石拱橋是一種古老的橋型，又是一種充滿生機的橋型。石拱橋因其具有外形美觀、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、承載力大、造價低、養(yǎng)護費用少、使用壽命長等優(yōu)點而在公路橋梁中被廣泛采用。
我國石拱橋建設(shè)歷史悠久，現(xiàn)存的具有13000多年歷史的趙州橋舉世聞名。尤其從20世紀(jì)60年代開始，石拱橋的建設(shè)迅速發(fā)展，不但跨徑不斷增大，其數(shù)量更加驚人�？梢哉f石拱橋在我國全部橋梁中占有相當(dāng)大的比例。
雖然石拱橋本身施工比較簡單，但其施工方案（包括拱架形式、拱圈砌筑順序、拱上建筑施工順序、落架方法及順序等）對結(jié)構(gòu)的安全和內(nèi)力、變形等影響很大，對大跨徑拱橋尤其明顯。要做出最優(yōu)的施工方案，必須以結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，所以，首先需要制定出合理的施工方案，然后通過結(jié)構(gòu)分析進行優(yōu)化，最終得出施工的指令性方案。
石拱橋施工的主要工序步驟為：施工準(zhǔn)備→基坑開挖→基礎(chǔ)及墩臺施工→拱架施工→拱圈施工→拱橋上部施工→拱架拆卸。
一、基坑開挖
基坑開挖的一般程序是：基坑放線→改河及排水→基坑開挖及坑壁加固→基底清理。
1．基坑放線是確定基坑開挖范圍的工作。其方法是：先根據(jù)基底平面尺寸，考慮基坑開挖要求的寬度，以及由基坑土質(zhì)確定的坑壁坡度計算出基坑開挖的長度和寬度。再根據(jù)橋墩、臺中心樁和軸線，用皮尺和花桿放線，即可確定基坑開挖的邊線。
2．改河及排水是確�；邮┕さ闹匾ば�。通�；娱_挖選擇在枯水季節(jié)施工。改河排水常采用以下兩種方法：當(dāng)河溝水流較小時，可將河溝或渠道位置適當(dāng)改移，先在干涸的河道上施工架橋，待橋梁建成后，再改移河道將水流接通。當(dāng)河面較寬，水流較大時，可考慮用土壩或草袋圍堰，構(gòu)筑成導(dǎo)流堤，把水導(dǎo)向河溝一側(cè)，基坑施工后，再改移導(dǎo)流堤施工另一側(cè)基坑。
3．基坑開挖及坑壁加固是同時交叉作業(yè)的兩個工序。當(dāng)坑壁土質(zhì)較好，滲水較少時，可采取無支撐施工。為確保安全，當(dāng)坑深大于5米時，坑壁上應(yīng)設(shè)有0.5～1米的護坡道。
4．基底清理是挖基的最后一道工序�；油谥猎O(shè)計高度后，如系巖石基底，應(yīng)將表面風(fēng)化層除去，沖洗干凈，并將表面鑿毛。如系土質(zhì)基底，應(yīng)經(jīng)基底承載力檢測，符合設(shè)計要求后方可進行下一道工序。
二、基礎(chǔ)及墩臺
石拱橋的基礎(chǔ)及墩臺由漿砌塊和片石構(gòu)成，其施工要點可歸納為“五個掌握好”：
1．掌握好砌筑順序。砌筑時應(yīng)大致按水平面分層自下而上進行，每層應(yīng)從四周向中間方向砌筑，并注意外露面的平整美觀。
2．掌握好砌體表面坡度。砌筑過程中應(yīng)根據(jù)已立好的樣架經(jīng)常掛線檢查，逐層校對，確保墩臺的設(shè)計坡度和表面的平整。
