趙啟強， 鐘永兵， 羅志遠

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川都江堰 611830)

小井溝水利工程倒沖溝拱式渡槽施工技術

趙啟強， 鐘永兵， 羅志遠

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川都江堰 611830)

拱式渡槽主要由拱座、主拱圈、拱上排架和上部槽身結構幾部分組成。介紹了小井溝水利工程倒沖溝拱式渡槽采用的施工技術與工藝，尤其對主拱圈的“鋼管柱+貝雷片”組合支架和施工工藝進行了重點敘述，可供類似工程施工借鑒。

拱式渡槽；鋼管柱+貝雷片組合支架；施工；小井溝水利工程

1 工程概述

倒沖溝拱式渡槽為自貢小井溝水利工程輸水干渠的重要建筑物之一，全長228．98 m，進口樁號為干渠6+943．964，出口樁號為干渠7+172．944，進口底板高程401．514 m，出口底板高程401．361 m，坡降為1/1 500。該渡槽主要結構由承臺與拱座、主拱圈、排架柱及槽身4部分組成。主拱圈為空腹式雙片拱肋結構，跨度為80 m，矢高20 m，拱肋間采用橫系梁連接，混凝土強度等級為C40；承臺及拱座為實體重力式結構，混凝土強度等級為C20；排架柱設計為單排架，橫截尺寸為70 cm× 90 cm，設計最大高度20 m，混凝土強度等級C25；槽身為U型薄壁結構，斷面尺寸為4．3 m×3．52 m，拱上單跨槽身長度為6．5 m，拱兩側單跨槽身長度為12 m。倒沖溝渡槽結構形式見圖1。

2 施工方案的確定

圖1 倒沖溝渡槽立視圖

2．1 總體施工順序

根據(jù)倒沖溝渡槽結構特點，按照先后順序分為四個步驟進行施工:第一步，原始地面的覆蓋層剝離和承臺、拱座基礎、拱肋施工支架基礎的開挖，開挖工作按照自上而下的順序推進，支架基礎在承臺及拱座基礎開挖完成后進行；第二步，肋拱左右兩岸承臺、排架及拱肋的拱座施工，拱肋左右兩岸承臺澆筑與土石方開挖同步進行，拱肋左右兩岸槽身待其排架完成后施工；第三步，拱肋的施工，主要工作為施工支架的搭設、模板和鋼筋制安、分段混凝土澆筑等；第四步，拱上排架和槽身的施工，將繼續(xù)使用施工拱肋的支架作為支撐結構，待拱上結構施工完畢且混凝土強度達到28 d強度要求后按照自上而下的順序逐層拆除支架。

2．2 施工支架方案

倒沖溝渡槽采用空腹式雙片拱肋作為主拱圈，主拱圈是支承結構中的主要承重結構，拱上結構將槽身荷載傳遞給主拱圈，然后由主拱圈傳遞給拱座基礎，搭設拱肋承重支架是主拱圈施工的重點和關鍵。結合現(xiàn)場實際地形條件，主拱圈搭設滿堂腳手架整體性要求高。而且鋼管間、排距較小，從而影響到溝底河道的正常行洪及當?shù)鼐用竦耐ㄐ小Ｍㄟ^相關技術咨詢和論證，倒沖溝拱式渡槽主拱圈采用鋼管柱+貝雷梁組合支架作為主拱圈的施工支架，在其上部采用碗扣式腳手架做支撐桿件的方式作為拱肋施工支架，拱左右兩岸槽身及拱上排架、槽身段搭設扣件式滿堂腳手架作為施工支架。

2．3 施工現(xiàn)場采取的材料運輸方式

渡槽排架、拱肋及槽身施工屬于高空作業(yè)，且其施工區(qū)域廣、跨度大。該工程渡槽施工采用固定式塔吊進行材料與混凝土垂直運輸。結合現(xiàn)場地形，在渡槽的左、右兩側各安裝了1臺回轉半徑為45 m的塔吊，塔吊基礎布置在拱座基礎附近，2臺塔吊可控范圍為180 m。渡槽兩端均有20 m槽身結構在塔吊施吊范圍以外，但最大吊裝高度僅8 m，故采用25 t汽車吊進行吊裝運輸。

