁箱型截面拱桥组成，主拱圈横向为六箱，纵向为两孔，每孔分五段，共计60片拱箱，单片最大重量约25吨。
每片拱箱均在预制台座上制作，然后采用吊装系统吊装。
设计要求采用无支架吊装架设安装工艺，并且合拢方式为“双基”合拢。
12.2施工情况
全桥共12条拱箱，每个拱箱分为5个节段，一共要预制60个拱箱。
所有拱箱均采用组合预制方法，以预制腹板和隔板、调整台座弧度、立底模板、绑扎钢筋、浇筑底板、安装组合接头模型、浇筑接头、安装顶板模型、浇筑顶板混凝土的顺序完成拱箱的预制工作。
然后于场地内按照拼装的顺序存放预制件，等待下一步的吊装工作。
12.3工程结果评价
小峡黄河桥的建设是一次利用吊装系统架设连拱桥的施工实践。
施工过程中成功的解决了拱箱外形尺寸控制、拱箱混凝土质量、接头加工处理等
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