易小軍

（中國葛洲壩集團第一工程有限公司 湖北宜昌 443002）

引言

海南省紅嶺灌區(qū)工程是我國172項節(jié)水供水重大水利工程項目之一，是紅嶺水利樞紐工程的配套工程，承擔著向瓊東北地區(qū)工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)居民生活供水的任務。其中，灣嶺渡槽是紅嶺灌區(qū)工程的控制性工程項目和施工重難點，拱式渡槽更為重中之重，直接關系到輸水工程長期通水運行安全，必須嚴格控制各道工序施工質量。為此，拱式渡槽施工前，必須保證拱下支撐體系施工質量，拱肋混凝土施工過程中，嚴格執(zhí)行科學分段、對稱澆筑等施工順序和施工工藝，確保拱肋結構施工安全。

1 工程概況

海南省紅嶺灌區(qū)工程灣嶺渡槽全長2153.6m，根據(jù)地形共布置39跨拱式渡槽+11跨簡支梁式渡槽。槽身半徑3m，壁厚30cm，設計過水流量為45m3/s。其中，39跨拱式渡槽連拱布置，每隔3～4跨拱圈設置單向推力墩，共設12個，推力墩之間各拱圈的拱腳高程不變。拱式渡槽共布置3種雙肋變截面懸鏈線無鉸拱式：第一種為矢跨L=40m、矢高f=10m拱圈，共20跨；第二種為矢跨L=49m、矢高f=12.25m拱圈，共15跨；第三種為矢跨L=65m、矢高f=16.25m拱圈，共4跨。三種拱圈拱肋中距6.5m，拱軸系數(shù)m=1.347，拱厚變化系數(shù)N=0.5。

2 連拱拱圈施工技術

2.1 拱圈支撐體系布置

為降低臨時工程投資，支架搭設和拆除方便快捷，確保施工時支撐體系的穩(wěn)定和現(xiàn)澆混凝土結構質量，本工程采用碗扣式滿堂紅鋼管支撐體系。支架結構由支架基礎（不小于50cm厚石渣、20cm厚C20混凝土面層）、底部方木及可調底座、φ48×3.5mm鋼管立桿、橫桿、掃地桿、剪刀撐、可調托撐及方木等組成。矢跨40m、49m拱圈支架寬均為9.6m，矢跨65m拱圈支架寬為10.2m。支架立桿縱向間距為60cm，橫向間距為60cm，步距為1.2m，支架底部按橫向60cm間距鋪設10cm×10cm方木，可調底座放在底部方木上，立桿頂部采用可調托撐調整拱形，以適應拱弧線變化和卸拱需要，可調托撐上橫向設10cm×15cm方木，拱肋底模直接鋪裝在方木上固定。為增強模板支架的穩(wěn)定性，支架四周立面從底到頂連續(xù)設置豎向剪刀撐，中間縱向和橫向從底到頂連續(xù)設置豎向剪刀撐，剪刀撐間距不大于4.5m。剪刀撐的斜桿與地面水平夾角為45～60°，斜桿與立桿交叉點采用旋轉扣件扣接牢固。

2.2 預拱度計算與選擇

拱肋在施工過程中，模板支架在施工荷載作用下發(fā)生的非彈性變形、彈性變形和地基沉降等若不嚴格控制，會直接影響到拱肋混凝土施工質量，待渡槽通水運行后，拱肋混凝土甚至可能會出現(xiàn)裂縫。為使在不同工況荷載作用下拱軸線符合設計要求，拱肋施工時需預留與變形方向相反的抵消量。通過支架預壓消除支架的非彈性變形和地基沉降，并計算支架的彈性變形量。預拱度主要為支撐系統(tǒng)彈性變形值和拱肋結構撓度，雙肋拱結構撓度通常取δ=L2/6000f～L2/4000f。經(jīng)計算和試驗檢驗，失跨 40m、49m、65m 拱肋預拱度分別為 0～10.009mm、0～12.264mm、0～32.500mm。在裝拱肋底模前，失跨40m、49m、65m拱肋通過支撐頂托調整的拱頂預拱度值分別為10.009mm、12.264mm、32.500mm，拱腳預拱度值為0mm，拱肋預拱度以拱的懸鏈線方程曲線對應調整。