3 基礎開挖

沿倒沖溝渡槽縱向軸線自上而下將地表覆蓋層通槽開挖至基巖面，開挖寬度為12 m，開挖深度根據(jù)實際巖層情況確定。為了避免爆破對巖石結構面產(chǎn)生破壞，在施工中，渡槽承臺、拱座基礎石方的開挖均采用反鏟配液壓破碎頭開挖。承臺及拱座基礎嚴格按照設計藍圖且開挖至設計高程或弱風化層，開挖基面平整或呈向山體略微內傾一定角度，以減少基礎的擴大應力。

4 承臺及拱座的施工

基礎開挖驗收合格后澆筑墊層混凝土，待凝后進行測量放樣工作，隨即進行鋼筋和模板的制安。鋼筋在綜合加工廠制作，汽車運至現(xiàn)場進行人工綁扎、校正及安裝；模板采用標準鋼模拼接組合，鋼管圍檁，對拉螺桿、鋼管支撐固定。

承臺混凝土澆筑要求連續(xù)進行，一次成型；拱座混凝土分倉分層澆筑而成，層高按照2．5～3 m控制?；炷凉捃囘\料至澆筑現(xiàn)場，人工配合挖掘機入倉，倉內混凝土分層厚度不應超過30 cm，φ50軟軸振搗器振搗密實且振搗器要垂直插至前一層混凝土中，以保證混凝土結合良好。

5 主拱圈施工

5．1 組合支架的施工

5．1．1 支架搭設

主拱圈是渡槽支承結構中的主要承重結構，倒沖溝拱式渡槽主拱圈施工采用鋼管柱+貝雷梁組合支架作為主拱圈的施工支架。鋼管柱+貝雷梁組合支架分為4部分，自下而上分別為混凝土基礎、φ630鋼管柱、貝雷梁、φ48×3．5 mm碗扣架。

鋼管柱+貝雷梁組合支架桿件均采用螺栓或卡扣連接，支架基礎混凝土預埋螺桿與鋼管柱連接，鋼管柱豎向采用法蘭盤連接并設置加筋板，鋼管柱之間用20型工字鋼按照5 m間距焊接水平連接和斜撐桿件。鋼管柱安裝完成后，每排鋼管柱頂端鋪設2排40型工字鋼橫梁，用于鋪設貝雷架，在安裝40型工字鋼時設置險位卡，防止其側移和傾覆；在40型工字鋼橫梁上安裝貝雷架，貝雷架沿槽身縱向中心軸線向兩邊對稱布置，中心間距為180 cm，共鋪設5組。在安裝貝雷片時要設置限位裝置，以防止貝雷片滑移；在貝雷桁架上橫向布設20型工字鋼分配梁，間距60 cm，用U型卡在貝雷片上固定，分配梁的主要作用是便于上部φ48×3．5 mm碗扣式腳手架搭設；碗扣式腳手架起架3層、步距為60 cm，以上均為120 cm，槽身底板以下腳手架立桿縱橫距為60 cm×60 cm，槽身兩側腳手架立桿縱、橫距為60 cm×90 cm，支架寬度為2×0．9+8×0．6+2×0．9=8．4 (m)。為便于拱肋施工，雙片拱肋結構外側均搭設1．5 m寬人行通道，通道鋪鋼模板防滑并與下部施工支架扣接牢固。

主拱圈施工支架搭設整體立面布置情況見圖2。

5．1．2 支架預壓

為了確保支架系統(tǒng)的安全，滿足拱肋線形的要求，支架系統(tǒng)安裝完成后進行堆載預壓。預壓荷載為1．25倍拱肋重量，以消除支架基礎的非彈性變形。具體預壓措施如下:

