拱结构及其施工方法与流程

本发明涉及建筑结构工程施工技术领域，尤其涉及一种拱结构及其施工方法。

背景技术：

拱结构的形式多种多样，其适用跨度范围极广，不仅适用大跨度结构的房屋建筑，也适用中小跨度的房屋建筑，广泛应用于各种宽敞的公共建筑物的顶板结构中，如地铁站、展览馆、体育馆等。现有拱结构多采用满堂排架支模，整体浇筑的施工工艺建造，该施工工艺存在排架搭设时间长，危险系数高，整体浇筑养护时间长等缺陷。故有新工艺将拱结构以拱形的预制拱板代替，采用预制加浇筑的施工工艺，该新工艺建造的拱结构不仅受力合理，而且外形美观，因此在建筑结构工程中得到了广泛应用。但是，在一些呈不规则变化的施工环境中，例如两侧的已施工结构之间的间距不规则，使得预制拱板与已施工结构之间存在间隙。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种拱结构及其施工方法，能够填充预制拱板与已施工结构之间的间隙，以使预制拱板的规格统一，具有更强的通用性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种拱结构，设置于相对的两个已施工结构上，包括两个拱座及拱形的预制拱板，所述预制拱板位于两个所述已施工结构之间，两个所述已施工结构之间的间距不规则，所述预制拱板两端之间的间距小于两个所述已施工结构之间的最小间距，以使每个所述已施工结构与所述预制拱板的端部具有间隙，所述拱座设置于所述预制拱板与所述已施工结构之间以填充所述间隙。

可选的，所述拱座至少包括第一面、第二面、第三面及第四面，所述第一面与所述已施工结构的侧壁贴合，所述第二面连接所述第一面的一侧与所述第三面一侧，所述第三面与所述预制拱板的端部连接，所述第四面连接所述第三面的另一侧以及所述已施工结构的侧壁。

可选的，所述第四面连接所述已施工结构的侧壁的一侧与所述第一面的另一侧重合。

可选的，所述已施工结构的所述侧壁具有一台阶面，所述拱座还包括第五面，所述第五面与所述台阶面重合，且所述第五面连接所述第一面的另一侧和所述第四面。

可选的，述预制拱板端部上的切线垂直于所述第三面所在的平面。

基于此，本申请还提供了所述拱结构的施工方法，包括：

根据预制拱板和已施工结构的设计参数分别得到两个拱座的第三面和第四面的位置；

在所述第四面的位置处搭建底模，并使所述底模的一侧接触所述已施工结构的侧壁；

在所述第三面的位置处搭建端模，并使所述端模的一侧接触所述底模的另一侧；

将所述已施工结构、底模及端模围合成一顶部开口的浇筑区；

往所述浇筑区内浇筑混凝土以形成所述拱座；

在两个所述拱座上搭建所述预制拱板。

可选的，形成所述拱座之后，所述拱结构的施工方法还包括：

将所述预制拱板的两端分别固定于两个所述拱座的第三面上。

可选的，根据预制拱板和已施工结构的设计参数分别得到两个拱座的第三面和第四面的位置时，还得到所述第三面和第四面的尺寸，在所述第四面的位置处搭建底模以及在所述第三面的位置处搭建端模的步骤具体包括：

根据所述第四面的尺寸准备所述底模，利用若干第一丝杠将所述底模移动至所述第四面的位置处；

根据所述第三面的尺寸准备所述端模，利用若干第二丝杠将所述端模移动至所述第三面的位置处。

可选的，所述底模和/或所述端模为一体成型结构。

可选的，所述底模和/或所述端模包括多块模板，所述模板沿所述预制拱板的轴向顺次拼接。

可选的，所述端模上设置有用于连接所述预制拱板的预埋件。

本发明提供的拱结构及其施工方法中，所述拱结构设置于相对的两个已施工结构上，包括两个拱座及拱形的预制拱板，所述预制拱板位于两个所述已施工结构之间，两个所述已施工结构之间的间距不规则，所述预制拱板两端之间的间距小于两个所述已施工结构之间的最小间距，以使每个所述已施工结构与所述预制拱板的端部具有间隙，所述拱座设置于所述预制拱板与所述已施工结构之间以填充所述间隙。通过设置拱座填充预制拱板与已施工结构之间的间隙，能够有效的补偿施工环境的不规则变化，解决了预制拱板规格难以统一的问题，提高了预制拱板的通用性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的拱结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的拱座的立体图；