2.3 支架預壓及預拱度復測

為檢驗支架的穩(wěn)定性，消除支撐體系的非彈性變形和地基沉降，測量支架的彈性變形量與理論計算值進行比較分析，并為后續(xù)支架搭設提供準確可靠的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在底模鋪裝完成后，應進行支架預壓。支架預壓荷載為拱肋鋼筋混凝土與模板重量之和的1.2倍，預壓材料為砂袋。

（1）監(jiān)測點布置。模板支架預壓前，對支架進行沉降監(jiān)測點布置，雙拱肋均沿拱軸線每隔1/8矢跨徑布置一個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面上對稱布置2個監(jiān)測點。

（2）加載。支架縱向加載時，由拱肋跨中向支點處對稱進行加載，橫向加載時，由拱肋中心線向兩側對稱進行加載。加載完成并預壓72h后，對各監(jiān)測點進行觀測。

（3）卸載。預壓完成并達到要求后，進行預壓砂袋卸載。預壓砂袋按照后壓先卸，先壓后卸的順序進行卸載，卸載過程中對稱、均衡、同步卸載。卸載6h后，監(jiān)測各監(jiān)測點的標高，計算各監(jiān)測點的彈性變形量和非彈性變形量。卸載后，基礎無明顯沉降，支架最大沉降量為20mm，支架的彈性變形量與理論計算值基本吻合，測量人員按照預拱度值最后一次校正拱肋底模各點標高控制線，采用頂托調整底模至控制標高線并加固。

2.4 模板結構形式與安裝

由于拱肋為變截面結構，為保證混凝土外觀質量，拱圈模板采用定型鋼模板，由底模、側模、蓋模及系梁模板組成，按照跨徑、弧長分段制作，每塊模板有固定編號，便于安裝。拱肋模板安裝包括底?？刂泣c設置、模板安裝、拱軸線復核等步驟。

（1）底?？刂泣c設置。以拱腳中心點為坐標原點，拱跨徑為X軸，拱高為Y軸，均勻測出拱肋下緣全跨48點坐標作為控制點。

（2）模板安裝。按照模板編號順序依次鋪裝底模，在支架上連成拱。為防止拱肋模板在澆筑時產生向上反拱現(xiàn)象，對底模進行下拉加固。側模安裝時需兼顧拱肋預留間隔槽，側模一次到位。處于拱軸線較陡區(qū)段的拱段，在蓋模上間隔設置下料窗口，混凝土從窗口下料、振搗，混凝土澆筑邊上升邊安裝窗口蓋板。為消除模板在制作時的誤差以及模板安裝時的偏差而造成裝模與拆模困難，在模板設計時，拱頂?shù)啄！饶＜吧w模對稱兩側預留2cm的間隙，模板安裝時間隙用木板等軟性材料填充。

（3）拱軸線復核。底模、側模及蓋模全部安裝完成后，對拱軸線校驗點進行復核測量，以降低誤差。

2.5 拱肋混凝土澆筑

（1）混凝土配合比選取。本工程選用自建拌和樓拌制混凝土、混凝土泵車送料入倉的施工方式。拱肋混凝土選用C35二級配泵送混凝土，塌落度160～180mm，并且摻加緩凝高效減水劑和粉煤灰。