(1)預壓材料。

結合施工實際條件，施工支架上堆碼相應重量的土石砂袋作為該支架的預壓材料，單個土石砂袋的重量控制在500 kg內，以便于吊裝。

圖2 主拱圈施工支架搭設立面圖

(2)預壓加載方法。

根據(jù)鋼管腳手架預壓技術規(guī)程，支架預壓加載過程宜分為3級進行，依次施加的荷載應為單元內預壓荷載值的60%、80%、120%；預壓材料采用兩側塔機吊裝至預壓平臺，吊裝時應由專人統(tǒng)一指揮，參與吊裝的人員應有明確分工；結合支架變形觀測點的布置要求，該渡槽對于跨度超過40 m的部位，在縱向10 m距離設置觀測斷面，每個觀測斷面上的觀測點不少于5個且對稱布置；加載前對觀測點進行測量復核，支架逐級加載時，每間隔12 h對支架沉降量進行監(jiān)測，累計觀測兩次，當支架觀測點連續(xù)2次沉降差平均值均小于2 mm時，方可繼續(xù)加載；全部荷載施加完畢，每間隔24 h觀測一次，累計觀測3次，記錄各測點標高，當各測點沉降量平均值小于1 mm或連續(xù)3次各測點沉降量平均值累計小于5 mm時，方可進行支架卸載。

(3)卸載方法。

人工配合塔機進行卸載，支架兩側應對稱、均衡、同步卸載；卸載6 h后，對觀測點進行卸載后的觀測，以便于計算支架的綜合變形。

5．2 拱肋混凝土的施工

(1)模板安裝。

主拱圈支架搭設完成后，在碗扣式腳手架的每根立桿頂部安裝一個可調節(jié)高度的頂托，頂面橫向設置10 cm×10 cm木方；順拱軸線方向安裝拱肋底模，采用18 mm厚木膠合板，底模木枋采用5 cm×10 cm木方，間排距20 cm，底模直接用鐵釘釘在木枋上；拱肋側模采用18 mm厚木膠合板，按照圖紙要求提前在加工廠分段制作成型，底模安裝完畢，按照編號拼裝側模，側模安裝應先安裝內側模板，拱肋鋼筋制作完成后，再安裝外側模板。

模板在安裝過程中，采取“底包側”的結構形式，模板接縫處粘貼雙面膠條填實，以保證板縫拼接密實、不漏漿。拱肋模板在安裝過程中，應根據(jù)實際情況設置變形縫，縫寬2 cm，避免拱肋在澆筑過程中由于重力或支架沉降造成拱肋模板整體破壞。

(2)鋼筋制安。

鋼筋進場后按規(guī)格分批驗收、堆存，不得混雜并掛設標識。制作成型的鋼筋應及時運往現(xiàn)場使用，不宜長期存放。

鋼筋安裝順序按拱腳至拱跨1/4段，先安箍筋、后穿主筋的辦法，拱跨1/4處至拱頂段先穿主筋、后套箍筋以利施工；間隔槽鋼筋除縱向在焊接分段鋼筋時一次成型外，其余的橫向鋼筋和箍筋可在澆筑前綁扎。

為確保混凝土外觀質量，減少保護層墊塊與模板的接觸面積，在鋼筋與模板間設置砂漿保護層墊塊，墊塊每m2不少于4個，呈梅花型布置。

(3)混凝土澆筑。

主拱圈混凝土按照分段澆筑方式對稱澆注，從拱腳逐步推進至拱頂，根據(jù)施工圖紙中的分段坐標，主拱圈分作7段澆注，分段接頭設置在拱肋自重作用下彎矩最小的地方。為避免混凝土干縮變形而產(chǎn)生的結構破壞，主拱圈分段處順拱軸方向設置2 m寬的間隔槽。待主拱圈分段混凝土澆注完成且強度等級達到設計要求后，再進行間隔槽混凝土的施工，澆注順序依然是從拱腳處向拱頂對稱進行。

