曹榮東

（自貢小井溝水利工程有限責(zé)任公司，四川自貢643100）

?

自貢市嗅水河渡槽施工支架設(shè)計與施工

曹榮東

（自貢小井溝水利工程有限責(zé)任公司，四川自貢643100）

摘要：針對丘陵地區(qū)大型水利工程輸水建筑物的大跨徑拱式渡槽施工支架安全風(fēng)險高、施工難度大、基礎(chǔ)地質(zhì)條件差等問題，提出拱式渡槽支架設(shè)計、施工方案，為類似渡槽施工提供參考。

關(guān)鍵詞：渡槽；支架；設(shè)計施工

1　工程概況

四川省自貢市小井溝水利工程嗅水河拱式渡槽為下承式混凝土拱式渡槽，全長422.916m。進(jìn)口柱號28 +824.187，出口樁號為干渠29 +247.103；進(jìn)口底板高程391.979，出口底板高程391.697；坡降1 /1500，最大高度54.33m。建基面主要為泥巖，主要結(jié)構(gòu)由承臺及拱座、主拱圈、排架柱及槽身4部分組成。

主拱圈為雙片肋拱結(jié)構(gòu)，凈單跨度80m，矢高20m，肋拱間采用橫系梁連接，混凝土強(qiáng)度等級C40。承臺及拱座為實(shí)體重力式結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級C20。

排架柱設(shè)計為單排架、A型排架，橫截尺寸70cm×90cm，設(shè)計最大高度22.995m，混凝土強(qiáng)度等級C25。

槽身為U型薄壁結(jié)構(gòu)，斷面尺寸3.86m× 3.23m，拱上單跨槽身長度6.5m，拱下單跨槽身最大長度12.07m。施工區(qū)域開挖揭示的巖層以砂巖和砂質(zhì)泥巖為主。

2　渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計

嗅水河渡槽為下承式混凝土拱橋，計算跨徑為80m，矢高20m，矢跨比為1 /4。拱肋軸線方程為y =f/（m-1）［ch（Kζ）-1］，其中，f為拱肋矢高，取20m，m為共軸系數(shù)，m取2.24；K為共軸系數(shù)函數(shù)，K=ln［m+（m2+1）1 /2］；ζ為X的分段函數(shù)，ζ=X/L1；L1為拱肋半跨長度；其中L為拱肋跨度，取80m（詳見圖1）。

圖1　嗅水河渡槽立面圖

嗅水河渡槽結(jié)構(gòu)橫截面斷面形式相同，均為等截面。（詳細(xì)見斷面圖2）。

3　拱肋施工支架設(shè)計

嗅水河渡槽為下承式混凝土拱橋，采用支架現(xiàn)澆。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工情況，經(jīng)過仔細(xì)研究，計劃采用貝雷片支架和鋼管腳手架結(jié)合進(jìn)行現(xiàn)澆施工。

嗅水河拱式渡槽采用支架現(xiàn)澆，由于支架較高，最高位置高達(dá)35m，拱架采用鋼管腳手架及鋼管柱-貝雷片支架相結(jié)合的形式，如圖3所示。

在主拱兩側(cè)1～9和43～56排架之間支架施工高度較低，采用扣件式腳手架作為渡槽現(xiàn)澆支架，步距均為120cm；在渡槽底板下的部位立桿縱橫距為0.6m×0.6m，橫向每排立9根立桿，在渡槽兩側(cè)立桿縱橫距為0.6m×0.9m，每排立4根立桿；支架寬度為2m×（0.9 +8）m×（0.6 +2）m×0.9m =8.4m，架體四周及內(nèi)部增加剪刀撐，以保證支架具有足夠的穩(wěn)定性。

在搭設(shè)腳手架時，先將地基整平壓實(shí)后，再用15cm厚的C25混凝土進(jìn)行場地硬化。為避免處理好地基受水浸泡，在兩側(cè)開挖40cm×30cm的排水溝。在地基不良的情況下，應(yīng)該在腳手架底托下鋪設(shè)5cm× 10cm方木，以提高地基承載力，如圖5、6所示。

主拱拱肋采用鋼管柱-貝雷片支架現(xiàn)澆，支架系統(tǒng)由下而上依次為：支架基礎(chǔ)、鋼管柱撐架、橫梁、貝雷桁架縱梁和分配梁等組成。鋼管樁基礎(chǔ)采用25號混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。承臺采用6.0m×11m× 1.5m。鋼管柱采ψ630×12鋼管，用I20a作平聯(lián)連接和斜撐，5m設(shè)置一道。鋼管柱豎向采用法蘭盤連接。橫梁采用2I40：長度為9m，按照橋梁中心線對稱布置。

