2011年9月30日，《大跨度箱形变截面钢筋混凝士拱施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2009—2010年度国家二级工法 。

《大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法》具有以下效益：

1. 清华大学综合体育中心工程大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工过程中，通过合理的流水段的划分、模板和支撑体系的合理设计和施工、“六对称”均衡的施工方法、清水混凝土施工技术及科学合理的施工测量控制技术，提高了施工速度，保证了工程质量，创经济效益112.54万元。

2. 山西大同大学体育馆工程大跨度钢筋混凝土拱结构施工过程中，通过技术开发与创新，采用免预压施工工艺，减少租赁脚手架周转材料使用、减少抹灰工序等，提高了施工速度，保证了工程质量，创经济效益50.5万元。

大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法适用范围

《大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法》适用于体育建筑、会展中心等大型公共建筑。

大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法工艺原理

《大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法》工艺原理如下：

通过特殊的施工流水段的划分技术，解决箱形拱内模拆除困难和变高度、变角度、变方向、变标高的钢筋混凝土和架施工难度大等问题；通过独特的模板设计技术解决所有模板尺寸都不同的问题；通过“六对称”均衡施工法解决双拱施工均衡性问题；通过整体浇筑法满足混凝土内坚外美的要求；通过引进桥梁施工的封拱技术，解决封拱结构受力变换的问题；通过施工测量控制技术保证了三弧不同心、模板起拱、平面形状复杂的定位问题；通过采用“免预压”技术消除支撑体系的非弹性变形、验证支撑体系的安全性；通过采用弧形合拢底模可调装置技术实现“免预压”施工工艺。

大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法工艺流程

《大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法》施工工艺流程如下：

工程桩验收→土方开挖→破桩头→混凝土垫层施工→拱脚承台、拉梁施工→拱下部承台、基础梁施工→回填土→拱支撑架基础（垫层）→搭设拱支撑架→拱底模板支设→拱体分段（每段按模板→钢筋→混凝土工序进行流水）施工→封拱（封顶合拢）→养护→拆除支撑体系和模板。

大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法操作要点

《大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法》操作要点有以下几项：

• 拱施工流水段的划分

1.分段原则：1）分段位置要使拱的支架受力对称、均匀和变形最小为原则。2）拱体分段施工缝留设应考虑和架施工和避开拱肋范围，便于模板安装和拱内模板拆除。3）混凝土的浇筑顺序，两拱应沿拱轴线方向分段对称、由下向上、同步浇筑。的各段的接缝面要与拱轴线垂直。

2.拱的分段

沿拱轴线方向分段，第一个施工缝位置设置在拱脚处，其余施工缝设置在拱的加劲肋上下端各1600毫米处，最高处设为封拱段，长度约2米左右（以拱顶垂直中心线为对称轴，两边均匀留设）。通过特殊的施工流水段的划分技术，解决箱形拱内模板拆除困难和变高度、变角度、变方向、变标高的钢筋混凝土析架施工难题。

• 模板设计与施工技术

模板分拱脚模板、拱体模板、精架模板。而拱顶、拱中心线、拱底的三弧不同心与高度、角度、方向、位置、标高均不相同的精架给模板设计方案、加工尺寸与安装质量提出了很高的要求。

1.拱体模板

拱体模板由拱底模板、拱外侧模板、拱内侧模板、拱顶模板和支撑件、连接件等组成，为保证拱体达到清水混凝土效果，外侧模板采用酣醒树脂镜面模板；内模板考虑拆模方便采用企口木板，施工段的划分考虑箱形拱内狭小空间的拆模，拱体外底模整条拱一次对称安装就位。拱内外侧模板用穿墙螺杆固定，如图1所示。

1）外底模板

外底模板在拱顶处最大预留拱度为100毫米，在拱脚处预留拱度为零，其余各处按圆弧曲线起拱。脱模剂选用无色水质型脱模剂。外模板嵌缝材料采用透明玻璃胶。

2）外侧模板

外侧模板采用18毫米厚酣醒树脂复面木胶合板，木肋50毫米×100毫米松木方（竖向布置〉，水平钢管2φ48毫米×3.5毫米。外侧模板呈扇形分块布置，外侧模板之间的竖向拼缝是沿拱轴线的法线方向。

3）外顶模板

外顶模板采用18毫米厚酣醒树脂复面木胶合板，木肋采用5根50毫米×100毫米松木方，木肋沿拱顶纵向布置，模板按段分块布置，标准模酥的1200毫米，每段末尾剩余尺寸不足1200毫米时，域实际尺寸加工一块非标准模板补缺。拱顶附近坡度渐趋平缓，当混凝土浇灌时能保持自稳不向下流淌时，可以只使用外顶模板。

