拱桥专项施工方案.docx

1、拱桥专项施工方案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

2、料石，桥 台为 M10砂浆砌块石（片石） 、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

3、）腹拱圈砌筑(14)护拱（15） 拱上填料(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。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、

4、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 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

5、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，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 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

6、 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。

7、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

8、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 浆，所有砌缝要求砂浆饱满。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

9、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 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

10、 ，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=3.8mm，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 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

11、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，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/m 3 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。2q1=478

12、5.34KN/（10.5m 30m）=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其中杆件对工字钢上每一点的集中荷载 F1=37.6 10009.8/（19 51）=380N18 工字钢自重为 :236.6 N/m2（4）施工人员、机具： q4=2KN/m2（5） 荷载组合 底面模板及支架 q1q2q4（ 验算承载力及刚度 ） =15.191.4 0.322=23.57 KN/m23、计算假定 扣件式钢管拱架是一个空间框架结构，但节

13、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载，不考虑水平力和风力。4、荷载计算（1） 模板验算1 拱底模板强度验算模板长 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 :KM=-0.177, K W=0.99, E: 木材弹性模量为 12 103 N/mm2=12109 N/m2。模板受力按纵向取 1m

14、宽计算带 , 受力如下图 :模板受力计算图22MMax=KMql 2=-0.177 23.57 10.6 2 =-1.502KNm 底模应力 : = MMax/W W=10032/6=150cm3=150103 mm3 33=1.502 10001000/150103 mm3 =10N/ mm215N/ mm2（采用松木 ） 故强度满足要求 .2 模板刚度验算4f Max=Kf ql 4/(100EI)3 4 -8 4I=100 33/12=225cm4=22510-8m4fMax =0.99 23.5710000.64/(100 1010922510-8) =3024.125/2250000

15、=0.0013m=1.3mmL/400=1.5mm 刚度满足要求 .(2) 顶小横杆验算顶小横杆自重为 3.84kg/m, 总重为 : 5110.5m3.84kg/m=20.152KN 按近似公式计算 :小横杆受力计算图1 强度验算Max= PL/3.5WP=(4785.34 20.152 2.3 30 10.5) 1.2( 系 数 )/(51 19)=6.85KN( 弓形木重量较小未考虑 )Max =6.85 10000.6/(3.5 5.08 10-6 )=2.31 108N/m2=231N/mm2235N/mm2 则强度满足要求 .2 刚度验算f Max=PL2/(55EI)=6.85

16、1030.6/(55 12.1910-82.1 1011)=0.0029m=2.9mm6.85KN(小横杆最 大支反力 )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 :RmaxRC6.85KN8KNRmax : 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

17、计算 ,见计 算简图,18 工字钢自重为 :236.6 N/m,F=6.85+0.38 1.2=7.306KN=7306N18工字钢受力计算图1 强度验算MMax=ql 2/8 6FL/8=236.63.6 2 /8 673063.6/82=236.63.6 2 /8 673063.6/8 =383.3+19726.2=20109.5Nm =20.1095106Nmm = MMax/W33W=18510 mm=20.1095 106Nmm/185103 mm322=108.7 N/ mm 2215 N/ mm2 则强度满足要求 .2 刚度验算f Max=5qL4/(384EI) (5 82-4

18、) FL 3/ (384 8EI)I= 1660 cm 4=166010-8 m44 11 -8f Max =5 236.6 3.6 4/(384 2.11011166010-8)1767306 3.6 3/(2304 2.1 1011166010-8)=0.14810-37.47 10-3-3=7.62 10-3m=7.62mm3600/400=9mm满足刚度要求 .3 卸载支座反力RA = RB= qL/2+5F/2=252.5 3.6/2+5 7306/2=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

19、，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）=6m2P=521648/6=87KPa1

20、10KPa（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，

21、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 后保持荷载 24 小时，观测支架的沉降情况。沉降观测点在拱圈上、下游面，拱架模板顶面各设七个控制点（拱 脚、 1/8L 处、 1/4L 处及拱顶），观测拱架变形。拱架加荷前进行观测一 次，加荷过程中，分别对（ 1）、（2）、（3）段进行观测三次，以后每 2 小 时观测一次，直至 24 小时。最后，写出拱架变形观测报告。支架预压完毕后，调节支架顶部小横杆，使模板的各点达到方案预 定的高程。整个支架结构示意图见附图。（四）施工预拱度 拱架在拱桥施工过程中承受荷载后，会产生弹性或非弹性变形，另 外，当拱圈砌筑

