孫鳳玲

1 工程概況

張北河暗渠為南水北調工程河南安陽段上一座河渠交叉建筑物,暗渠頂部為張北河河道,暗渠內為南水北調過水斷面。其結構由上游漸變段、進口檢修閘、洞身段、出口檢修閘、下游漸變段五部分組成。建筑物總長度為223 m。橫斷面形式為3孔一聯(lián)箱形鋼筋混凝土結構,單孔尺寸為 7 m×8.1 m(寬×高),在暗渠頂、底板與邊墻及中墻交接部位設置0.6 m×0.6 m倒角。工程數量為:土方開挖16萬m3,混凝土圬工 2.1萬m3,鋼筋1 750 t,土方回填6.5萬m3,總投資2 250萬元。

2 土方施工

張北河暗渠采用了明挖法施工,最大開挖深度15 m。因施工周期長,在土方開挖前,在基坑周圍做高 1.5 m、頂寬1 m的環(huán)形封閉土圍堰,防止雨水或其他水流入基坑內,影響暗渠施工。

土方開挖從暗渠出口端向進口端分臺階放坡開挖,臺階深4 m,邊坡坡度為1∶1.5。采用挖掘機開挖,邊坡開挖預留0.6 m不挖,采用人工清理并修坡。自卸汽車運輸至指定棄土場再用推土機平整場地。挖至比基底高20 cm～30 cm時改用人工開挖到設計標高,以保護地基原狀土不受擾動,基底頂面應平整干凈,無虛土。由于基坑面積大,基頂找平比較困難,現(xiàn)采用如下辦法控制:沿路線每隔2 m在基坑外每側打1根木樁,木樁要求打入地下不小于40 cm,然后統(tǒng)一在木樁上用油漆標出1個比基底標高高50 cm的點,再將細鐵絲綁在斷面左右木樁上的油漆點上,通過細線到基底的高度(50 cm)來控制開挖高程。木樁在C10混凝土墊層施工完之前要保護好,碎石墊層、C10混凝土墊層施工也采用此法控制。

3 碎石墊層施工

基坑在開挖到距離設計標高20 cm～30 cm后,機械停止開挖,采用人工清理基底到設計標高,并找平。碾壓達到設計和規(guī)范要求后,進行洞身地基承載力檢測,承載力符合設計要求后,進行20 cm厚碎石墊層。碎石墊層采用全幅施工,將暗渠渠身100 m范圍內的碎石墊層整體施工完畢。先在地基面上用石灰打方格(5 m×5 m,每格5方),自小里程向大里程進行碎石的運輸與平整,之后計算每車碎石方量,以此估計每車可倒多少個方格。碎石先用140推土機大致推平,再用人工找平,控制高程比設計高程高3 cm～5 cm,然后用YZ18型振動壓路機碾壓密實。地基處理為隱蔽工程,在碎石墊層施工前應做好影像資料。碎石墊層施工完成,即進行10 cm墊層C10混凝土墊層的施工。部分墊層須進行冬季施工,采取加防凍劑、覆蓋草簾子等措施保溫。

4 主體結構施工

4.1 洞身段施工

洞身段長100 m,中間設6道沉降縫,共7個施工段,橫斷面形式為3孔一聯(lián)箱形鋼筋混凝土結構,單孔尺寸為7 m×8.1 m(寬×高),在暗渠頂、底板與邊墻及中墻交接部位設置0.6 m×0.6 m倒角,中墻厚1 m,邊墻厚1.2 m。根據施工需要,洞身段斷面分3次施工完成。第一次:澆筑到比底部倒角高30 cm墻身位置,高2.1 m,包括底板1.2 m,倒角0.6 m,墻身0.3 m。第二次:施工到頂部上倒角以下30 cm。第三次:完成頂板的澆筑。

鋼筋采用工廠化加工,集中進行鋼筋加工作業(yè),鋼筋加工完成后采用汽車運輸至張北河暗渠施工現(xiàn)場綁扎成型。底板混凝土澆筑采用皮帶機將混凝土入模,人工振搗密實。

