余玉龍,程功文

(溫州市水利電力勘測設計院,浙江 溫州 325011)

1 工程概況

1.1 水閘概況

某水閘位于鰲江下游右岸,為橋墩灌區(qū)下游重要的水閘之一,因老水閘報廢需新建水閘。新建水閘20 a一遇設計流量為285 m3/s,為中型水閘。該水閘閘底高程為-0.85 m,設5孔,每孔凈寬6 m,總凈寬30 m;閘中墩厚1.6 m,邊墩厚1.2 m;閘墩頂高程5.7 m,閘室上游設交通橋1座,寬5m,下游設工作橋1座,主閘槽上下游均設1道檢修門槽,主閘門采用滾輪式平板鋼閘門,檢修閘門采用分節(jié)鋼閘門,交通橋、工作橋橋面高程為5.7 m。閘底板順水流向長度16 m,垂直水流向寬度為42.11 m,采用1.2 m厚鋼筋混凝土結構。上部啟閉機室為滿足功能要求,常規(guī)建筑。

1.2 閘址地質(zhì)評價

工程區(qū)域主要為平原河段,河道兩側地勢低洼,地形平坦,場址處地形平坦,地貌單元屬海相沖海積平原,場址地基土可劃分為5個工程地質(zhì)層 (其中①、②層又分為2個亞層),自上而下依次為:①-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、①-2粉質(zhì)黏土、②-1淤泥、②-2淤泥、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④含礫淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。其中以淤泥層埋藏厚度最大,該層為靜水或緩慢水流環(huán)境生態(tài)化學作用而成,具高含水率、高孔隙比、高靈敏度、高壓縮性、低抗剪強度等特性,土性極差,屬極軟土層。故水閘基礎采用混凝土灌注樁基礎處理。

1.3 應用研究課題

根據(jù) 《水工混凝土結構設計規(guī)范》 (SL 191—2008)第9.1.3節(jié)[1]可知,伸縮縫的間距可根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、結構型式、施工程序、溫度控制措施和地基特性等情況按表9.1.3采用。根據(jù)表9.1.3可知,鋼筋混凝土結構的水閘底板在露天情況下其結構伸縮縫最大間距為35 m。根據(jù)《水閘設計規(guī)范》 (SL 265—2001)第 4.2.11節(jié)[2]可知,閘室結構順水流向永久縫的縫距應根據(jù)閘室地基條件和結構構造特點,結合考慮采用的施工方法和措施確定。……土基上分段長度不宜超過35 m?！敺侄伍L度超過本條規(guī)定數(shù)值時,宜作技術論證。

該工程水閘底板長度為42.11 m,超過該項規(guī)定。同時上述 《水工混凝土結構設計規(guī)范》(SL 191—2008)第9.1.3節(jié)規(guī)定和 《水閘設計規(guī)范》 (SL 265—2001)第4.2.11節(jié)規(guī)定,經(jīng)溫度作用計算、沉降計算或采用其它可靠技術措施后,伸縮縫間距可不受表9.1.3的限制。

2 設計方案研究

在寬水閘底板設計中,常規(guī)方案是通過閘中設置縫墩,閘邊側設置空箱減荷的方案以控制分縫寬度,而本次采用后澆帶處理方案[3-4],不另行設置沉降縫。具體比較如下:

2.1 方案簡介

2.1.1 常規(guī)分縫+空箱方案(方案1)

經(jīng)計算分析,本方案將通過設置縫墩將閘室分成3跨,分別為中孔1跨,邊上2孔各為1跨;同時閘室兩側設置空箱結構,減少側向土荷載影響,其中中孔最大地基應力為7.88 t/m2(設計工況,下同),邊孔為9.83 t/m2。結合上述,閘室與空箱總寬度為54 m(見圖1)。

圖1 常規(guī)分縫+空箱方案圖 單位:mm

2.1.2 后澆帶處理方案(方案2)

經(jīng)計算分析,本方案主要在中孔閘底板布置1道1 m寬的混凝土后澆帶,并通過后期施工技術處理將閘室形成整體接頭,全段不設縫,其閘底最大地基應力為6.55 t/m2(均小于常規(guī)分縫+空箱方案中孔或邊孔應力)。綜合上述,閘室與兩側底板總寬度為42.11 m(見圖2)。

圖2 后澆帶處理方案圖 單位:mm

2.2 方案初選比較分析

2個方案就混凝土、鋼筋及樁基礎處理方面進行可行性分析,不計入開挖回填內(nèi)容,首先比較經(jīng)濟性(見表1)。

表1 2個方案初步經(jīng)濟性比較表

再次比較結構及施工內(nèi)容,常規(guī)分縫+空箱方案為避免不均勻沉降,采用閘底板、中墩分縫形式,縫間需設止水,其特點為施工工序多,工藝相對復雜、閘室整體結構性不強、基底應力大;而后澆帶處理方案澆筑閘室時,閘底板預留1 m寬后澆帶,先行澆筑其余底板及閘墩等,其特點為施工方便,閘室剛度大、整體結構好、基底應力小、同時可避免由于出現(xiàn)不均勻沉降產(chǎn)生裂縫和溫度收縮縫。

