浅谈公路桥梁拱座施工技术应用

浅谈公路桥梁拱座施工技术应用

吴国磊

江苏省淮安市223200

摘要：拱座基础是拱桥传力的重要组成部分，其主要作用是将结构上部荷载传递给地基。通常拱座基础受力比较集中，且与拱脚连接处构造比较复杂。大断面倾斜单桩式基础是一种新式拱座结构，其结合斜桩和拱座的受力特性，以单个大角度倾斜的大断面桩基作为拱座。

关键词：公路桥梁；拱座施工；技术应用

引言

对于大体积混凝土，根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）定义：“现场浇筑的最小边尺寸大于或等于1.0m，且必须采取措施以避免因水化热引起的内表温差过大而导致裂缝的混凝土”。

1拱座大体积混凝土产生裂缝的原因

（1）结构性裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝。

（2）材料性裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。温度裂缝产生的主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：

①混凝土浇注初期，产生大量的水化热，混凝土内部温度和混凝土表面温度形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；②混凝土在拆模前后，表面温度降低很快，造成了温度急剧下降，也会导致裂缝的产生；③当混凝土内部达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，它们与最高温度的差值就是内部温差，也可产生裂缝。收缩引起裂缝。收缩包括混凝土沉缩、化学收缩、干燥收缩和碳化收缩等。因之字河大桥地基较好，为整体性岩层，没有由外荷载原因引起的裂缝，最可能产生由非受力变形变化引起的裂缝。

2公路桥梁拱座施工技术应用要点

2.1拱座及拱座基础施工

拱座及拱座基础施工，基岩以上土体按照1∶0.75坡比放坡开挖，基岩以下垂直开挖，地表覆盖土开挖过程中注意保护环境，避免不必要的植被破坏。开挖采用挖掘机来挖除石方，挖掘机带有破碎头，施工过程严格控制开挖规模，以保持基坑周围岩体的完整性。基坑前后边坡开挖坡度及尺寸尽量与拱座设计尺寸一致，以便拱座基础混凝土采用满槽灌注，使拱座与石质基坑具有良好的整体连结性。开挖至基底标高以上30cm时，为减少对基坑底面岩石的扰动，保证基底岩石的完整性，采用人工进行凿平直到设计标高，开挖至基底设计标高后，报请监理工程师现场签认，并检验基底的容许承载力，如基底的容许承载力不符合设计要求时，立即上报有关部门办理工程变更等事宜;如合格则报监理工程师现场检查并确认后方可进行下一道工序施工。

2.2爆破预防措施

（1）拱座爆破开挖前，将桥址左侧的二级发电站停用并将主要部件撤离，对一级电站进行安全防护，将与桥轴线正交的“三相四线”制改线。

（2）开挖深度达70ｍ，岩体裂隙发育，整个施工流程如爆破、清渣、支护必须科学安排，统筹兼顾。由于拱座开挖过程中，主桥缆索吊同步安装，无法利用，开挖到底后，方可将挖掘机吊出。所以，基坑爆破及清渣循环进行，采用邻近墩位布设的塔吊配合底卸式吊斗清渣，最后施作预应力锚索挂网喷射混凝土封闭开挖面。为减少基坑新鲜岩石暴露时间，采用较小的掘进循环，边坡钻孔深度5.5ｍ，循环进尺约５ｍ，爆破后及时施作预应力锚索，挂网喷面进行坡面防护，减少新鲜岩面暴露时间。基坑钻孔深度3.0ｍ，循环进尺约2.7ｍ。

（3）为防止超挖或欠挖，保证坑壁的平整度，采用较小的炮孔深度，孔深不超过3.0ｍ，使炮孔倾角易于控制。同时，采用固定式的炮孔定位架，在定位架上装有长80cm的导向管，钻孔前精确测量安装，钻孔时钢钎通过导向管接触岩面，能保证炮孔的垂直。

