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浅谈石拱桥涵施工技术

摘要:石料有很高的抗压强度,各地都有出产,符合就地取材的原则,因此是一种修筑桥梁良好材料。在桥涵建筑中石料一般是被用来修筑石拱桥桥涵的墩面、基础、拱圈等。笔者就施工桥涵的基础开挖和砌筑以及拱上构造进行了详细的阐述,以供读者参考。
关键词:石拱桥;桥涵;开挖;砌筑;施工 技术

石拱涵是一种非常坚固而耐久的桥梁结构,同时它还具有刚性好,造型美观,养护费用低,建筑工艺较简单易为群众掌握,因此在公路建设中广泛采用。

1.基础开挖和修建

在开挖基坑的过程中,为防止基坑被地面雨水浸入,可预先在坑顶四周做排水沟,将雨水排除,或建筑足够高的小土堰挡水。
如基坑需要较陡的边坡或因施工场地的工作面受到限制,以及根据经济合理性最好设置垂直壁的基坑时,可将基坑壁用木板支撑,以阻止坑壁土壤下滑。
在河滩上建筑基础,当水深不超过1m,水流速度不大于0.5m/s时,可修筑土坝围堰。水深达3m左右采用土坝围堰和木板桩合并使用,减少水流的渗漏,土坝围堰和木板桩合并使用木板桩人土深度,视土壤性质而定,一般应低于基坑底面1~0.5m。
当基坑较深,由水面至基坑底的深度大于3m时,则应用方木做成板桩,板桩两侧并应做成企口,以便在打人土中后能互相紧密接合,减少水流的渗漏,企口板桩可做成三角形榫舌或长方形榫舌,
水深小于lm时,多采用单层板板围堰。水深在l~2m时,可采用单层板桩加土堰或用草袋装土叠砌成坝壁,减少透水性并增加板桩的稳定性。水深超过2m时,可采用中间填土的双层木板桩围堰。这种围堰具有很好的稳定性和对外力抵抗作用,且透水性很小,适用于水深2~6m或基坑深度不超过7m的基础施工。
桥梁墩台基础一般都建在地面水或地下水位之下,因此,基坑排水是正常工作项目。
基坑施工时应在基底边缘和基坑坡脚或板桩围堰之间设置集水槽,由集水槽将水引至集水坑。集水坑应低于基础底,并应有足够集水容积,便于安装抽水设备。
一般基坑排水大部采用潜水泵,但其吸水高度不能超过5—6m,如遇基坑过深,可采用大功率的抽水机。
如果基坑内水量很大,即使轴水机工作能量很大,也常常不能保证排水或因抽水而有可能引起砂质土壤流动时,必须停止抽水,改用水下挖基和水下建筑基础的方法。基础的修建,通常采用的有:
(1)石彻基础:这种基础只能在基坑干涸情况下砌筑,如基坑需要抽水时,应保证砌体内砂浆不致被水冲失。对基础的水下部分,必须用水泥砂浆砌。
石料在砌筑前应用水清洗干净,不得有尘灰泥土沾附其上,并应洒水充分润湿,以免石块吸收灰浆中的水分,影响灰浆与石块的粘结。
砌筑石料时一般先坐浆后灌浆的方法进行,以保证砌体的密实,砌筑时应大致按水平层次,分层自下而上砌筑,每层应从四周基础平面尺寸线向中间部分砌筑,石料应大面向下,其外露面应选择较平整的次大面,砌缝呈不规则形,上下左右均应错缝,不得平缝结合,严禁竖缝垂直贯通三层石料,砌缝用的灰浆或小石子混凝土应填满捣实。
(2)混凝土基础
位于水下的桥梁基础,常采用混凝土浇筑。浇筑基础混凝土时又分基坑无水时的一般灌筑法和基坑有水时的水下灌筑法两种。灌筑基础混凝土时,不得从2m以上的高度往下倒,如高度超过2m时,应用溜槽溜下,并随时用铁锹翻动后灌筑,用振动棒扎实。水下灌筑法,通常采用的灌筑方法是导管灌筑法,应用此法,需要导管、漏斗、升降导管的起重设备等。施工过程中应特别注意尽量避免将水扰动,以免灰浆被水冲失。

