□孫帥

科技創(chuàng)新

受限空間大型渡槽槽身拆除重建關鍵工藝比選與分析

□孫帥

渡槽是輸水工程中跨越河流、道路、山谷的架空輸水水槽，是引調水工程中交叉連接性建筑物。介紹受限空間大型渡槽槽身拆除重建的關鍵工藝，及方案比選方法。

拆除重建；工藝介紹；方案比選

大噸位、大跨度架空渡槽在拆除重建中受到外部空間環(huán)境的制約，跨度和重量均較大的結構體高空拆除重建施工作業(yè)安全風險較大，采用何種施工方法十分重要。在王務莊渡槽拆除重建工程周圍環(huán)境復雜等諸多不利條件下,對渡槽重建不同施工工藝進行對比分析，獲得在空間有限、工期受限等制約因素下的最優(yōu)工藝和方案，為安全高效施工提供了有力保障。

1.工程概況

王務莊渡槽（樁號2+665.00～3+319.00）位于唐山市豐潤區(qū)左家塢鎮(zhèn)王務莊村西，是引還入陡輸水工程的主要建筑物之一。渡槽于1980年動工，1982年竣工，1987年供水運行，設計年輸水總量3億m3，擔負著為唐山市工業(yè)、生活及陡河、還鄉(xiāng)河下游農業(yè)供水的任務。渡槽全長654m，其中主槽段長560m，進口連接段長5m，出口彎道長69m，出口連接段長20m，設計流量65m3/s，加大流量75m3/s。槽墩為漿砌石重力墩，上部為6m×4.4m鋼筋混凝土矩形槽，共56跨，跨度10m，單跨混凝土量92.9m3，單跨重約233t。渡槽現(xiàn)狀槽身裂縫明顯，部分裂縫存在滲水現(xiàn)象，且局部支座處混凝土爆裂，根據(jù)渡槽現(xiàn)狀和安全鑒定結論，需要保留加固槽墩及其基礎、拆除重建槽身及其附屬結構。

2.槽身拆除重建難點分析

王務莊渡槽受自身地理位置、結構尺寸影響存在起、終點30m～50m范圍內為山坡地，高差5m～6m，坡度較大，局部地形起伏較大；槽身體型尺寸較大、重量較重。外部受渡槽工程架空穿越村莊，沿線兩側緊鄰民房、架空電力線，兩側通道僅8m左右，施工場地空間有限，原槽身拆除難度較大，特別是穿越村莊段距周邊民房近，基本無法就地原位拆除。還有受供水運行調度的限制，本工程渡槽槽身從拆除至具備過水條件施工工期僅3個月,有效作業(yè)時間受限。在考慮工期、渡槽本身情況和周圍環(huán)境等諸多不利條件下對渡槽不同施工工藝進行對比分析，尋求最適宜此環(huán)境的施工工藝，求得有限空間、工期受限下的優(yōu)化工藝和方案，合理的確定將直接關系到項目的建設成本及目標達成。

3.現(xiàn)澆方案分析研究

現(xiàn)澆方案分為滿堂支架法、造槽機方案（移動模架法）。

3.1 滿堂支架法

通過搭設滿堂支架作為渡槽支撐體系進行現(xiàn)澆工藝，比較常見于各類渡槽現(xiàn)澆施工，王務莊渡槽施工工期僅3個月，從拆除、槽墩基礎處理到槽墩現(xiàn)澆、槽身現(xiàn)澆，即使全段56跨同時作業(yè)，工期3個月也是無法滿足要求。同時施工的情況下，鋼筋、混凝土及其他施工材料運輸沒有施工通道，作業(yè)面之間干擾很大，安全隱患多，采用滿堂支架現(xiàn)澆法施工不具備可行性。

3.2 造槽機方案（移動模架法）

造槽機法（移動模架法）施工是一種新的渡槽施工方式，它主要借鑒于路橋專業(yè)的懸空現(xiàn)澆工藝，通過在槽墩上設置支撐點，然后安裝整垮模板結構，進行逐次前移并實現(xiàn)槽身現(xiàn)澆，由于本工程槽墩為漿砌石結構，抗彎拉能力較差，導致大噸位造槽機無法架設，再加上由于工期限制，全線平行施工總共需配置20多臺造槽機，受制于工期及槽墩漿砌石結構型式的限制，造成渡槽現(xiàn)澆施工方案也不具備可行性。

4.預制吊裝方案分析研究

預制吊裝方案按吊裝設備分為架槽機方案、履帶式起重機吊裝方案、門式起重機吊裝方案，SPMT液壓模塊車吊裝方案。

4.1 架槽機方案

架槽機法施工采用大型運輸及架設設備，將預制場內預制好的大型槽身構件，經大噸位提槽機提槽并落放至輪軌式運槽車上，由運槽車以槽上運槽方式運至槽墩已架好的架槽機喂槽，最后由架槽機完成架設，在南水北調中線沙河渡槽等多個項目得到應用。