3．掌握好橋臺轉(zhuǎn)角、橋墩圓頭的砌筑。用于橋臺轉(zhuǎn)角和橋墩圓頭的石料應(yīng)挑選上下面大致平行、形狀大致為方形的石料，并應(yīng)進行上鉆加工，橋臺轉(zhuǎn)角石（又叫角子石）應(yīng)按橋臺總高度和石料尺寸，基本確定每一層砌筑的高度，合理配料，以便控制砌筑總高度的尺寸。
4．掌握好施工砌縫工藝。砌縫應(yīng)形成不規(guī)則的“花縫”，上下左右應(yīng)錯開，避免豎縫上下垂直貫通。
5．掌握好拱腳的砌筑工藝。拱腳是承受拱圈推力的重要部分，砌筑要領(lǐng)包括嚴(yán)格控制設(shè)計高度、正確安砌五角石、掌握控制拱斜面、嚴(yán)禁砌縫呈水平。
三、拱架
拱架是支撐拱圈砌筑的臨時構(gòu)造物，對于確保拱圈形狀以及施工安全十分重要，拱架有木拱架、鋼拱架和土牛拱胎。這里只介紹鋼拱架的施工。
1．拱架搭設(shè)。主拱圈施工在搭設(shè)的拱架上進行，根據(jù)拱橋的拱圈自重和相關(guān)的施工荷載，按施工要求，以經(jīng)濟合理又安全可靠為首選方案。拱架搭設(shè)前，先將所在河床位置的地面整平后，沿支架縱橫方向以一定間距（一般為1m）采用手錘將加有鑄鐵樁尖的鋼管打入河床內(nèi)，以連續(xù)錘擊無進展為止。再橫向靠地面用鋼管加扣件將已打入地下的管頭連續(xù)起來作為支架基礎(chǔ)。為保證其穩(wěn)定和砌拱時具有足夠的承載力，可在部分排架的橫桿下澆筑一定厚度的混凝土。之后在支架基礎(chǔ)上搭設(shè)橫、縱間距為1m，上下步距為1m的鋼管滿堂支架。對于大跨度的石拱橋，為保證排架的穩(wěn)定性，應(yīng)設(shè)置有足夠的斜撐、剪刀撐和風(fēng)纜繩。
2．支架預(yù)壓。各種支架安裝完成并鋪設(shè)底模后，應(yīng)通過預(yù)壓檢查各種工況下支架構(gòu)件的應(yīng)力，應(yīng)變與理論值的差異；支架變形是否在容許范圍之內(nèi)，并實測支架各控制點處的撓度；通過預(yù)壓消除支架構(gòu)建各部位之間的間隙和非彈性形變，消除支架基礎(chǔ)的非彈性形變。
支架預(yù)壓荷載一般按理論值荷載的50%、80%、100%和120%進行逐步加載，加載時在拱頂、拱腳、拱跨1/4和基礎(chǔ)頂面等處設(shè)置測點進行觀測，預(yù)壓在加載50%和120%理論荷載后停止加載，進行12h的支架沉降、變位的連續(xù)觀測。在120%理論荷載加上后，連續(xù)觀測48h的支架沉降、變位，在其均小于1mm時，則認(rèn)為地基沉降基本穩(wěn)定。
預(yù)壓結(jié)束后，整理預(yù)壓中的原始數(shù)據(jù)，計算出支架的彈性和非彈性形變形量，為修正拱圈底模提供數(shù)據(jù)，對其進行調(diào)整，以便砌筑出的拱圈更符合設(shè)計要求。
四、拱圈
拱圈是拱橋的主要受力部分，其施工應(yīng)嚴(yán)格按照施工技術(shù)程序進行。施工前應(yīng)按跨徑大小選用如下施工方法： 來源：考試大