各分段混凝土應一次連續(xù)澆注完畢，若因故中斷，應澆注成垂直于拱軸線的施工縫；如已澆注成斜面，應鑿成垂直于拱軸線的平面或臺階式結合面。

混凝土澆注完成初凝后，鋪草墊覆蓋并灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為7 d，在混凝土初凝前不得受水沖蝕。

6 排架及槽身的施工

6．1 排架施工

主拱圈以上排架待主拱圈混凝土強度達到設計要求后進行，主拱圈左右兩側排架在完成相應的承臺混凝土施工后即可進行施工。

排架鋼筋的連接按規(guī)范要求錯開接頭1 m，鋼筋接頭采用單面搭接焊。

模板采用木模板，外拉、柱箍固定模板，四周用扶正腳手架固定牢固，以保證澆注混凝土時對模板產(chǎn)生的側壓力不致使模板傾覆、發(fā)生變形和位移，每倉立模高度不超過4 m?；炷潦┕たp設在聯(lián)系梁的頂面。

排架混凝土采用罐車從拌和站運輸至工作面，卸入0．5 m3的混凝土立罐，25 t汽車吊或塔吊吊運入倉。分層振搗，每層厚30～50 cm，澆至離模板頂5 cm時收倉，養(yǎng)護待強。施工到排架頂部蓋梁部位時，必須通過精確測量，控制好蓋梁高程，預埋鋼板。

6．2 槽身施工

渡槽槽身為U型截面，外觀質量要求高，拱上槽身單跨長度為6．5 m，拱左右兩側槽身單跨長度為12 m。

倒沖溝渡槽采用定型鋼模進行槽身混凝土澆注，定型鋼模組裝時間短，施工效率高且澆注成型的槽身外觀質量好。拱上槽身按照先澆注跨中段，然后對稱澆注兩側段的順序進行，以確保下方主拱圈加載均衡。

根據(jù)混凝土結構設計規(guī)范要求，對于單跨4 m以上的梁按照1/1 000～1/3 000設置預拱度，本渡槽槽身按照3/1 000設置預拱度，取值3．3～3．5 cm。

槽身鋼筋安裝規(guī)格和間距嚴格執(zhí)行設計和規(guī)范要求，保護層采用預制混凝土墊塊綁在鋼筋上固定，應保證保護層厚度。

根據(jù)結構長度，單跨槽身作為1個澆筑單位，混凝土運送到澆注現(xiàn)場后，采用25 t汽車吊或塔吊提升至作業(yè)面，人工卸料入倉，采用φ30軟軸振搗器振搗，與側模保持50～100 mm的距離，振搗時嚴格控制插入間距，防止過震、漏震現(xiàn)象的出現(xiàn)。

7 結 語

拱式渡槽施工采用“鋼管柱+貝雷梁組合支架”作為施工支架是一個較好的方案選擇，其安全性、穩(wěn)定性和適用性在小井溝水利工程倒沖溝拱式渡槽施工中均得到了較好的體現(xiàn)。但值得注意的是:在整個渡槽施工過程中，必須高度重視對施工支架的安全管控，特別是在主拱圈拱肋施工期間，需派專人24 h進行現(xiàn)場安全監(jiān)測，同時控制混凝土澆注的入倉速度，以確保施工支架的安全穩(wěn)定。

小井溝水利工程倒沖溝拱式渡槽施工通過采用科學的施工方案和合理的施工工藝，并在施工期間注重質量控制和安全管理，每道工序都經(jīng)過嚴格檢查與驗收后再實施，保證了工程質量和安全，節(jié)約了施工成本，同時，施工工期也比原計劃提前兩個月完工，成功地將倒沖溝拱式渡槽打造成小井溝水利工程的一個亮點，贏得了各方贊譽。

(責任編輯:李燕輝)

TV52;TV37

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1001-2184(2015)05-0009-04

趙啟強(1975-)，男，四川巴中人，高級工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

鐘永兵(1976-)，男，四川威遠人，高級工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

羅志遠(1988-)，男，湖北宜昌人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作．

2015-08-25