图3为本发明实施例提供的一种拱座的主视图；

图4为本发明实施例提供的另一种拱座的主视图；

图5为本发明实施例提供的拱结构的施工方法的步骤图；

图6本发明实施例提供的纵向钢筋及拱座箍筋的安装示意图；

图7本发明实施例提供的底模的安装示意图；

图8为本发明实施例提供的预埋件的安装示意图；

图9为本发明实施例提供的端模的安装示意图；

图10为本发明实施例提供的浇筑混凝土的示意图；

其中，附图标记为：

10-已施工结构；20-拱座；30-预制拱板；31-浇筑层；

201-第一面；202-第二面；203-第三面；204-第四面；205-第五面；

200-底模；300-端模；预埋件-310；400-纵向钢筋；410-拱座箍筋；420-定位箍筋；500-第一丝杠；610-支架顶托；620-木楔块；630-反撑木方；700-第二丝杠；800-混凝土。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参照图1及图2，本实施例提供了一种拱结构，设置于相对的两个已施工结构10上，包括两个拱座20及拱形的预制拱板30，所述预制拱板30位于两个所述已施工结构10之间，两个所述已施工结构10之间的间距不规则，所述预制拱板30两端之间的间距小于两个所述已施工结构10之间的最小间距，以使每个所述已施工结构10与所述预制拱板30的端部具有间隙，所述拱座20设置于所述预制拱板30与所述已施工结构10之间以填充所述间隙。

具体的，请继续参照图1及图2，其中，x方向为垂直于预制拱板30轴向的方向，y方向为预制拱板30的轴向方向，z方向为竖直方向。可以理解的是，由于施工环境的差异，导致两个所述已施工结构10之间的间距不规则，即两个已施工结构10沿x方向的距离不规则变化，此处不规则可以理解为两个已施工结构10间距大小发生变化，例如有些地方较窄，有些地方较宽。由于预制拱板30为预制件，一般其规格比较统一，例如形状规则，尺寸相同，为避免改变预制拱板30的形状和尺寸，提高预制拱板30的通用性，可通过浇筑拱座20来填充预制拱板30的端部与已施工结构10之间的间隙。

本实施例中，所述已施工结构10例如是地下连续墙或内衬墙，本申请对此不作限制。

本实施例中，所述拱座20的沿x方向的截面不规则变化，以补偿所述预制拱板30的端部与已施工结构10之间的间隙。

可选的，如图3所示，所述拱座20至少包括第一面201、第二面202、第三面203及第四面204，所述第一面201与所述已施工结构10的侧壁贴合，所述第二面202连接所述第一面201的一侧与所述第三面203一侧，所述第三面203与所述预制拱板30的端部连接，所述第四面204连接所述第三面203的另一侧以及所述已施工结构10的侧壁。本实施例中，所述第四面204连接所述已施工结构10的侧壁的一侧与所述第一面201的另一侧重合。

本实施例还提供了拱座20的另一种结构，如图4所示，所述已施工结构10的所述侧壁具有一台阶面，所述拱座20还包括第五面205，所述第五面205与所述台阶面重合，且所述第五面205连接所述第一面201的另一侧和所述第四面204。通过设置台阶面以更好的支撑所述拱座20。

可选的，所述预制拱板30端部上的切线垂直于所述第三面203所在的平面，以便于更好地连接所述预制拱板30。所述第四面204可以与所述第三面203垂直，也可以不垂直，本申请对此不作限制。

基于此，本实施例提供了一种拱结构的施工方法，请参照图5-图10，并结合图4，包括：

s1：根据预制拱板和已施工结构10的设计参数分别得到两个拱座的第三面203和第四面204的位置；

s2：在所述第四面204的位置处搭建底模200，并使所述底模200的一侧接触所述已施工结构10的侧壁；

s3：在所述第三面203的位置处搭建端模300，并使所述端模300的一侧接触所述底模200的另一侧；

s4：将所述已施工结构10、底模200及端模300围合成一顶部开口的浇筑区；

s5：往所述浇筑区内浇筑混凝土以形成所述拱座；

首先，执行步骤s1，所述步骤s1具体包括以下步骤：

s11：根据预制拱板和已施工结构10的设计参数分别得到两个拱座的第三面203和第四面204的位置。可以理解的是，由于所述已施工结构10之间的间距不规则，导致拱座截面不规则，那么只需要定位出第三面203及第四面204的位置，即可确定拱座的形状。本实施例中，所述已施工结构10的设计参数例如是已施工结构10的长度、宽度及高度，所述预制拱板的设计参数例如是宽度，弧度及长度，可通过三维建模的方式得到拱座的模型，进一步得到第三面203和第四面204的位置。