在安裝2I40時必須設(shè)置險位卡，防止2I40側(cè)移和傾覆。在2I40上安裝貝雷片，貝雷片沿橋梁中心線向兩邊對稱布置，中心間距為180cm，共計5組，在安裝貝雷片時要設(shè)置限位裝置，以防止貝雷片滑移。在貝雷片上橫向布設(shè)I20a，間距為60cm，用U型卡在貝雷片上固定。

最后在分配梁上搭設(shè)鋼管腳手架，詳見圖4、5。

為了提高支架的整體抗風(fēng)性能，在臨時墩1#、2#、7#、8#、13#、14#上設(shè)置橫向纜風(fēng)索，纜風(fēng)索布置如圖6所示，每束纜風(fēng)索采用Φ15.5鋼絲繩組成，地錨采用C20混凝土錨錠，長寬高均為3m，詳見圖6所示。

圖2　橫截面示意圖

圖3　鋼管柱-貝雷片拱架效果圖

4　支架施工

主拱圈以上排架及槽身搭設(shè)扣件式腳手架，利用主拱圈混凝土及鋼管柱-貝雷片支架作為支撐，立桿底端與主拱圈施工支架采用對接扣件連接或置于達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的拱圈混凝土頂面。主拱圈鋼管柱-貝雷片支架應(yīng)待拱圈以上排架及槽身施工完成后，自上而下逐層卸架。拱上支架起架3層步距按照60cm設(shè)置，以上步距均為120cm，支架搭設(shè)至槽身頂部高程，兩側(cè)設(shè)置1.8m寬槽身支架平臺。

圖4　鋼管柱-貝雷片拱架立面圖（單位：cm）

圖6　拱肋現(xiàn)澆支架纜風(fēng)布置平面圖

槽身底板以下腳手架立桿縱橫距為0.6m× 0.6m，槽身兩側(cè)腳手架立桿縱橫距為0.6 m× 0.9m，架體四周及內(nèi)部按照增加剪刀撐，剪刀撐在外側(cè)立面根據(jù)整個長度和高度連續(xù)設(shè)置，斜桿與地面的傾角按45°控制，延伸至頂部橫梁以上，每道剪刀撐寬度宜為5跨，剪刀撐斜桿的接長宜采用搭接，搭接長度不應(yīng)小于1m，應(yīng)等間距設(shè)置3個旋轉(zhuǎn)扣件固定。每排支架縱向根據(jù)槽身位置居中設(shè)置1道剪刀撐，設(shè)置方法與橫向相同，確保腳手架整體穩(wěn)定。

腳手架立桿必須采用對接扣件連接，頂部立桿無法采用對接扣件連接的部分可采用十字扣件連接，但頂部立桿必須采用雙抱箍加強(qiáng)連接。

腳手架搭設(shè)過程中，根據(jù)需要鋪設(shè)竹跳板。竹跳板應(yīng)鋪牢固，并分別用10#或12#鐵絲單根雙圈綁于6.0m橫桿上。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)條件，主拱圈以下兩側(cè)排架在搭設(shè)施工腳手架前，應(yīng)先將搭架基礎(chǔ)開挖至基巖面，立桿置于巖石基礎(chǔ)上，底端澆筑15cm×15cm ×15cm混凝土塊體將立桿包裹，強(qiáng)化立桿穩(wěn)定性，支架搭設(shè)尺寸與拱上支架相同，外觀必須保持整體平整，橫平豎直、幾何圖形一致，施工過程中及時校正立桿的垂直度和橫桿的水平度，保持始終如一的縱距和橫距。所有扣件螺栓擰緊扭力矩不應(yīng)小于40N·m，且不應(yīng)大于65 N·m，同時要求扣件的開口處（即螺栓的擰合處）朝上。里立桿的對接扣件閉合口朝墻內(nèi)側(cè)方向；外立桿、外大縱桿扣件閉合口朝腳手架外側(cè)方向，避免在操作中鉤掛作業(yè)人員衣褲，釀成事故。

架子搭好后要派專人管理，未經(jīng)安全部門同意，不得改動，不得任意解掉架體連接及拉接件。施工層及臨邊必須設(shè)兜網(wǎng)和立網(wǎng)，以保證高處作業(yè)人員的安全，安全網(wǎng)未經(jīng)許可不得隨意拆除。

經(jīng)常檢查鋪墊的竹跳板，及時修復(fù)斷筋、斷條，填補(bǔ)空洞。并應(yīng)同時檢查各竹跳板的綁扎點(diǎn)，雨后應(yīng)檢查架體的下沉情況，發(fā)現(xiàn)地基沉降或立桿懸空要馬上用鋼板或木板將立桿楔緊。

