古城墻復(fù)建中城門拱圈施工技術(shù)

黃勝，孫成偉，葉凱

（江蘇南通二建集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226200）

1 基本概況

南京明城墻作為一種文化遺產(chǎn)，是南京作為歷史文化名城城市特色的標(biāo)志性載體，特別是在進(jìn)行廣泛、大規(guī)模的城市建設(shè)期間，結(jié)合現(xiàn)有城市道路以現(xiàn)代工藝恢復(fù)性建設(shè)拱式城門，在城墻保護(hù)過程中兼顧處理保護(hù)和開發(fā)利用的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)“在保護(hù)中創(chuàng)新開發(fā)，在開發(fā)中促進(jìn)保護(hù)”[1]的目標(biāo)。

在古城墻恢復(fù)性建設(shè)中， 城門施工是難度最大的關(guān)鍵部位。城門建設(shè)期間要確保地面交通正常通行，這不僅需要確保城門本身施工的安全，還需要妥善解決城門施工對道路交通的影響問題。大部分城門為3 拱拱門構(gòu)成， 穿越地鐵上方的拱門最大，拱寬16 m，拱高15.35 m，拱深8 m。

2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）城門拱圈內(nèi)部為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成的柱墻、梁板結(jié)構(gòu)，外圍砌筑石料、城墻磚，拱圈內(nèi)掛砌拱磚發(fā)券，結(jié)構(gòu)安全可靠，滿足7 度抗震設(shè)防，相比原有古城墻拱圈修復(fù)工藝降低了建設(shè)成本， 并確保使用安全，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益可觀。

（2）拱圈通過型鋼貝雷架、滿堂腳手架、鋼筋拱骨架三種不同的支撐結(jié)構(gòu)組合形成拱圈模板支撐體系。施工操作過程安全，施工速度快，型鋼貝雷梁支撐系統(tǒng)1-3 個(gè)夜間可組裝完成， 不影響道路交通， 拱圈支撐系統(tǒng)及外腳手架在貝雷梁上搭設(shè)，整個(gè)施工操作面與地面交通完全隔離， 對交通無影響。

（3）拱圈內(nèi)城磚發(fā)券采用掛砌的創(chuàng)新工藝，采用7#鍍鋅鐵絲綁扎在拱板底排鋼筋上，保證拱磚穩(wěn)固。

3 施工工藝

3.1 施工工藝原理

城門拱圈施工工藝原理：在圍擋的施工區(qū)域內(nèi)完成城門拱圈基礎(chǔ)、拱圈柱墻施工后，搭設(shè)型鋼貝雷梁支撐架，保證貝雷梁支撐系統(tǒng)下部正常交通與上部施工。在貝雷梁上加上鋼管滿堂支撐及鋼筋拱骨架支撐形成完整的拱圈支撐體系后， 鋪設(shè)模板，在模板上砌筑拱圈磚及拱圈石，向上施工拱圈鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)梁板后，進(jìn)行城墻石砌筑。

3.2 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備、道路圍擋→樁基、承臺施工→貝雷梁支架混凝土基礎(chǔ)→拱圈組合支撐體系制作安裝→鋪設(shè)模板、 砌筑城門拱磚發(fā)券、 安裝拱石發(fā)券→拱板及城門混凝土結(jié)構(gòu)→城墻石、 城墻磚砌筑→拆除支撐、恢復(fù)道路。

3.3 城門拱圈施工操作要點(diǎn)

3.3.1 施工準(zhǔn)備

完成各項(xiàng)方案編制， 做好各項(xiàng)施工準(zhǔn)備工作，城門處道路按方案保證車輛通行寬度，在城門施工區(qū)域內(nèi)采用彩鋼板圍擋，高度2.5 m，準(zhǔn)備工作完成后方可開工。

3.3.2 樁基與承臺施工

樁基一般采用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁，不同的地質(zhì)條件設(shè)計(jì)有所不同，施工工藝依照樁基工程施工驗(yàn)收規(guī)程和技術(shù)規(guī)程。

對穿越地鐵處城門的樁基施工有特殊要求，因地鐵兩側(cè)設(shè)有永久性深攪止水帷幕，城門樁基緊貼地鐵止水帷幕，因此樁基成孔采用人工挖孔和水鉆孔。緊鄰地鐵止水帷幕的樁基上半部分采用人工挖孔避免擾動(dòng)破壞地鐵止水帷幕，樁基下部分采用水鉆孔成孔。

型鋼貝雷架的基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)，先進(jìn)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算與設(shè)計(jì)，貝雷架基礎(chǔ)混凝土應(yīng)予路面錨固以防止振動(dòng)滑移。

3.3.3 拱圈柱墻結(jié)構(gòu)施工

拱圈柱墻結(jié)構(gòu)由設(shè)計(jì)確定，一般設(shè)計(jì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，施工方法可依據(jù)鋼筋混凝土施工技術(shù)規(guī)程和相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范。