s12：根据支撑需求搭设满堂支架及定位支架，用于支撑和定位所述第三面203及所述第四面204。具体的，在已施工结构10露出的钢筋上搭接绑扎纵向钢筋400及拱座箍筋410。如图6所示，本实施例中，所述纵向钢筋400指沿所述预制拱板轴向方向的钢筋，所述拱座箍筋410与所述纵向钢筋400垂直。同时，每间隔设定距离，在纵向钢筋400背离所述拱座箍筋410的一侧搭接一根定位箍筋420，所述定位箍筋420用于防止所述纵向钢筋400移动。在满堂支架的顶部由下至上依次安装支架顶托600、木楔块610及反撑木方620，用于支撑所述底模200。当然，所述反撑木方620也可用钢板代替，本申请对此不做任何限制

s13：在所述拱座箍筋410外设置混凝土垫块，以避免所述拱座箍筋410与所述底模200直接接触。

s14：搭接板扎跨向主筋，并在所述跨向主筋的一端设置接驳器，所述接驳器用于连接预制拱板上的钢筋。

执行步骤s2，在所述第四面204的位置处搭建底模200，并使所述底模200的一侧接触所述已施工结构10的侧壁。具体的，请参照图7，根据预制拱板和已施工结构10的设计参数得到所述第四面204的尺寸，并根据所述尺寸提供所述底模200，所述底模200的尺寸与所述第四面204的尺寸相同；然后将底模200吊运至靠近第四面204的位置处，在所述底模200上设置若干第一丝杠500，所述第一丝杠500的一端固定在所述已施工结构10上，另一端贯穿所述底模200后通过一螺母锁紧，旋转所述螺母以调节所述底模200至所述第四面204的位置处。

本实施例中，所述第一丝杠500的数量为2根，使所述底模200在所述丝杠上运动至所述第四面204的位置处，然后通过螺母锁紧以防止所述底模200移动。当然，本申请对于所述第一丝杠500的数量不作任何限制。可选的，所述第一丝杠500与所述底模200垂直，以便于更好的调节底模200的位置。本实施例中，在调节底模200至第四面204的位置处的过程中，可通过全站仪进行放样定位，以降低底模200的位置误差。

可选的，所述底模200为一体成型结构，该结构比较适用于拱座沿预制拱板轴向的长度较短且拱座的截面变化相对比较简单的情况。或者，所述底模200包括多块第一模板，所述第一模板沿所述预制拱板的轴向顺次拼接。当拱座的沿预制拱板轴向的长度较长且拱座的截面变化较为不规则时，通过拼接多块第一模板以便于调整其位置以及安装施工。

接着执行步骤s3，在所述第三面203的位置处搭建端模300，并使所述端模300的一侧接触所述底模200的另一侧。具体包括以下步骤：

s31：根据预制拱板和已施工结构10的设计参数得到所述第三面203的尺寸，并根据所述尺寸提供所述端模300；

s32：将用于连接预制拱板的预埋件310固定于所述端模300上。请参照图8，本实施例中，通过全站仪进行放样定位确定预埋件310的位置，提供预埋件310的定位精度，然后利用固定螺栓将所述预埋件310固定于所述端模300上。

s33：在所述端模300上设置若干第二丝杆700，请参照图9，所述第二丝杆700的一端固定在所述已施工结构10上，另一端穿过所述端模300后通过一螺母锁紧，旋转所述螺母以调节所述端模300至所述第二设定位置。所述第二丝杠700的调节方式与第一丝杠500相同，本申请不再一一赘述。

同理，本实施例中，所述端模300可以是一体成型结构，也可以通过多块第二模板拼接形成。可以理解的是，由于单块底模的调整程度有限，通过拼接多块第二模板不仅便于定位及施工，更能提高拱座结构的补偿能力。具体的，本申请通过三维建模建立拱座的三维模型，并将拱座分段加工，例如3m为一个单元段，即将端模300及底模200的长度均按照3m进行加工制作，然后利用全站仪定位出每块端模300的四个角点的坐标、端模300上的预制件的坐标以及底模200的坐标，再通过分别调节每块端模300和底模200至第四面204和第三面203的位置处，以使形成的拱座更好地填充已施工结构与所述预制拱板的端部的间隙。

然后执行步骤s4，将所述已施工结构10、底模200及端模300围合成一顶部开口的浇筑区。本实施例中，在所述底模200的两侧还设置有侧模，所述侧模与所述已施工结构10、底模200及端模300围合成一顶部开口的浇筑区。

