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拱形结构施工技术及安全措施

引言

拱形结构，作为一种古老而又充满生命力的建筑形式，凭借其优异的力学性能、独特的美学价值以及对空间的高效利用，在古今中外的建筑史上留下了浓墨重彩的篇章。从宏伟的古罗马万神殿到中国传统的石拱桥，再到现代大跨度建筑中的创新应用，拱形结构始终展现出强大的适应性与魅力。其核心优势在于能够将上部荷载通过拱体的曲面形态有效地传递至拱脚，从而充分发挥材料的抗压性能。然而，拱形结构的施工过程因其曲线形态、高空作业以及对临时支撑体系的高度依赖，技术要求高，安全风险也相对较大。因此，深入探讨拱形结构的施工技术要点，并严格落实各项安全措施，对于确保工程质量与施工安全至关重要。

一、施工前准备与设计深化

任何复杂结构的施工，都离不开充分的前期准备和细致的设计深化工作，拱形结构尤其如此。

（一）图纸会审与技术交底

施工前，项目技术负责人应组织相关技术人员、施工班组对设计图纸进行仔细会审。重点关注拱的轴线、半径、起拱线标高、拱厚变化、材料性能要求、节点构造以及与其他结构的连接方式。对于图纸中不明确或存在疑问的地方，应及时与设计单位沟通解决。同时，必须进行详细的技术交底，将设计意图、施工工艺、质量标准、关键控制点以及潜在风险传递给每一位参与施工的人员，确保理解一致，执行到位。

（二）现场勘查与材料准备

对施工现场进行详细勘查，了解地形地貌、工程地质、水文条件以及周边环境对施工的影响。根据设计要求，提前准备合格的原材料，如石材、砖、水泥、砂石、钢筋、模板、拱架材料等。所有材料进场前必须进行检验，确保其性能符合设计及规范要求，杜绝不合格材料用于工程。特别是对于拱结构的主要受力材料，其强度、弹性模量等关键指标需严格把控。

（三）测量放线与控制网建立

精确的测量放线是保证拱形结构几何尺寸和空间位置准确性的前提。应根据设计图纸，建立高精度的施工控制网，准确测设出拱的轴线、起拱线、拱顶标高以及拱架的搭设范围。对于曲线形拱，需采用极坐标法、偏角法或其他精密测量方法，加密控制点，确保弧线的平滑与准确。

二、拱架的设计与搭设

拱架是拱形结构施工期间的临时支撑体系，承受着拱体自重、施工荷载以及可能的其他荷载，其安全性和稳定性直接关系到施工成败。

（一）拱架类型选择

拱架的类型多样，应根据拱的跨度、矢高、截面形式、施工方法以及现场条件综合选择。常见的有：

1.满堂式拱架：由立杆、横杆、斜杆等组成，整体性好，刚度大，适用于各种跨度和形式的拱，但材料用量大，搭设拆除耗时。

2.撑架式拱架：由立柱、斜撑、横杆等组成，通过撑架传递荷载，用料相对节省，适用于中等跨度的拱。

3.桁架式拱架：由桁架组成，结构轻巧，受力明确，适用于大跨度拱。

4.组合式拱架：结合上述多种形式的特点，以适应复杂工况。

（二）拱架材料选择

传统的拱架材料多为木材，但因其承载力有限、易变形且资源限制，目前已逐渐被钢材取代。常用的钢拱架材料有钢管（如碗扣式、盘扣式、扣件式钢管脚手架）、型钢（如工字钢、槽钢）等。选择材料时，需考虑其强度、刚度、稳定性以及经济性。

（三）拱架搭设关键技术

1.地基处理：拱架地基必须坚实可靠，根据地质条件进行相应处理，如换填、夯实、浇筑混凝土垫层等，并做好排水措施，防止不均匀沉降。

2.搭设顺序：一般应从两端向中间或从中间向两端对称搭设，确保受力均衡。立杆应垂直，横杆应水平，节点连接应牢固。

3.立杆与横杆设置：立杆间距、横杆步距应根据计算确定，确保满足承载力和稳定性要求。在拱脚、拱顶等关键部位，应适当加密立杆或增设加强杆。

4.斜杆与剪刀撑：为增强拱架的整体稳定性，必须按规范要求设置足够的斜杆和剪刀撑，形成空间稳定结构。

5.预拱度设置：为抵消拱架在荷载作用下的挠度以及拱体成型后的收缩徐变，拱架搭设时应预设一定的预拱度。预拱度值需通过计算确定，并在施工中进行监控调整。

6.节点连接：无论是螺栓连接、扣件连接还是焊接，节点必须牢固可靠，确保力的有效传递。对于木拱架，榫卯节点应严密，并用铁件加固。

三、拱体砌筑或浇筑

根据拱体材料的不同，施工方法也有所差异。

（一）砌体拱施工（石拱、砖拱）

1.拱脚处理：拱脚是拱体的重要受力部位，应确保其平整、牢固，并与下部结构紧密结合。必要时设置拱脚石或钢筋混凝土拱脚梁。

2.砌筑顺序：一般采用从拱脚向拱顶对称砌筑的方式。对于石拱，应选用质地坚硬、表面平整的块石，采用坐浆法砌筑，灰缝饱满，错缝搭接。

3.拱心石（锁石）安装：拱心石是砌体拱的关键构件，通常在拱体砌筑至拱顶附近时安装，用以锁定整个拱体，使其形成整体受力。安装前应精确修凿，确保与两侧砌体密合。

（二）混凝土拱施工

1.模板安装：模板应具有足够的强度、刚度和稳定性，其形状、尺寸应与设计拱体一致。模板接缝应严密，防