3.3.4 組合支撐體系制作安裝

（1）貝雷梁支架制作安裝

貝雷梁支架由標(biāo)準(zhǔn)貝雷架、貝雷梁、銷子、零星新制鋼構(gòu)件組成(圖1)，支架系統(tǒng)通過承受荷載及跨度計(jì)算選用。一般標(biāo)準(zhǔn)貝雷架、貝雷梁及零星構(gòu)件可租賃，在工地加工場地進(jìn)行組裝。門架寬度應(yīng)超出城門拱圈寬度每邊至少2.5 m， 用于施工用腳手架搭設(shè)。

圖1 貝雷梁支撐體系示意

貝雷梁及支墩的安裝采用汽車吊吊裝。鋼架安裝就位前提前7 日上報(bào)有關(guān)部門進(jìn)行封路吊裝，現(xiàn)場所有汽車吊擺放于圍擋內(nèi)，吊運(yùn)前局部彩鋼板圍擋進(jìn)行拆除；對于橫向穿越地鐵上空的，吊運(yùn)前必須協(xié)調(diào)確定地鐵部門停電。標(biāo)準(zhǔn)貝雷架逐層吊裝，先吊裝貝雷架并進(jìn)行螺栓安裝緊固后開始吊裝貝雷梁，貝雷梁逐根吊裝，并由人工牽引就位。吊裝完成后隨即進(jìn)行螺栓安裝。每個(gè)螺栓安裝后，及時(shí)用扭矩扳手檢查螺栓緊固力是否符合設(shè)計(jì)要求，符合要求后進(jìn)行紅漆標(biāo)識。

為確保不影響道路交通，吊裝作業(yè)一般安排在晚上進(jìn)行，并做好場地照明，確保安裝期間安全。一般6 h 可以完成全部支架吊裝固定，若遇特殊情況無法完成， 應(yīng)在規(guī)定時(shí)間前30 min 內(nèi)停止繼續(xù)吊裝，并檢查所有螺栓連接點(diǎn)，保證已吊裝部分的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定牢固，并不得影響非吊裝期間的正常交通。

（2）鋼管排架搭設(shè)

貝雷梁安裝完成后，在鋼架上滿鋪雙層木模板進(jìn)行雙重保護(hù)，一是確保無物件墜落，二是可以做為支設(shè)鋼管腳手架的平臺。為防止有焊渣和混凝土漿外漏， 在貝雷架及支墩立面同樣用20 mm 厚木模板加鋼絲進(jìn)行滿面固定。另外，在貝雷梁下部采用密目網(wǎng)或彩條布包裹貝雷梁和支架，對地鐵上空的貝雷梁支架必須設(shè)置嚴(yán)密的防水設(shè)施，一般在雙層木模板之間鋪設(shè)防水卷材，木模板上積水向兩側(cè)排疏。

在鋼架平臺上搭設(shè)鋼管支撐體系，應(yīng)從中間向兩邊外側(cè)同時(shí)搭設(shè)，滿堂排架搭設(shè)根據(jù)拱圈荷載及施工荷載經(jīng)過計(jì)算確定。鋼管排架支撐點(diǎn)必須全部落在貝雷梁支架上的加強(qiáng)弦桿上，一般加強(qiáng)弦桿的間距根據(jù)鋼管排架的設(shè)計(jì)間距，沿貝雷梁垂直方向布置。

（3）鋼筋拱骨架安裝

預(yù)制鋼筋拱骨架用于拱圈支撐體系的次楞，采用Φ22 鋼筋事先焊接而成， 根據(jù)拱圈弧度不同預(yù)制各種規(guī)格，拱骨架安裝間距控制在600 mm，中間采用間距100～150 mm 的Φ22 鋼筋補(bǔ)足， 為防止拱骨架的傾斜，每根鋼筋拱骨架均需與鋼管支架的橫桿焊接（圖2）。

圖2 半榀拱圈支模體系示意

（4）模板鋪設(shè)

木模板直接鋪設(shè)于鋼筋拱骨架上，采用鍍鋅鐵絲固定，模板之間用鐵釘釘牢。在模板與鋼筋次楞下方垂直與鋼筋次楞方向的每根鋼管橫楞之間設(shè)置100 mm×50 mm 木方，用于固定模板，防止模板翹起變形。

網(wǎng)站的動(dòng)態(tài)性、安全性和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能等都增加了網(wǎng)站操作的復(fù)雜性，老師在一定時(shí)間內(nèi)很難適應(yīng)這種新的授課模式，如果操作不順利反而影響教學(xué)進(jìn)度，部分老師因操作不下去而放棄使用，這使得網(wǎng)站教學(xué)平臺的推廣舉步維艱。

