(中國水利水電第十工程局有限公司二分局，四川 都江堰，611800)

1　工程概況

都江堰灌區(qū)終期設(shè)計灌溉面積97.87萬hm2，其中毗河供水區(qū)為22.22萬hm2。毗河供水工程是都江堰丘陵擴灌區(qū)之一，工程總體布局由引水樞紐、總干渠及渠系工程、灌區(qū)囤蓄水庫及提灌工程等組成。毗河供水工程以城鎮(zhèn)供水和灌溉為主，工程供水區(qū)共涉及7市(區(qū)、縣)的160個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))，總?cè)丝?23萬人，其中城鎮(zhèn)人口108萬人；設(shè)計灌面22.22萬hm2(其中一期工程設(shè)計灌面8.366萬hm2)，總干渠終期設(shè)計引用流量60m3/s(其中一期工程設(shè)計引用流量22m3/s)。毗河供水一期工程新建引水樞紐和骨干輸水渠道共20條，合計總長度為381.55km。其中，明渠162.14km，渠系配套建筑物1160座，包括隧洞295座(165.67km)、渡槽101座(38.13km)、倒虹管34座(15.61km)、節(jié)制閘39座、分水閘24座、泄水閘32座、山溪渡槽118座、山溪涵洞111座、機耕橋110座、人行橋194座、放水洞102座。

為解決本工程渡槽(101座，38.13km)施工難點，擬在毗河第二施工分部對渡槽施工進行科研試點。

第二施工分部總干渠設(shè)計流量22m3/s，包含碾子灣、蔣家溝、蔣銅、銅車堰、金盆廟、桐麻林、雙叉溝7座渡槽，渡槽全長7680m。

原設(shè)計為12m梁式渡槽與60m拱式渡槽相結(jié)合，為提高機械化作業(yè)效率，經(jīng)過經(jīng)濟比較后向業(yè)主和設(shè)計單位提出了改為16m梁式渡槽的變更申請，變更后渡槽單跨長度16m，混凝土強度等級為C30(W6F100)，結(jié)構(gòu)形式為U型薄殼混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面為半圓加直段，槽身頂部設(shè)置有拉桿，拉桿中心間距1.4m，槽身凈寬5.2m，凈高3.9m，主槽身厚度25cm。單跨槽身混凝土89.3m3，鋼筋總量15.65t，含筋率175.3kg/m3，槽身總重量預計240t。

2　施工方案對比

槽身混凝土施工方案有滿堂腳手架現(xiàn)澆方案，貝雷架桁架現(xiàn)澆方案，預制吊裝方案，造槽機機械化現(xiàn)澆筑方案。

2.1　滿堂腳手架現(xiàn)澆方案

滿堂腳手架現(xiàn)澆方案作為一般常規(guī)手段，需要投入大量腳手架材料，對地基承載力要求高，腳手架需要反復拆裝，人工成本高，一般只適用于15m以下槽身澆筑。

2.2　貝雷架桁架現(xiàn)澆方案

貝雷架桁架現(xiàn)澆方案可以節(jié)省大量腳手架材料，6m以上高空架節(jié)省成本更為突出，同時減少大量人工成本，但需要全程配置大型吊車作業(yè)，尤其是槽身下的貝雷架拆除困難，安全風險大。

2.3　預制吊裝方案

預制吊裝方案是所有方案中效率最高，施工質(zhì)量最優(yōu)的一種，但需要一次性投入上千萬設(shè)備，槽身運輸對道路要求高，但此方案在水利專家評審會上沒有通過。

2.4　造槽機機械化現(xiàn)澆筑方案

造槽機機械化現(xiàn)澆筑方案也稱之為移動模架方案，能有效地避免腳手架方案和貝雷架方案中的反復拆除費用，減少吊車占用和轉(zhuǎn)場費用。造槽機最早在2002年應用于東深供水改造工程，2011年又在南水北調(diào)項目中投入使用后得到非常高的評價，目前已在多個水利項目大量推廣，是未來渡槽施工手段的重要發(fā)展方向。

3　造槽機方案研究

為推動高架、長距離渡槽快速施工技術(shù)的科技創(chuàng)新，經(jīng)過多次評審討論對比后，決定采用造槽機作為此次科研試點，經(jīng)多方查閱渡槽施工技術(shù)資料顯示，目前國內(nèi)只有東深供水和南水北調(diào)這兩個工程有造槽機施工成功案例，可借鑒經(jīng)驗非常少，而且這兩個工程與本項目渡槽大小和結(jié)構(gòu)型式都有很大差異。表1是這幾個工程的參數(shù)對比。

表1國內(nèi)現(xiàn)有U型渡槽造槽機施工參數(shù)對比

從表1中可以看出，東深供水工程和南水北調(diào)工程中的渡槽設(shè)計都有預應力結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可以減少混凝土澆筑后的脫模時間；而毗河供水工程中的渡槽設(shè)計沒有預應力結(jié)構(gòu)，槽身澆筑后需要待強100%強度后才能脫模，槽身施工效率就會降低。

東深供水工程和南水北調(diào)工程中的造槽機施工工藝得到了建設(shè)方和設(shè)計方以及廠家的大力支持，在造槽機的支撐受力上從混凝土墩身及排架上都有考慮；而毗河供水工程受建設(shè)方資金控制，槽身排架結(jié)構(gòu)尺寸非常精簡，造槽機施工支撐點借力困難，且造槽機施工方案只能由施工單位自行解決。