1．施工前的準(zhǔn)備工作。拱圈砌筑前，要做的準(zhǔn)備工作有：（1）砌筑時的常用工具的混準(zhǔn)備：由于拱圈須搗實灰縫和填塞空隙，除使用一般的砌筑工具外，還需增加長插片、長插刀、擋灰板、長插針、撬棍、木夯、木錘等工具。（2）拱石的清理、編號、排列：粗料石拱石要按設(shè)計進行紙上配料，再經(jīng)過實地放樣制出樣板，然后按樣板開出拱石。拱圈一般不等厚，拱石型號很多，每號拱石又常有上、中、下之分，因此，運至現(xiàn)場后，需進行清點，并編號使之有順序地排列，用鉛油將編號標(biāo)在石面上。（3）石料的清鑿和檢查：粗料石拱石，均應(yīng)在安防砌筑前用樣板套過，一般可比樣板稍小，但偏心不應(yīng)超過5mm，并不得有扭曲情況。一般拱石可用樣板正套或反套，但鑲面石的外漏部分必須有一半正套，一半反套。除鑲面石及兩側(cè)接砌邊墻部分的拱石的拱背必須修鑿整齊外，其余拱石的拱背部分，厚度符合要求即可，即可以保持原來的粗糙面，不加清鑿。（4）在拱模上攤放拱石及灰縫大樣：拱圈安砌前在拱模上將每層拱石，包括灰縫的位置用墨線畫在模板上，以防拱圈合龍封頂時封頂石放不下去或灰縫過大。放線時，可在橋上游和下游順拱圈模板量出兩端起拱線間的長度，然后分中定出實際拱頂線，因拱架有預(yù)留高度，所以實際長度比計算稍大，其差數(shù)平均攤?cè)敫骰铱p內(nèi)。長度量出后，即可從實際拱頂線向兩邊按每排拱石尺寸和灰縫寬度畫出各排拱石線，并將拱石的層次、號數(shù)用紅鉛油寫明。（5）注意立縫的控制：拱圈的立縫須成輻射形，從圓心放射出的輻射線應(yīng)一致，因此每塊拱石均呈上大下小的形狀。為掌握砌縫的正確位置和方向，砌筑時須用三角形輻射尺控制。各種跨徑和弧形的三角尺形狀不相同，在同意拱圈內(nèi)，拱弧也可能不同。因此，三角輻射尺上應(yīng)標(biāo)注明所適用的拱形和排號，不能用錯。（6）砌筑時注意錯縫的規(guī)定：粗料石拱石排與排間石塊在底面上錯縫須錯開10cm以上。拱圈較厚時每排拱石可能有數(shù)層石塊，此種情況下，排與排向相鄰層砌縫也要錯開10cm以上。
2. 拱圈的砌筑。修建拱圈，最為重要的是要保證在整個施工過程中拱架受力均勻，變形最小，使拱圈的質(zhì)量符合實際要求。為此，必須選擇適當(dāng)?shù)钠鲋椒�。施工方法的選擇一般根據(jù)跨徑大小、構(gòu)造型式等分別采用。
跨徑在10米以下的拱圈，通常，可按拱的全寬和全厚，由兩側(cè)拱腳同時對稱地向拱頂砌筑。但應(yīng)當(dāng)注意，盡量爭取盡可能快的速度，使在拱頂合龍時，石拱橋拱石砌縫中的砂漿尚未凝結(jié)。
跨徑10～15米的拱圈，最好在拱腳預(yù)留縫，由拱腳向拱頂按全寬、全厚進行砌筑。為了防止拱架的拱頂部分上翹，可在拱頂區(qū)段預(yù)先壓重。壓重時，一般自拱腳向上砌到1/3矢高左右，就在拱頂1/3L范圍內(nèi)預(yù)壓占總數(shù)20%的拱石。待拱圈砌縫的砂漿達到設(shè)計強度70%后，再將拱圈預(yù)留空縫用砂漿填塞。
大、中跨徑的拱橋，一般采用分段施工或分環(huán)(分層)施工與分段相結(jié)合的施工方法。分段施工可使拱架變形比較均勻，并可避免拱圈的反復(fù)變形。分段的位置與拱架的受力和結(jié)構(gòu)型式有關(guān)，一般應(yīng)設(shè)置在拱架撓曲線有轉(zhuǎn)折及拱圈彎矩比較大的地方，如拱頂、拱腳及拱架的節(jié)點處。對于石拱橋，分段間應(yīng)預(yù)留0.03～0.04米的空縫后設(shè)置木撐架，混凝土拱圈則應(yīng)在分段間設(shè)混凝土擋板（端模板），待拱圈砌筑后再用砂漿（或埋入石塊、澆注混凝土）灌縫。拱頂處封拱必須在所有空縫填塞并達到設(shè)計強度后才能進行。另外，還需注意封拱（合龍）時的大氣溫度是否符合設(shè)計要求。如果設(shè)計無明確要求時，應(yīng)該在氣溫較低時，如凌晨時，進行。