22、完毕且强度达到要求而卸落后，在自重、温度等因素的 影响下，拱圈也会产生弹性下沉。为了使拱圈的拱轴线符合设计要求， 必须在拱架上预设施工拱度，以抵消上述各种可能产生的竖向变形。根据有关的经验数据，一般的砖、石拱桥预拱度为 L/ （400800）， 当拱度较小时采用较大值，反之采用最小值。本工程矢跨比为 1/5 ，因此 按中间值选择：预拱度=L/600=30/600=0.05m 。 考虑到支架已经过预压，支架的非弹性变形已基本被消除，因此预 拱度选取 2.5cm。设置预拱度时，拱顶处按全部预拱度总值设置，拱脚处为零，其余 各点按二次抛物线分配：22x=（ 1-4X2/L 2）x：任意点（距离为 X

23、）的预加高度；：拱顶总预加高度；L：拱圈计算跨径；X：跨中至任意点的水平距离。（五）拱圈砌筑1、拱石制备按设计技术交底要求，本工程拱圈采用粗料石砌筑，料石尺寸为四种： 1 号拱石尺寸为：40cm厚 40cm长 30cm宽；2号拱石尺寸为： 40cm厚 30cm 长 30cm宽； 3号拱石尺寸为： 50cm厚 40cm长 30cm宽； 4号拱石尺寸 为： 30cm厚 30cm长 30cm宽。由于本工程跨度较大，拱石做成矩形。本工程拱圈大样放出来后，在大样上确定拱石形状并进行编号，预 定厂家进行加工。拱石应立纹破料，加工时应达到拱石形状方正，边角 整齐，表面平整。加工出样品后，请监理工程师共同对样

24、品进行验收， 合格后方可订货，在拱石批量加工时，要时常对加工情况进行监控，使 批量生产的料石规格及质量不低于样品。粗料石按它在放样图上的位置，按“排层长度”的顺序进 行编号，并用油漆标明。拱石运到现场后，要分排分层堆放整齐、标记 明确。2、砌筑程序 砌筑拱圈时，为了保证在整个施工过程中拱架受力均匀、变形最小， 使拱圈的砌筑质量符合设计要求，根据该拱圈的具体情况，拟进行分环 分段砌筑。本工程砌筑时分两环砌筑，下环、上环厚度掌握在 40cm左右，两环 之间以犬牙相接。每一环均在全段拱圈内分为 6 段砌筑，先砌筑拱脚部位，然后砌筑 拱顶部位，最后砌筑 1/4 部位。砌筑时严格对称进行。砌完一环合拢一

25、 环，下环合拢并养护 7 天左右砂浆强度达到 70%时，再进行上环的砌筑。3、拱圈砌筑的基本方法 在拱圈砌筑前，先按拱圈放样图和拱曲线的实际长度，将各排拱石 和辐射形砌缝位置用墨线画在模板上。拱弧实际长度包括预置预拱度后 拱弧的加长以及拱架施工中的误差。拱弧的增加长度要平均摊入各砌缝 中，但要保持两个半跨的对称和拱顶石的位置居中。划线后将各排拱石的号数用油漆标明。由于本工程拱圈使用的粗料石，砌缝宽度底部为 1。2cm，顶缝宽度 为 3cm。拱圈砌筑要按编号的顺序取用石料，详见附图。砌筑时砂浆饱满。对于较平的砌缝，要先坐浆再放拱石挤砌，以利用石料的自重将砂浆压 实。侧面砌缝可填塞砂浆，用插刀捣实

26、。当砌缝较陡时，可在拱石间先 嵌入与砌缝同宽的铸铁条，然后分层填塞砂浆并捣实，填塞完毕后再抽 出铁条。4、分段支撑 由于拱段本方案考虑到分段砌筑，为了防止拱段向下滑动，必须在 拱段下方临时设置分段支撑。三角撑拆除时要在中间向两侧进行，拆一段砌一段，待新砌部分的 砂浆达到一定的强度时，再继续拆除下一个三角撑并补砌此处料石。拆 除三角撑要稳妥，防止振动拱圈。5、空缝的设置及填塞 本工程拱圈砌过程中要在拱脚、拱顶石两侧、各分段点处留置空缝。 空缝的留置位置要正确，形状要规则，空缝宽度控制在 3cm4cm之间， 在靠近拱圈底部和侧面处，缝宽与周围砌缝一致，沿空缝的拱石，其靠 近空缝的一面要严格加工凿平