2.桥梁墩台的砌筑

桥梁墩台砌筑法砌筑时应采用先坐浆后灌缝的方法,以保证砌体的密实,石料在砌筑前需清干净,洒水润湿,砌缝成不规则形,上下左右应错开。由于墩台按设计要求砌体表面(侧面)有一定的坡度,砌筑过程中,应根据已立好的样架经常校对,当墩台砌至接近最后几层时,要注意控制高程。起拱线的标高应用水准仪进行检查,并检查两台(墩)间的水平尺寸。墩台外露面部分应用经过挑选的石料砌筑,桥台转角处及桥墩圆头部分所用石料,必要时可略加粗凿。由于拱脚是倾斜的,且此处受力最大,因此要特别注意,一般在墩台尚未砌至起拱线之前,就应将石块逐渐砌成倾斜形状,使之在起拱线处符合设计的斜度,或当墩台砌至起拱线以下20—30cm时,即安砌拱座五角石一层,以便控制拱脚倾斜度,严禁用石块按水平层次层层上砌成阶梯形,然后用小石块填补三角形缺口而做成斜面的做法。
采用片石砌筑的墩台,灰缝宽度不作限制,砌缝用灰浆或小石子混凝土填满捣实,较大的缝隙应用小片石或河卵石嵌入挤紧,以节省灰浆用量。如采用块石或粗料石砌筑墩台时,必须使石料尽可能有一致的高度,缝的错开应遵照正确的排列方法,同一层中用一丁一顺,或各层中用一层丁石和一层顺石相间砌成。

3.拱圈的砌筑

首先要检查拱架的构件尺寸,节点接榫结构是否准确密合,如发现缝隙,应用硬木片嵌入使接触面紧密。拱顶及拱跨l/4处模板标高是否符合设计高度,拱模外形曲线是否正确。材料运输路线是否合理,脚手架的设置是否安全可靠,发现问题,立即采取措施,予以纠正。
拱圈砌筑一般按跨径的大小采取以下几种砌筑方法:
(1)拱圈跨径小于l0m时,可从两端拱脚向拱顶对称地将拱圈按整个宽度和整个厚度同时砌筑。
(2)拱圈跨径在10~15m以内,如不采用分段砌筑,则必须采用预压拱顶的方法施工,即在开始砌拱的同时,将一部分拱圈石料运上拱胎,预压于拱顶部分,然后从两端拱脚向拱顶对称均匀地进行砌筑,砌筑方法与上述相同。
(3)拱圈跨径在15m以上时,必须采用分段砌筑法,使拱架变形比较均匀,防止拱圈发生裂缝。采用这方法有利于缩短砌拱时间,加快施工速度。
拱圈分段砌筑,其分段的数目,一般以偶数为好,各段的长度,应按跨径大小,拱得适度,拱架节点的位置等实际情况研究决定。分段砌筑拱圈,可以在各段间同时开始砌筑,同时砌完;也可以分若干阶段砌筑,即在一个阶段内同时砌筑其中对称的若干段,砌完后再同时砌筑其余的若干段。
在缺乏粘结料(石灰、水泥)的地区,修建小跨径的块石(或料石)拱桥涵,可以采用干砌尖拱的方法施工。在拱圈砌筑时,由于块石不是扇形,因此砌缝都成上口大,下口紧贴的V字形,需选取坚硬的岩石砸成斧形小片石备用,用以嵌紧砌缝,这是保证拱块挤紧的主要材料,拱块所受压力有很大一部分要靠它传递。拱圈在砌筑过程中仍应按均匀对称原则施工,以减少拱架的不均匀变形,砌至拱顶处,应预留封顶空行,俗称龙口,空行净空要比拱冠石小3—3cm左右,空行两侧要各砌一行比较长的拱石(俗称夹板石),并注意此两行拱石要横缝相对,以便拱冠石(俗称龙口石)嵌入时,横缝适落在拱冠石中央,即骑缝当中。相邻两石接缝错开,以便加力时受力更均匀而有效。
调整嵌缝,先把适当大小的石片放人拱背缝隙中,然后用小撬棍伸人缝隙,用力撬动石缝。
使石片自动下溜(程度按需要决定)达到要求后取出撬棍,拱石则自动挤紧,一点不会松动。碰到大缝,可改用木楔加力尖开上口,效果也是一样。在干砌拱圈中,这一工序非常重要,应仔细而全面进行。

4.结语

总之,石拱桥涵在公路工程发挥着重大作用,不仅可以排水泄洪,减少对道路的破坏,而且还可以作为通道使用,虽然其造价高,施工技术难度大,但只要精心施工就能创造出优秀的工程。

参考文献:

[1] 王淑平. 小桥涵施工中应注意的几个问题[J]. 山西建筑, 2004, (04) .
[2] 薛永超. 公路小桥涵施工技术的几点见解[J]. 交通世界(建养.机械), 2010, (06)

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