暗渠渠身模板采用大型鋼模板,規(guī)格為1 500 mm×3 000 mm×50 mm,單塊重量為360 kg。模板在加工時做成凹凸2 mm的陰陽槽口,以防止在澆筑混凝土時漏漿。

洞身內側搭設滿堂腳手架進行內模板固定,內外模板間采用對拉螺栓連接。對拉螺栓在墻身方向的間距為60 cm,水平間距為1.0 m。在墻身水平方向每個對拉螺栓采用2根φ 48鋼管固定,對拉螺栓固定于鋼管上。模板的穩(wěn)定采用鋼管架。螺栓采用φ 22圓鋼,兩端留有3 cm的絲口,側墻中部長度為1.2 m,中墻長度為1.0 m,通過錐形連接器與外側螺桿相連接,外側螺桿長度為14 cm,側墻中部的螺桿在混凝土澆筑完成后不取出,在拆除模板時將錐形連接器取出,然后用微膨脹砂漿填塞密實。中墻采用普通φ 22對拉螺栓,穿于直徑為30 mm的PVC管,拆除模板時將對拉螺栓取出,塑料管內填塞微膨脹砂漿。

第一層混凝土澆筑前,基礎面或舊混凝土面先鋪設一層2 cm～3 cm厚的水泥砂漿,砂漿的水灰比應比混凝土的水灰比減少0.03～0.05,鋪設的砂漿強度比混凝土的強度高一級,鋪設的砂漿面積應與混凝土的澆筑強度相適應。

混凝土澆筑側墻采用平鋪法施工,從倉面的一端向另一端分層鋪料,斜鋪厚度控制在30 cm～40 cm之間,具體根據混凝土入倉工、鋪料允許間隔時間和倉面面積大小、振搗器性能及氣溫等因素確定。

當混凝土澆筑完成后,應及時進行層面施工縫沖毛處理,沖毛的水壓力一般為4 kg/cm2～6 kg/cm2,沖毛時間一般在混凝土初凝后至終凝前進行,沖毛達到的標準為沖去乳皮和灰漿,表層石子裸露出1/3,直到混凝土表面水由渾變清為止。對于沖毛未能達到效果的部位、裸露時間過長的施工縫層面以及垂直施工縫,采用人工鑿毛處理。

混凝土初凝后,采用流水、灑水或噴霧等方式進行養(yǎng)護。對一般澆筑層連續(xù)養(yǎng)護至上一層混凝土澆筑前。對較長暴露面一般部位養(yǎng)護21 d;重要部位(如洞身的頂板)不少于28 d。

4.2 止水伸縮縫施工

在每道伸縮縫位置均設計有兩道橡膠止水帶,止水片須按設計位置跨縫對中進行安裝,并用托架、卡具定位,確保在混凝土澆筑過程中不產生變形或位移。不允許有拉筋、鋼筋或其他鋼結構與止水帶相碰接。塑料止水帶的搭接長度不應小于100 mm。同類材料的銜接接頭均須采用與母體相同的焊接材料。

根據施工圖紙要求,建筑物的伸縮縫采用聚流密封膠進行填筑。伸縮縫的混凝土表面應平整、潔凈,當有蜂窩麻面時,應及時按有關技術規(guī)范要求進行處理,外露的鐵件等應割除。澆筑混凝土時,按照施工圖紙和相關規(guī)范要求進行各伸縮縫的設置和施工。

4.3 閘室段施工

進口檢修閘長12 m,出口檢修閘長11 m;閘室均為平底板開敞式鋼筋混凝土結構,共 3孔,單孔凈寬7 m,閘墩高分別為8.499 m和8.411 m。進口閘室設3道檢修門,其結構形式為平面鋼閘門,7 m×7.5 m(寬×高),采用2×320 kN平板液壓式啟閉機起降。出口閘室內設有2套疊梁式檢修門,平時放置于門庫中,采用2×100 kN電動葫蘆(含抓梁)起吊。閘室以上為交通橋、檢修便橋、排架及工作橋。