27、。空缝设置示意图如下： 为保证在砌筑拱圈过程中，空缝的宽度和形状保持不变，同时能将 上侧拱段的压力传递给下侧拱段及桥台上去，必须在空缝中设置垫块， 垫块拟定使用铁条制作。铁条在工厂铸造，长75cm，宽2.5cm,下口厚 1.5cm, 上口厚 4cm。在拱圈砌筑过程中，空缝要保持清洁，不进杂物。因设计无具体要求，因此在所有拱段及拱顶石砌完后进行空缝的填 塞，由于本工程拟分环砌筑，空缝的填缝在整环拱石砌筑误差后进行， 空缝填塞要在一天中较低温度时进行，特别是当填塞空缝砂浆使合拢时， 更要注意时间的选择。填塞空缝要在两半跨对称进行了，先填拱脚，次填拱顶，最后填塞L/4 附近。6、拱圈合龙 砌筑拱圈时

28、，在拱顶预留一龙口，在各拱段砌筑完成后安砌拱顶石 完成拱圈的合龙。为防止拱圈因温度变化产生过大的附加应力，拱圈合龙时选择在一天的最低温度时进行。（六）拱上建筑的砌筑 拱上建筑的砌筑，必须在拱圈合龙和空缝填塞完成，并经过数日养 护砌筑砂浆强度达到 70%后方可进行，养护时间不少于 7 天。为避免主拱圈产生过大的不均匀变形，砌筑顺序由拱脚向拱顶对称、 均衡的进行。为防止腹拱圈受到主拱圈卸落支架的变形影响，在主拱圈 砌筑完成后，先砌筑腹拱横墙，待卸落支架后，再砌筑腹拱拱圈。腹拱 上的侧墙，在腹拱拱顶及拱脚处设置变形缝。（七）砌体养护拱圈砌筑完成后立即用草袋图利覆盖，并在 4 小时后（砂浆初凝后 ）

29、经常洒水，使砌体保持湿润。持续时间不少于 14 天。（八）拱架的卸落与拆除1、卸落拱架的期限拱圈必须在砌筑完成后砂浆强度达到设计强度的 70%以后，并且在拱 上小拱横墙砌筑完成、腹拱圈砌筑前卸落拱架，拱圈砌筑完时间大约 2030d，过早或过迟均对拱圈受力不利，如是需用提前卸落拱架，必须 提高砂浆的强度。2、卸架设备 本工程采用砂筒卸架，因卸架顺序从拱顶开始，逐步同时向拱脚对 称卸落，而实际存在的拱圈重力逐渐向拱脚转移，则卸载设备间距为拱 跨中较宽，拱脚逐渐加密，每榀拱架布置 15 个，布置间距详见附图。砂筒采用 D150cm钢管切割焊制而成，砂筒结构示意图如下，内装砂 子，砂筒上面的顶心用原木

30、制作，砂筒与顶心之间的孔隙用沥青填塞， 以免砂子受潮不易流出。砂筒内的砂子要求干净、均匀，为保证砂子的 干燥，砂子装入砂筒前要进行过筛并烘干。卸载设备图如下：5 厚钢板圆木顶心沥青5 厚钢板圆形砂筒的尺寸确定和应力力验算：P :卸载设备支座反力 ,18.7195KN;d0: 砂筒顶心直径 , 取 107mm；d1: 砂筒内壁直径 , 取 109mm；d2: 泄砂孔直径 , 取 12mm；h0: 顶心放入砂筒的深度 , 取 130mm；H:降落高度 , 90mm；: 筒壁厚 ,3.5mm；: 筒壁应力， MPa； : 筒内砂子的容许承压应力 , 可采用 10MPa,如将其预压 , 可达 30MPa。2=(4P/ d02)d1H/(H+h0-d2) =28.1MPa = 30MPa故满足承载力要求 . 拱架的卸落量由砂筒砂子的流出量来控制，根据砂筒的断面面积， 计算出砂子流出量与卸落量的关系，并经试验确