最后,根據(jù)上述初步比較分析,在其它技術均可行的前提下,后澆帶處理方案具有閘室剛度大、整體結構性強、開挖范圍較小、閘底地基應力小、基礎處理簡單、止水處理相對簡單且投資造價較省,故推薦采用后澆帶處理方案。

3 后澆帶技術簡介

3.1 概 念

后澆帶是在建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構由于溫度收縮不均可能產(chǎn)生的有害裂縫,按照設計或施工規(guī)范要求,在基礎底板、墻、梁相應位置留設臨時施工縫,將結構暫時劃分為若干部分,經(jīng)過構件內(nèi)部收縮,在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土,將結構連成整體。

3.2 作 用

(1)解決沉降差。大面積結構及基礎設計成整體,但在施工時用后澆帶把2部分暫時斷開,待主體結構施工完畢,已完成大部分沉降量 (50%以上)以后再澆灌連接部分的混凝土,將高低層連成整體。

(2)減小溫度收縮影響。新澆混凝土在硬結過程中會收縮,已建成的結構受熱要膨脹,受冷則收縮?；炷劣步Y收縮的大部分將在施工后的前1～2個月完成,而溫度變化對結構的作用則是經(jīng)常的。當其變形受到約束時,在結構內(nèi)部就產(chǎn)生溫度應力,嚴重時就會在構件中出現(xiàn)裂縫。

4 后澆帶構造設計

此次后澆帶為多邊凹形斷面,頂寬1.0 m,中寬1.2 m,兩側通長4 mm×300 mm鋼板止水帶,后澆帶中上下層均鋪設 Φ 25@150 mm與兩側閘底板錨固,在縱筋彎折處各附加1Φ 25加強。水閘底板下增設0.6 m厚止水處理,底層鋪設復合土工膜1道,中間分縫處采用2層油毛氈分隔和1.5 mm厚紫銅片止水,同時由止水橡膠嵌縫,混凝土中布置Φ 16@200 mm與底板錨固 (見圖3)。

圖3 基礎底板后澆帶構造設計圖 單位:mm

5 后澆帶施工技術要求

(1)后澆帶應在其兩側混凝土齡期不小于60 d及閘室上部結構基本完成,并充分結合沉降觀測資料綜合分析后再施工。

(2)在封閉后澆帶之前,在后澆帶附近不應堆放材料,并做好兩側的臨時防護。

(3)后澆帶混凝土澆筑前應對鋼筋表面顆粒狀或片狀老銹進行除銹處理。若有鋼筋被踩彎或壓彎現(xiàn)象,在混凝土澆筑前應及時進行矯正。

(4)嚴格控制模板支撐體系。在后澆帶混凝土澆筑前,施工期間本跨內(nèi)的模板和支撐不能拆除,待后澆帶混凝土強度達到設計強度后,按由上向下順序拆除。

(5)嚴格控制兩側接縫收口。嚴格控制混凝土澆筑,澆筑前應清理干凈后澆帶中雜物,將兩側混凝土的松散石子鑿除,表面清洗干凈,保持濕潤,并刷水泥漿,且澆筑時的溫度盡量低于兩側混凝土澆筑時的溫度;振搗時間適當延長,待1～2 h后再抹平壓光數(shù)遍;在后澆帶混凝土初凝后,應及時進行養(yǎng)護,養(yǎng)護期間應保持混凝土表面濕潤,其養(yǎng)護時間不得少于28 d。

(6)嚴格按照后澆帶相關施工控制要求執(zhí)行,其混凝土中摻入微膨脹劑UEA,摻量為12%～15%(具體摻量由實驗確定),要求混凝土膨脹率達到0.04%,混凝土強度提高5 MPa。

(7)設置后澆帶跨的上部結構跳倉施工,先施工兩側,后施工中間跨,時間間隔不小于2個月[5]。

6 結 語

根據(jù)其它大中型鋼筋混凝土結構類似工程建設的成功經(jīng)驗可知,后澆帶技術既省時省力,又能節(jié)省工程投資,在本工程應用中,也能有效解決漏水、防滲、開裂的不利因素,因此后澆帶技術應用在水閘底板中是可行且合適的。

[1]水利部長江水利委員會長江勘測設計研究院.水工混凝土結構設計規(guī)范 (SL 191—2008)[S].北京:中國水利水電出版社,2008.

[2]江蘇省水利勘測設計研究院.水閘設計規(guī)范 (SL 265—2001)[S].北京:中國水利水電出版社,2001.

[3]中華人民共和國建設部.混凝土結構設計規(guī)范 (GB 50010—2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[4]中華人民共和國建設部.建筑地基基礎設計規(guī)范 (GB 50007—2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[5]中國建筑科學研究院.高層建筑混凝土結構技術規(guī)程 (JGJ 3—2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.