（4）防止爆破飞石。对爆破部位覆盖胶皮、砂包等，能有效防止飞石危害。

（5）防止爆破振动破坏。采取毫秒延时爆破，严格控制装药量，能有效控制爆破振动。

（6）防止产生大块岩石。在预裂炮孔和正常炮孔之间布置1排缓冲炮孔，缓冲炮孔装药量为正常炮孔的3/5，使爆破的岩石既破碎充分，又不过大扰动围岩而造成超挖。

2.3分块施工及后浇带设置

因拱座较长，体积较大，整体浇筑，在受到内外约束的情况下，容易使混凝土发生开裂。分块施工及设置后浇带施工减轻约束作用，缩小约束范围，同时后浇带层面利于散热，因此，施工中设置后浇带，采取分块施工浇筑方法。为保证钢筋搭接长度要求及现场施工方便，后浇带宽2m，同时后浇带位置应错开拱座立柱位置，分在两幅桥之间后浇带混凝土采用微膨胀混凝土。后浇带施工要点：①后浇带应在两侧混凝土温度场趋于稳定后方可浇筑，且在两侧混凝土浇筑养护14d后一次浇筑完成。在浇筑时应注意选择全天温度最低的时间段浇筑。②后浇带两侧混凝土强度达到70%时，对两侧接触混凝土面凿毛，混凝土面要露出碎石，表面无松散石渣，并冲洗混凝土表面，清理干净后再焊接钢筋。在混凝土界面上涂刷一遍水泥浆，必须满足防渗漏水要求。③待混凝土龄期到14d后开始焊接钢筋，钢筋焊接按照施工规范及要求执行，钢筋错开率达到50%。④后浇带养护应注意保水并覆盖薄膜土工布养护。

2.3选用低发热量的混凝土配合比

①水泥

由于温差主要是由水化热产生的，所以为了减小温差就要尽量降低水化热，为了降低水化热，要尽量采取早期水化热低的水泥，在施工中采用中热硅酸盐水泥，充分利用混凝土后期强度，减少水泥用量。

②粉煤灰

为了减少水泥用量，降低水化热并提高和易性，可以把部分水泥用粉煤灰代替，掺加量约40%。掺入粉煤灰从而减少水泥用量，降低混凝土的热胀。由于粉煤灰颗粒较细，能够参加二次反应的界面相应增加，在混凝土中分散更加均匀；同时，粉煤灰的火山灰反应进一步改善了混凝土内部的孔结构，使混凝土中总的孔隙率降低，孔结构进一步的细化，分布更加合理，使硬化后的混凝土更加致密，相应收缩值也减少。需要注意的是由于粉煤灰的比重较水泥小，混凝土振捣时比重小的粉煤灰容易浮在混凝土的表面，使上部混凝土中的掺合料较多，强度较低，表面容易产生塑性收缩裂缝。因此，在工程中应根据具体情况确定粉煤灰的掺量。

③骨料

尽量扩大粗骨料的粒径，因为粗骨料粒径越大，级配越好，孔隙率越小，总表面积越小，每m3的水泥砂浆用量和水泥用量就越小，水化热就随之降低，对防止裂缝的产生有利。宜采用级配良好的中砂和中粗砂，最好用中粗砂，因为其孔隙率小，总表面积小，这样混凝土的用水量和水泥用量就可以减少，水化热就低，裂缝就减少，另一方面，要控制砂子的含泥量，含泥量越大，收缩变形就越大，裂缝就越严重，因此，细骨料尽量用干净的中粗砂。

④外加剂

减水剂采用聚羧酸高效减水剂，加入后能减小混凝土收缩开裂的机会，减水剂的主要作用是改善混凝土的和易性，降低水灰比，提高混凝土强度或在保持混凝土一定强度时减少水泥用量，而水灰比的降低，水泥用量的减少对防止开裂是十分有利的。

结束语

随着社会的发展，许多公路桥梁不断崛起，然而工程建设的设计和施工技术好坏决定整个工程的质量和安全。因此，实践中，我们应该对原有的桥梁施工技术进行必要的改革和创新，使其能够更好的满足工程施工的要求。所以，笔者结合相关工程实例做出上述探讨，能对我国公路桥梁建设的发展做出微薄的贡献。

参考文献：

［1］公路桥涵施工技术规范(JTG041－2000)［S］.

［2］公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1－2004)［S］.

［3］叶梅新，王峰，屈志锋．大跨径劲性骨架钢筋混凝土拱桥拱脚、拱座局部应力分析［Ｊ］．世界桥梁，2008（1）：3－5．