4）内底模板

内底模板采用20毫米厚松木企口板，木肋采用3根50毫米×100毫米松木方沿拱内底纵向布置，内底模板分块配制。标准模板长度为2000毫米，每段末尾剩余尺寸不足2000毫米时，按实际尺寸加工一块非标准模板补缺。然后向其余各段周转使用。对拉螺栓孔位置应与外底模板的螺栓孔位置相对应。

5）内侧模板

内侧模板分块及编号与外侧模板相对应，如外侧模板Y1对应的内侧模板为N1。在外侧模板放样的基础上放出内侧模板。

内侧模板采用20毫米厚松木企口板，木肋采用50毫米×100毫米松木方沿拱径向布置。内、外侧模板的对拉螺栓孔位置应一致。

6）内顶模板

内顶模板采用20毫米厚松木企口板，木肋采用3根50毫米×100毫米松木方沿拱纵向布置，内顶模板分块配置，第一段配足，然后逐段周转使用。

7）拱顶弧形合拢底模

该技术是为了解决2009年以前模板及支撑体系“免预压”施工工艺而提供一种大跨度钢筋混凝土拱形结构施工技术中弧形合拢底模可调装置，见图2。

弧形合拢底模可调装置，由纵向支撑导轨l、设置在纵向支撑导轨1上的两端带子口的弧形合拢底模4及其设置在带子口的弧形合拢底模4两侧的带有母口3的标准段模板5组成，且子口2和母口3之间设有间隙且通过加长可调螺栓6对接在一起。施工时，先将纵向支撑导轨按含有预拱高度的设计曲线布置安装在拱顶合拢段部位，其材料可以采用方木、型钢等，布置形式与两侧标准段的纵向支撑交错排列，使之具备一定的自由度，能够沿纵向产生一定的相对位移；将带子口的弧形合拢底模放置在纵向支撑导轨上，其两端的子口分别与固定的标准段模板的母口对应，子口与母口的预留间隙为预先确定的结构底模沿轴线变形量aCa值与预拱度、拱形结构线性荷载、支撑体系形式等有关）；在子口与母口对接处的加强肋上开有对应的圆孔，用加长可调螺栓将两模板子母口对接处穿在一起并拧上螺帽。通过加长可调螺栓和纵向支撑导轨控制模板的变形方向，两侧的拱结构模板沿轴线逐渐使子母口对接，从而实现大跨度钢筋棍凝土拱形结构施工中底模的连续圆顺和变形均匀。大跨度拱形结构现浇混凝土一般采用分段对称施工的方法，施工过程中支撑体系将发生向内和向下的体系变形，拱形结构底模逐渐趋向于设计曲线和标高，两侧的底模将逐渐合拢，加长调节螺栓也应随之紧固，当施工至合拢段时，子母口闭合，加长调节螺栓紧固到位，将板缝用海绵条填塞密实。大跨度拱形结构要求混凝土强度达到100%设计强度时才允许拆模，而且拆模工作应从拱结构中部的合拢段开始，由于弧形合拢底模采用了子母口形式，为拆模提供了方便。

2.椅架模板

根据楠架上、下弦截面尺寸及腹杆截面尺寸确定模板规格，模板采用18毫米厚木夹板和50毫米×100毫米木方制作。

• 免预压技术

1.沿拱结构轴线两端对称搭设支撑体系，确定预拱度，在支撑体系上搭建整体式弧形底模，弧形底模在拱顶处留有合拢段；对拱结构进行施工段划分，然后沿拱跨方向对称分段施工。

2.在每一施工段中，首先在底模上由两端向中间绑扎钢筋，然后支侧模，设置施工段法向模板，支顶模，顶模的支设随混凝土施工高度随支随打，单块顶模沿拱体弧向方向的宽度为11.5米，最后浇筑i昆凝土z待混凝土终凝后拆除顶模、侧模以及法向模板，法向模板拆除后施工缝为法向，施工缝的处理方法为首先剔除表面浮浆及松散混凝土，剔到实处露出石子后用水冲洗、湿润即可，然后进行下一段施工；从第二施工段开始，每段施工时先浇筑12米微膨胀混凝土，以控制每段混凝土收缩变形，产生裂缝，拱顶合拢段混凝土也采用微膨胀混凝土，微膨胀混凝土较设计混凝土强度等级提高一个等级。

3.待施工到最后合拢段时，在支撑体系上安装弧形合拢底模可调装置，支侧模，浇筑混凝土，拱结构合拢段施工时的环境温度控制在515℃。

4.底模拆除时要求拱体混凝土强度达到100%设计强度，落架时考虑结构的体系转换，按照先高后低、先中间后两边，分段对称施工的原则拆除支撑体系。由于拱结构在施工中以及在拆除支撑体系转换后会产生下列弹性及非弹性变形：拱由于自重所产生的弹性挠度；拱因温度变化所产生的弹性挠度；拱因承台受挤和位移而产生的弹性挠度；拱应混凝土硬化收缩而产生的弹性挠度变形；拱在设计荷载下的弹性和非弹性下沉；支撑体系的弹性变形和基础受载后的非弹性压缩变形，该拱形结构的预拱度按照以下二次抛物线确定：