5　排架施工

主拱圈以上排架施工必須待主拱圈混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后進(jìn)行，5#～18#排架左右對稱同步澆筑至拱頂高程，然后按照先澆筑拱頂排架，再對稱澆筑兩側(cè)排架的順序逐一澆筑至設(shè)計高程。主拱圈以下兩側(cè)排架施工根據(jù)進(jìn)度安排，完成相應(yīng)的承臺混凝土施工后即可進(jìn)行。

5.1排架鋼筋制安

排架柱鋼筋在鋼筋加工廠按設(shè)計圖紙加工制作，箍筋在鋼筋加工廠制作成半成品，運(yùn)至現(xiàn)場綁扎，按規(guī)范要求在現(xiàn)場接長至設(shè)計高度。排架柱鋼筋綁扎在腳手架平臺上進(jìn)行，先在操作平臺上綁扎好上口樣箍筋，以防柱鋼筋偏移造成模板無法校正或鋼筋保護(hù)層過小。鋼筋的綁扎按規(guī)范要求錯開接頭1.0m，鋼筋接頭采用單面搭接焊。接頭焊接尺寸檢查，接頭成形后必須進(jìn)行抽檢，并辦理有關(guān)簽證手續(xù)。

5.2排架模板施工

模板采用木模板，先進(jìn)行修整、涂刷脫模劑后，進(jìn)行人工現(xiàn)場安裝。脫模劑采用正規(guī)廠家產(chǎn)品，支撐主要采用整體施工腳手架，以外拉、柱箍固定模板，四周用扶正腳手架固定牢固，保證澆筑混凝土?xí)r對模板產(chǎn)生的側(cè)壓力不致使模板產(chǎn)生傾覆，發(fā)生變形和位移，每倉支模高度不超過4m，混凝土施工縫設(shè)在聯(lián)系梁的頂面。木模板只能周轉(zhuǎn)3次就不能再用。

模板施工工序：立模澆筑完一節(jié)柱身混凝土，安裝第2節(jié)模板。待第2節(jié)柱身混凝土澆筑完成后拆除第1節(jié)柱身模板，起吊安裝作為第3節(jié)柱身模板并澆注第3節(jié)柱身混凝土，混凝土養(yǎng)護(hù)、鑿毛，循環(huán)施工。

5.3排架混凝土澆筑

倉面經(jīng)監(jiān)理工程師檢驗(yàn)合格后進(jìn)行混凝土澆筑，排架柱混凝土施工支撐采用整體腳手架，混凝土采用罐車從拌和站運(yùn)輸至工作面，卸入0.5m的混凝土立罐，25t汽車吊或塔吊吊運(yùn)入倉。分層振搗，每層厚30～50cm，澆至離模板頂5cm時收倉，養(yǎng)護(hù)待強(qiáng)，接縫處理，進(jìn)行上部一節(jié)段排架混凝土施工。下部排架拆模后覆蓋保水膜圍護(hù)排架及時灑水養(yǎng)護(hù)。

施工到蓋梁部位時必須通過精確測量，控制好蓋梁高程，預(yù)埋鋼板，確保蓋梁頂高程。

6　支架拆除

模板支撐架拆除應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）中混凝土強(qiáng)度的有關(guān)規(guī)定。

拆除時間：在拱肋混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后。

7　結(jié)語

貝雷片支架和鋼管腳手架結(jié)合的方案在嗅水河渡槽施工中成功應(yīng)用，不僅僅保證了施工質(zhì)量，確保了施工安全，還使得嗅水河渡槽施工總體進(jìn)度比原計劃有所提前。因此采用貝雷片支架和鋼管腳手架結(jié)合方案在嗅水河渡槽施工過程中得到了有效的應(yīng)用，發(fā)揮了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］竺慧珠，陳德亮，管楓年.渡槽［M］.中國水利水電出版社，2005.

［2］沈鳳生.特大型輸水工程跨河梁式渡槽若干關(guān)鍵技術(shù)問題探討［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計，2014（01）.

［3］王玉恒.模板及腳手架工程安全專項施工方案編制指南與案例分析［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［4］顏建國，戴金水.薄壁渡槽施工技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2009（04）.

［5］楊偉，高菊容，王和鑫.大中型水利工程安全生產(chǎn)管理工作芻議［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2014（05）.

［6］余宗明.腳手架結(jié)構(gòu)計算及安全技術(shù)［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2007.

中圖分類號：TV672+.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1008-1305（2016）01-0099-04

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.034

收稿日期：2015-04-14

作者簡介：曹榮東（1982年—），男，工程師。