4　解決思路

針對本工程具體特點，主要從以下幾個方面解決相關(guān)問題

4.1　支撐受力

造槽機其實就是移動模架的一種機械設(shè)備，按移動模架的支撐方式分為：落地式支撐托架、高拉力桿鎖式支撐托架、套頭式支撐托架3種(見圖1、圖2、圖3)。

考慮槽身高度太高用落地式支撐托架明顯不經(jīng)濟，且受地形限制不利于本工程施工；而本工程 的排架設(shè)計非常精簡，設(shè)計不允許在排架預埋任何受力桿件以及預留任何借力孔洞，高拉力桿鎖式支撐托架也不適用于本工程；所以套頭式支撐托架就成為唯一選擇，這種支撐方式可以不受地形和高度影響，而且不會對混凝土排架產(chǎn)生破壞。

圖1　落地式支撐托架

圖2　高拉力桿鎖式支撐托架

圖3　套頭式支撐托架

4.2　如何提高澆筑效率

由于東深供水工程和南水北調(diào)工程的槽身都是預應力結(jié)構(gòu)，在混凝土強度還沒完全達到設(shè)計強度時可以借助預應力鋼絞線受力，從而達到提前脫模快速進入下一道工序施工。而本工程的槽身結(jié)構(gòu)屬于沒有預應力結(jié)構(gòu)的簡支梁系，澆筑后脫模受混凝土強度影響時間長，必須要達到100%強度才能脫模，這樣勢必會影響澆筑效率。針對本工程特點采用多底模支撐方式，從而解決混凝土待強時間問題，達到快速施工目的。

4.3　自動化控制設(shè)計

(1)利用機械和液電系統(tǒng)，實現(xiàn)了槽身內(nèi)外模板的自動開閉工作，從而減少人工數(shù)量和高空操作難度，由于造槽機實現(xiàn)了工作人員在封閉槽機平臺內(nèi)操作，大大提高了施工安全度；

(2)利用內(nèi)梁、內(nèi)模門架、外模架的交替支撐受力，實現(xiàn)造槽機步覆前進穿、跨過槽孔與槽身，從而避免了其它方法反復拆裝的特點，減少吊裝設(shè)備的投入，避免了高空人員操作風險。

5　實際實施情況

造槽機自2017年6月7日開始安裝以來，分別于2017年8月21日、10月7日、11月5日、12月5日、12月20日、2018年1月5日一共澆筑了6跨槽身，表2是人工成本對比。

表2人工成本對比

從表2中可以看出，造槽機初期安裝成本非常高，后期吊車使用成本非常低。前期受結(jié)構(gòu)改造、人員操作熟練程度以及操作難度影響，前期效率非常低。在安裝實施過程中，更新了套頭式支撐托架的組裝方式，完善了內(nèi)模支撐及收模的問題，解決了端肋鋼筋預制吊裝方案以及槽身預制拉桿梁吊裝問題和眾多因加工制造缺陷帶來的安全隱患。隨著造槽機結(jié)構(gòu)改造逐步完善，以及人員操作熟練程度的提高，從初期的一個月一倉，再到后期的一個月兩倉，通過前6次的槽身澆筑，驗證了包括多底模和套頭式支撐托架的設(shè)想，造槽機移動過跨方案，槽身模板方案等。證明了多底模造槽機技術(shù)上是可行的，其功效也達到了國內(nèi)同類設(shè)備效率。

6　存在的問題及建議

6.1　存在問題

多底模造槽機這種大型專用設(shè)備需要具有一定專業(yè)的操作人員和有一定研發(fā)能力的成熟的創(chuàng)新制造企業(yè)共同完善，而我們單位體制變化專業(yè)技術(shù)工人嚴重稀缺，以及選擇合作制造企業(yè)上思路不夠開闊，造成這次多底模造槽機運行不夠完美；由于時間關(guān)系只在地勢較低的平地上做了試驗性運行，沒能完全體現(xiàn)造槽機在高架空及復雜地質(zhì)條件下的操作優(yōu)勢；以及移動模架的初期投資非常高，在國際上通常認為連續(xù)運行800m以上才具有成本優(yōu)勢，而我們現(xiàn)場澆筑跨數(shù)只有6跨共64m，無法體現(xiàn)多底模造槽機的成本優(yōu)勢。具體問題體現(xiàn)如下：

(1)套頭式支撐托架連接分配工字鋼與槽端底模間隙太小，致使槽端底模安裝拆除困難；

(2)底模與貝雷架之間的空間高度尺寸太小，無法形成井字支撐；模板加強肋與支撐托底工字鋼順向，不利于支撐穩(wěn)定，安裝找正費時費力；

(3)內(nèi)模的打磨問題，由于內(nèi)模的打磨只能在未澆筑段才能形成空間打磨，致使鋼筋綁扎時間延后，而且整個內(nèi)模處于懸空狀態(tài)，高度太高，打磨費時費力；

(4)合作制造廠家在制作加工過程中，沒有把工藝細節(jié)體現(xiàn)出來，反而把造槽機當作粗大笨重模板加工，簡單的以實現(xiàn)工作原理為目的。造成了造槽機在實施過程需要人工用千斤頂反復調(diào)整結(jié)構(gòu)變形高度，用葫蘆來吊裝拆除，用千斤頂反復調(diào)整變形的模板，處理鉸銷加工精度帶來的組裝拆除困難。這些都增加了現(xiàn)場施工難度，降低了施工效率。

6.2　后續(xù)建議

隨著國內(nèi)水利建設(shè)的大力推進，渡槽施工技術(shù)將會更加先進，機械自動化程度會越來越高，多底模造槽機的應用也會更加廣闊，我們需要繼續(xù)加大專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)，并與高等院校和成熟的大型企業(yè)共同研發(fā)，不斷完善現(xiàn)場施工中的缺陷，不只限于多底模造槽機，還要向自動化模板方向繼續(xù)前行，最終形成標準化、體系化、智能化。