（2）拱肋混凝土澆筑。為避免拱肋混凝土因拱架下沉而開裂，及減小混凝土的收縮應力，沿拱跨方向拱肋采取分段對稱澆筑，各段的接縫面應與拱軸線垂直，各分段之間預留間隔槽（后澆帶），間隔槽寬度均為1.2m，其寬度滿足鋼筋接頭的需要。分段位置遵循支架受力對稱、均勻及變形小的原則，間隔槽位置避開橫聯(lián)系梁及拱上排架柱。為防止拱肋分段混凝土澆筑時，底模起拱，避免拱軸線變陡而產生整體偏差及拱肋模板的失穩(wěn)，按照設計規(guī)定的順序澆筑，即先拱腳、再拱頂，最后拱中的澆筑順序進行。由于拱肋混凝土結構要求較高，各分段混凝土應一次連續(xù)澆筑完成，澆筑完成后應及時覆蓋灑水保濕養(yǎng)護。

混凝土由拌和樓集中拌制，8m3混凝土攪拌車運至施工部位，采用混凝土泵車同時進行兩區(qū)段的澆筑，各區(qū)段拱肋間橫向聯(lián)系梁與澆筑拱肋同時施工，混凝土入倉速度及入倉方量兩區(qū)段基本一致。拱肋分段澆筑時，混凝土重量主要通過底模傳遞到下部支撐排架，最終傳遞到支架基礎上。拱肋施工時要加強對邊拱座和中拱座的水平位移監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有異常，采取加固支架等應對措施。

（3）拱肋封拱溫度控制。按照設計技術要求，間隔槽混凝土在拱肋分段混凝土強度達到設計強度的85%后進行，封拱合龍溫度在15～23℃之間進行。由于該工程所在地屬于海島熱帶季風氣候區(qū)，拱肋封拱安排在陰天或夜間施工，必要時采取拌和用水加冰塊、提前進場水泥、骨料倉搭設遮陽棚等混凝土溫度控制措施，降低混凝土出機口溫度。

將間隔槽的鋼筋接頭按規(guī)范要求錯開采用電弧焊焊接，并將一期混凝土表面全部鑿毛，清理干凈，采用對稱澆筑方法進行間隔槽混凝土封拱。間隔槽混凝土采用比拱肋高一等級C40混凝土，為防止混凝土出現(xiàn)收縮裂縫，混凝土摻8～10%膨脹劑，混凝土坍落度為10～12cm。封拱完成后，及時覆蓋灑水保濕養(yǎng)護。

2.6 拱支架卸落

為使拱架承受的荷載逐漸、平穩(wěn)地傳給拱圈，防止單拱卸架及不對稱卸架對拱座的推力影響造成連拱垮塌事故或產生不利裂縫，采用三（或四）連拱同時卸落支架施工技術。拱肋混凝土強度達到設計強度的100%后才能允許拱架卸落。卸落前，在拱架上畫好每次卸落量的標記，按提前擬定的卸落程序卸落拱架，分幾個循環(huán)卸完，卸落量開始宜小，以后逐漸增大，分3次卸落，采用口哨和對講機配合指揮信號。單跨拱卸架人數(shù)分2組，每次均按三（或四）跨從拱頂至拱腳同步、對稱、勻速的順序進行，期間觀測拱圈撓度和拱座位移情況，一旦出現(xiàn)異常，暫停卸落，進行全面檢查。第一次：松動拱支架上頂托2.5mm左右；第二次：在首次卸落后一天進行，第二次卸落5mm左右；第三次：第二次卸落后，觀察拱圈受力情況，無異常后進行第三次卸落，拱架徹底脫離拱圈，形成裸拱主拱圈完全受力。

3 結語

拱式渡槽施工采用落地式滿堂紅鋼管支架現(xiàn)澆連拱施工技術，通過改變拱肋混凝土澆筑順序以適應并調節(jié)拱架變形順序，采用不分期、分肋段多工作面對稱澆筑法，在一定程度上突破了無絞拱的常規(guī)一次澆筑成型的施工方法，有力地保障了工程質量及施工安全，加快了施工進度，為后續(xù)類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗，具有一定的參考價值。