進出口閘室段分3次施工完成。第一次:閘室段澆筑底板;第二次:閘墩澆筑至檢修橋的底部;第三次:閘墩檢修橋?；炷翝仓に囃瓷矶位炷潦┕すに?在澆筑底板與閘墩時預留出閘槽位置。在閘墩澆筑完成28 d后,進行閘槽鑿毛,安裝閘門軌道,主反軌在安裝過程中,每1 m左右焊一對可調螺栓,每0.5 m左右測一組數據,使各數值都控制在規(guī)范要求之內。全面復測調整后進行加固,加固時,用埋件本身的錨筋和一期混凝土內的插筋進行焊接,加固筋數量每0.5 m左右一組,一組約4根。全面加固后對整體進行一次全面復測,其允許偏差符合DL/T 5018-94的有關規(guī)定,超過規(guī)定的位置重新進行調整,整個埋件必須都在規(guī)范要求范圍之內。確認無誤后,澆筑二期混凝土。二期混凝土強度達到設計要求后,安裝閘門上的止水裝置,用吊車將閘門吊入閘槽內,進行閘門的安裝調試。最后澆筑閘墩上部檢修橋、啟閉機梁和抓梁混凝土。安裝啟閉機和電動葫蘆,調試電器設備。最后進行閘室房間的施工,進行外部裝飾。

4.4 扭曲面施工

扭曲面是從閘室直墻向渠道1∶2邊坡過渡的鋼筋混凝土結構擋墻,采用直線扭曲面,上游扭曲面長45 m,由 1號,2號,3號扭坡組成,下游扭曲面長55 m,由1號,2號,3號,4號扭坡組成。

扭曲面施工重點是線形控制,分兩次施工完成。第一次:漸變段澆筑基礎;第二次:墻身一次澆筑完成。1號,2號扭面為重力式鋼筋混凝土擋墻,在支模前,首先在模內搭設腳手架,橫向與豎向掛線,控制好扭面的線形,模板采用大塊竹膠板與30 cm×150 cm鋼模板結合的大塊柔性模板,兩層模板間用螺絲連接。其次把大塊模板固定在腳手架上,用對拉螺桿固定好,對拉螺桿具有外拉內撐的作用?；炷翝仓捎貌剂蠙C將混凝土運輸到扭曲面上口,通過串筒將混凝土入模,串筒的間距控制在2 m以內,以防止混凝土離析。澆筑混凝土時,邊澆筑邊拆除內側腳手架。

5 土方回填

土方回填施工前,根據不同土料分別進行碾壓試驗,通過試驗取得有關測試數據和確定施工技術參數,包括土料含水率、鋪土厚度、碾壓機械類型、壓實遍數、壓實方法等。

混凝土強度達到設計要求后,將基槽表面雜物清理干凈,進行土方回填施工?；靥钔敛捎灭ね?采用機械結合人工的方式進行,靠近混凝土邊處30 cm部分采用人工回填,人工夯實,其他部分采用機械回填,機械壓實,人工回填每層控制在15 cm,機械回填每層控制在30 cm以內,壓實度不小于98%?；靥顣r要邊回填邊在混凝土面涂刷泥漿,以利于混凝土和土結合良好?；靥钔瓿珊?河堤進行漿砌石砌筑,恢復原有地形地貌。

6 結語

張北河暗渠工程施工從2006年12月開始,到2008年10月主體工程完工,實現(xiàn)了業(yè)主要求的階段性目標。經過本項目的技術研究,成功解決了大體積混凝土抗裂、扭曲面施工與線形控制、金屬設備安裝與質量控制等關鍵性技術難題,達到了預期的效果。同時,暗渠是水利工程中常用的一種河渠交叉建筑物,通過張北河暗渠工程,為以后類似工程的施工積累了經驗。

[1] DL/T 5144-2001,水工混凝土施工規(guī)范[S].

[2] SL 352-2006,水工混凝土試驗規(guī)程[S].

[3] NSB D11-2008,南水北調工程外觀質量評定標準[S].