3.3.5 城門拱磚砌筑

拱圈支撐體系完成后， 進(jìn)行拱圈內(nèi)拱磚砌筑施工，拱磚直接砌筑于模板上，自低向高，自拱側(cè)向拱頂逐排整磚側(cè)砌， 拱圈城墻磚尺寸為400 mm×200 mm×70 mm。

（1）選磚、加工：首先用事先做好的模塊卡量尺寸，挑選規(guī)格尺寸較好的磚頭，注意貫穿性裂紋、長度大于50 mm 的裂紋以及缺角的磚頭不得使用。然后將選好的磚頭用Φ6-的鉆頭在磚的中部鉆孔，穿入7#鍍鋅鐵絲，鉆孔穿鍍鋅鐵絲的作用是將拱磚固定于上層拱板的鋼筋上，如圖3 所示。

圖3 拱頂發(fā)券磚固定示意

（2）彈線：按照測量放線要求，在模板上彈好砌筑墨線。

（3）砂漿拌制：砂漿采用機(jī)拌水泥砂漿，強(qiáng)度應(yīng)不低于M10，砂漿稠度30～50 mm。

（4）砌筑：采用全順側(cè)砌，上下皮相互錯(cuò)開1/2磚長，灰縫砌成楔形，拱底面灰縫不大于8 mm，拱頂面不大于20 mm。

（5）清灰、勾縫：拱磚發(fā)券勾縫在拆除模板支撐體系后進(jìn)行，勾縫前，清除掉漿、雜物、落灰。將灰縫掛深10～20 mm，不整齊處進(jìn)行修整，用水噴灑使其濕潤，隨后進(jìn)行勾縫。勾縫采用1∶1.5 水泥砂漿，并摻加7%防水劑。勾縫應(yīng)均勻一致、深淺及厚度相同、搭接平整，不得有丟縫、開裂或粘結(jié)不牢的現(xiàn)象。勾縫完畢后，應(yīng)清掃干凈，早期灑水濕潤。

3.3.6 拱板與城門混凝土結(jié)構(gòu)施工

拱磚砌筑完成1 d 后， 即可進(jìn)行拱板鋼筋施工，拱板底筋綁扎在拱磚上，綁扎同時(shí)將拱磚預(yù)留的鍍鋅鐵絲與拱板鋼筋扎牢，應(yīng)逐磚檢查不得有松動(dòng)。

拱板與城門鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)依據(jù)鋼筋混凝土施工技術(shù)規(guī)程和相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范施工。

3.3.7 城墻石砌筑

城墻石及拱頂發(fā)券石砌筑依照相關(guān)城墻石砌筑操作要點(diǎn)施工。

3.3.8 拆除支撐、恢復(fù)道路

拆除支撐分二次進(jìn)行，第一次先拆除上部分的模板支撐，貝雷梁支撐作為上部結(jié)構(gòu)施工的腳手架搭設(shè)平臺必須繼續(xù)保留至完工。

模板支撐的拆除依據(jù)鋼筋混凝土施工技術(shù)規(guī)程和相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范。拆除順序?yàn)椋轰摴芘偶堋摻罟肮羌堋０濉?/p>

貝雷架支撐系統(tǒng)拆除前，相應(yīng)的上部所有工序應(yīng)全部結(jié)束，墻面清洗完成并經(jīng)過驗(yàn)收合格。拆除前3 d 聯(lián)系交管部門做好道路的臨時(shí)封閉，材料的拆除吊運(yùn)采用汽車吊進(jìn)行。先拆除原搭設(shè)其平臺上的鋼管腳手架、密目網(wǎng)、扣件、鋼管及鋪設(shè)的木夾板等， 嚴(yán)禁拋扔， 尤其注意不能掉入地鐵軌道內(nèi)，同時(shí)將平板上的垃圾打堆。拆除貝雷梁時(shí)，依次將貝雷梁滑移到通道口，吊運(yùn)裝車。

4 結(jié)語

此城門拱圈施工工藝施工簡單、速度快，拱圈支撐系統(tǒng)安裝速度快，可以保證拱門內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)與拱門石料砌筑工程交叉施工， 大大降低施工周期，如中華門東、西門，城門均寬14 m、高15.7 m、城門深8 m，施工僅用了60 d 時(shí)間。施工安全可靠，可確保施工時(shí)不影響道路交通。尤其可確保位于拱圈下部地鐵的正常營運(yùn)安全。拱圈支撐體系采用貝雷梁支架+鋼管排架+鋼筋拱骨架+鋪設(shè)木夾板模板組合體系，成本大大降低，貝雷梁支架采用租賃方式， 鋼筋拱骨架采用Φ22 鋼筋廢料焊接而成。采用此城門拱圈體系，不必大興土木恢復(fù)城墻卻可以完美地展現(xiàn)古城墻的雄偉氣魄， 社會效益及環(huán)境效益可觀， 做到古城墻保護(hù)與開發(fā)并重[2]。此為以后類似項(xiàng)目的實(shí)施提供一借鑒思路。