• “六对称”均衡施工法

“六对称”均衡施工法，是指双拱对称施工；每拱施工时支撑架对称搭设和拆除；模板对称安装和拆除；混凝土浇筑时从两拱脚开始向顶部逐段对称施工；衍架对称施工；衍架混凝土浇筑从两端向中心推进对称施工。“六对称”均衡施工法，其关键在施工过程中用工序对称来保证结构施工中的受力对称；保证模板和支撑体系受力均匀不变形。在施工实践中，如在支撑架的搭设中，稍有不慎，就出现过支撑架偏位的情况，造成局部返工。因此，在以后的施工过程中，十分注意对称施工，如果混凝土浇筑过程中，由于不对称施工造成拱轴线偏位，将造成永久性缺陷，甚至造成施工技术的失败。

• 承台与拱脚整体浇筑法

按常规做法，桩基承台混凝土可以单独浇筑，这种施工工艺比较合理并为拱脚架子、模板安装提供了坚实的基础和正确的尺寸，并且采取拱脚处承台面下凹200毫米作为拱承台与拱脚底部的施工缝，拱脚与承台分两次浇筑。但设计要求承台与两拱脚混凝土一次性整体浇筑，不能有施工缝。在工程施工中，做好模板设计、混凝土配合比设计。浇筑过程中，承台采用斜面分层、循序渐近的方法。采取从拱脚模板预留人口进入模板内振捣混凝土，并采用电子测温技术，确保大体积混凝土施工质量。

• 清水混凝土施工技术

大跨度箱形变截面钢筋泪凝土拱为外露构件，拱结构混凝土质量必须达到内坚外美的效果。故在普通混凝土的验收标准上，制定如下质量标准：轴线通直，弧度、半径尺寸准确；棱角方正、线条顺直、弧形美观；表面平整光滑、色泽一致；表面元明显气泡，元砂带和黑斑；表面元蜂窝、麻面、裂纹和露筋现象；模板拼缝、对拉螺杆和施工缝留设要有规律’性并且美观；模板的拼缝接缝和施工缝处无挂浆、漏浆。因此对所采用的施工方法、选用材料的品质、操作人员的技能和施工管理水平等均有很高的要求。根据拱施工的特点，从测量放线、钢筋、模板、混凝土配合比设计、混凝土搅拌、混凝土运输、混凝土浇筑、1昆凝土振捣、混凝土养护及成品保护等方面，采取相应的施工技术措施，在整个拱的施工过程中，保证各道工序施工的连贯一致性，精心组织施工，达到预期的效果。

• 封拱技术

封拱施工为本工程的重点和关键，封拱对技术、环境温度以及施工方法都有严格的要求。由于建筑工程施工规范中没有钢筋混凝土拱封拱技术要求，我们参照桥梁混凝土拱的施工要求执行。封拱时间选择在日平均气温接近当地年平均气温的时间来浇筑。在浇筑、混凝土之前，将整个拱身用自来水淋湿，待拱体混凝土温度降到最低点后方可挠筑。封拱混凝土强度等级执行设计要求。拱混凝土配合比由中心实验室配制。拥落度、初凝时间及终凝时间由试验确定，搅拌站专人负责配合比计算。浇筑混凝土时应从一侧下料待拱体对面混凝土与底层基本相平时再从另一面下料，以防空气堵在底板中间。

• 拱施工测量控制技术

该工程拱结构的轴线控制及高程控制是测量工作的关键和难点，根据该结构的施工特点，对该结构各阶段轴线控制，将采用平行侧面借线方法；高程采用吊挂钢尺进行抄测。在施工各阶段过程中，为掌握重要的拱结构受力轴线位移与沉降情况，及时发现沉降与变形的程度，提供可靠的变形数据，在各施工过程中对拱结构进行受力观测沉降和变形观测。每次观测后的成果均与首次成果比较，计算沉降量，每次观测结束后，都要检查计算结果是否正确。将观测数据列入沉降观测的成果表中。为了随时掌握拱架支撑、拱结构和拱脚的变形情况，按照施工程序在支设模板、钢筋绑扎、浇筑混凝土以及拱底模板拆除前后的各个阶段对拱结构及拱脚进行变形观测。

《大跨度箱形变截面钢筋混凝土拱施工工法》的应用实例如下：

1. 清华大学综合体育中心工程是一座集体育比赛、办公、会议、敦学、演出及电视转播于一体的多功能5000座体育建筑。

2. 山西大同大学体育馆工程，建筑物占地面积约19000平方米，设计建筑面积16966.8平方米，平面设计基本为椭圆形，观众席共6722座，比赛场地60米×36米。