對于本工程架槽機與造槽機方案同樣存在無法解決王務莊渡槽槽身拆除、槽墩架設問題，且渡槽起終點山坡段預制件運輸受限，因此該方案不適用于本工程。

4.2 履帶式起重機吊裝方案

預制渡槽采用大噸位履帶式起重機起吊，即移動便利，可分別實現(xiàn)王務莊渡槽預制場和渡槽區(qū)域的轉運吊裝工作，施工功效相對穩(wěn)定，工期可控。本方案存在的主要問題就是架空穿越村莊段460m場地作業(yè)空間受限，需要拆除渡槽兩側民房滿足施工場地要求，從具體關系協(xié)調上難度極大，大量村居房屋征拆不具備可能性，從而導致最能確保工期及便于組織的起重機拆除吊裝方案在本項目上無法實施。

4.3 門式起重機吊裝方案

門式起重機吊裝方案則是采用大噸位門軌式起重機順渡槽進行架設，既可以實現(xiàn)王務莊渡槽的拆除，也可以將預制場轉運過來的槽身構件進行安裝，按照門式起重機設備的類型，可以采用輪胎式或軌道式，可以施工工期和質量安全的雙把控。但是該方案實施也有一定缺陷，首先門機需要提前預定，其次門機只能沿渡槽移動，預制場區(qū)域需要另行設置大型門式起重機或履帶起重機以實現(xiàn)槽身構件轉運，同時，由于起、終點40m～50m范圍內為山坡地，坡度較大，施工場地條件較差，該方案不適用渡槽起終點山坡地段。

表1 現(xiàn)澆方案可行性分析表

表2 預制方案可行性分析表

對于王務莊渡槽，除起、終點局部段落，該方案總體上可行，只是在資源配置上除渡槽拆除、安裝區(qū)域外，還要考慮預制場的轉運、吊裝設備配置。

4.4 SPMT液壓模塊車吊裝方案

SPMT液壓模塊車配門架系統(tǒng)方案，可實現(xiàn)預制場預制槽身構件的轉運，也可實現(xiàn)舊槽身拆除和新槽身運輸安裝，但要求對渡槽下方及兩側進行適度平整和硬化.。根據(jù)項目建設需求，渡槽兩側本身是需要按照道路標準進行建設的，施工期做好永臨結合的前置下不需增加建設成本，在渡槽下方適度硬化可采用一般平整壓實后鋪設鋼板的方式代替硬化，也能在較少投入下實現(xiàn)拆裝基面。該方案的問題是需要對SPMT功能模塊及門架進行定制設計加工，以便于匹配與王務莊渡槽的拆除重建，同時，該方案也是不適宜于渡槽起終點山坡段。

5.方案綜合分析比選

通過上述6種方案的分析論證和比較，造槽機方案及架槽機方案從技術上不具有適用性，滿堂支架法、履帶式起重機吊裝、門式起重機吊裝、SPMT液壓模塊車方案技術上均能適用于王務莊渡槽施工，但考慮到工期、作業(yè)空間、投資控制等因素，王務莊渡槽拆除重建工程最適宜的方案為滿堂支架現(xiàn)澆方案與SPMT液壓模塊車配備門架系統(tǒng)方案相結合。渡槽山坡地段（起點DC0+000～DC0+050）及（DC0+540～DC0+560終點）共70m采用滿堂支架現(xiàn)澆方案，可以有效緩解大型設備受起終點上坡段地下影響。預制場及渡槽穿越村莊段（DC0+050～DC0+540）490m采用SPMT液壓模塊車配備門架系統(tǒng)方案；可采用一套設備進行預制場和渡槽區(qū)域的協(xié)同運轉，功效同門式起重機，相比門式起重機又可以減少預制場設備布置，對道路荷載要求低，投資相對較小。

6.結語

渡槽作為一種高效輸水建筑物，通常建設位置環(huán)境較為復雜，特別是對于運行多年的渡槽，周邊環(huán)境和邊界條件會發(fā)生較大變化，而且本身問題變化較多，需要考慮的因素較多，故在進行渡槽拆除重建時，既要考慮渡槽輸水功能穩(wěn)定的需求，又要考慮渡槽周邊環(huán)境的復雜性，減少對周邊居民影響。在渡槽的拆除重建過程中，要優(yōu)選適宜的施工方案和工藝，才能在設計投資、施工安全、進度控制和質量保障上取得最佳效果，因而提出以下建議：

一是渡槽拆除重建設計思路應以受限邊界條件下可實施施工組織方案為基礎，進行渡槽的現(xiàn)澆或預制工藝確定，以施工組織的現(xiàn)實可行性指導設計的實施，并充分考慮投資，從而選擇最佳組合方案。

二是SPMT液壓模塊車配備門架系統(tǒng)在公路、鐵路項目上應用較多，在水運如港口碼頭建設沉箱或方塊等重大構件上具有成熟案例，在水利上未有類似案例，跨行業(yè)引進SPMT液壓模塊車配備門架系統(tǒng)并在水利系統(tǒng)應用，應可為類似工程提供借鑒?！?/p>

2022-08-18

孫帥，男，漢族，唐山市引灤工程管理局遷西渠道事務中心，高級工程師。