當(dāng)跨徑大、拱圈厚度較大，由多層拱石或預(yù)制混凝土塊等組成時，可將拱圈全厚分層，即分環(huán)施工。按分段施工法修建好一環(huán)合龍成拱，待砂漿或混凝土強度達到設(shè)計要求后，再澆注或砌筑上面一環(huán)。這樣，第一環(huán)拱圈就能起拱的作用，參與拱架共同承受第二環(huán)拱圈結(jié)構(gòu)的重力。以后各環(huán)節(jié)均按照上述工序進行。分層施工，大大減小了拱架的設(shè)計荷載，合龍快，施工安全系數(shù)高，也節(jié)省了拱架。
五、拱橋上部
拱橋上部施工，應(yīng)在拱圈合龍，混凝土或砂漿達到設(shè)計強度的30%后，才能進行。對于石拱橋，一般來說，應(yīng)不少于合攏后三晝夜。拱上建筑施工，應(yīng)避免使主拱圈產(chǎn)生過大的不均勻變形。實腹式拱上建筑，應(yīng)由拱腳向拱頂對稱砌筑。在側(cè)墻砌筑好后，再填筑拱腹填料，修建橋面結(jié)構(gòu)后續(xù)工程�？崭故焦皹蛞话闶窃诟构岸掌鲋旰螅S即卸落拱架，之后再對稱均衡地砌筑拱圈，以免使主拱圈產(chǎn)生不均勻下沉，導(dǎo)致腹拱圈開裂。在多孔連續(xù)拱橋中，當(dāng)橋墩不是按施工單向受力墩設(shè)計時，仍應(yīng)注意相鄰孔間的對稱均衡施工，避免使橋墩承受過大的單向推力。在裸拱圈上修建拱上結(jié)構(gòu)的多孔連拱時，更應(yīng)注意相鄰孔間的對稱均衡施工，以免影響拱圈的質(zhì)量和安全。
六、拱架拆卸
為使拱架承受的荷載逐漸、平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移給拱圈，卸架應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的工序進行。
1．卸架常用設(shè)備有簡易木楔、木馬、組合木楔、沙筒等。沙筒由頂心木和金屬筒組成，卸架時將泄沙孔的塞子拔出，將筒中沙子逐步掏出，頂心木緩緩下降，拱架隨之卸下。沙筒是一種應(yīng)用較廣、安全可靠的設(shè)備。
2．卸架的技術(shù)要求如下：（1）卸架時間。對于跨徑為20米及以下的拱橋應(yīng)自拱頂合龍后15～20天進行；對于跨徑大于20米的拱橋應(yīng)自合龍后30天進行；當(dāng)溫度低于15℃時應(yīng)適當(dāng)延長。（2）多孔拱橋卸架應(yīng)考慮相鄰孔推力的影響，應(yīng)在相鄰孔拱圈合龍，并達到上述時間后才能進行卸架。（3）卸架不能在裸拱情況下進行，實腹式拱橋應(yīng)在側(cè)墻完工或護拱，砌筑完畢后方可卸架。（4）卸架應(yīng)分步進行、逐漸均勻降落，每次下降均由拱頂向拱腳對稱進行、逐排完成，第一次完成后又從拱頂開始第二次下降，直至拱架與拱圈完全脫離為止。 |