执行步骤s5，往所述浇筑区内浇筑混凝土以形成所述拱座；如图10所示。在浇筑混凝土800时需要充分振捣，并按照规范进行养护，养护完成后自上而下拆除所有满堂支架，并割除外露的第一丝杠500及第二丝杠700即可。本实施例中，所述混凝土800的浇筑可以一次性浇筑成型，也可以分多次浇筑，可根据拱座的长度进行选择。例如，当拱座较长时，需要浇筑的混凝土800量大，浇筑时间长，混凝土800容易初凝，成型质量差，通过分段浇筑的方法能够有效提升拱座的质量。

执行步骤s5之后，所述拱结构的施工方法还包括：将所述预制拱板的两端分别固定两个所述拱座的第三面上。通过将预制拱板的端部与所述拱座上的预埋件连接以实现拱座与预制拱板的连接。

以下将结合具体的实施例对本发明的特征和性能进行描述。

上海市轨道交通15号线吴中路站车站主体结构7～18轴为无柱大跨结构，顶板采用预制+浇筑叠合拱形结构。7-18轴区域范围内，长度约93.7m，宽度21m～22.89m，地下一层内衬墙与拱座净高度4.3m，中板厚度0.8m，内衬墙厚度0.6m。地下墙在基坑开挖阶段作为支护结构。

拱结构的施工方法具体如下：

1)满堂支架搭设：按设计要求，内衬墙和拱座砼浇筑需一次性完成，内衬墙和拱座的支撑体系需搭设满堂支架，满堂支架采用φ48×3.0mm扣件式满堂支架，配合扣件、顶托组成支撑系统。

2)端模定位：在每隔3m的位置，为端模的四个角点以及预埋件的中心点进行三维空间坐标放样，采用徕卡ts60超高精度智能全站仪分别架设在基坑东、西两侧，逐一将全站仪可视范围内的拱座角点和预埋中心点进行三维坐标放样。

3)钢筋施工：在3米范围内，地下墙剥露出的主筋上间隔1050mm、900mm和1050mm处焊接l型钢筋及定位箍筋。定位箍筋以底模外边线(用全站仪定位)为基准，控制其精度。每3米设置一根定位钢管，通过拱座下搭设的排架固定位置。在此定位钢筋处垂直吊一根定位钢筋，用来确定箍筋的初始位置。为了配合拱座与预制拱板浇筑部分的施工缝的防水措施，将拱座端面钢筋的保护层增大至50mm，用于放置止水钢板。

4)模板施工：底模采用1830×915×15mm的木模板，次楞采用50×100mm×200mm方木，主楞采用φ48×3.0mm×600mm的双排钢管。

端模采用1830×915×15mm的木模板，次楞采用50×100mm×250mm方木，主楞采用φ48×3.0mm×600mm的钢管。拱座底模与端模交线，采用全站仪测量，精确定位。

5)浇筑混凝土：采用商品砼，利用砼汽车泵进行混凝土浇筑。坍落度控制在160±20mm内。拱座施工共分为五个施工段，每各施工段的长度控制在20m-25m之间，即每间隔20m-25m时，现浇一次混凝土。

6)养护：利用平均气温高于+5℃的自然条件，用适当的材料对混凝土表面加以覆盖并浇水，使混凝土在一定的时间内保持水泥水化作用所需要的适当温度和湿度条件。当温度在5℃以下时，砼拌合采用温水拌合和对砂、石加温，水温控制在40℃以上，并掺加防冻剂。注意，当掺入防冻剂防冻时，砼的外漏面，在负温下不得浇水养护。

养护时间：在自然气温条件下(高于+5℃)，对于一般塑性混凝土应在浇筑后10～12h内，对于硬性混凝土应在浇筑后1～2h内，即用麻袋、芦席、草帘、锯末或砂进行覆盖，并及时浇水养护以保持混凝土具有足够润湿状态。

施工完成后，该段拱座的施工最大误差在3cm左右，浇筑混凝土施工精度非常高，为后续预制拱板的安装形成了良好的基础。

综上，本发明提供了一种拱结构的施工方法，所述拱结构设置于相对的两个已施工结构上，包括两个拱座及拱形的预制拱板，所述预制拱板位于两个所述已施工结构之间，两个所述已施工结构之间的间距不规则，所述预制拱板两端之间的间距小于两个所述已施工结构之间的最小间距，以使每个所述已施工结构与所述预制拱板的端部具有间隙，所述拱座设置于所述预制拱板与所述已施工结构之间以填充所述间隙。通过设置拱座填充预制拱板与已施工结构之间的间隙，能够有效的补偿施工环境的不规则变化，解决了预制拱板规格难以统一的问题，提高了预制拱板的通用性。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。