張樂星

(江西省水利水電集團有限公司，南昌 330000)

鋼筋混凝土渡槽是灌區(qū)工程中較常應(yīng)用的水工建筑物，其下部結(jié)構(gòu)大多為孔樁排架基礎(chǔ)或鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)，槽身大多采用拱肋、板拱及梁式支承結(jié)構(gòu)，施工工法大多根據(jù)渡槽結(jié)構(gòu)尺寸、型式、重量、吊裝設(shè)備、地形地貌及施工環(huán)境、施工進度要求等加以確定，通常采用預(yù)制吊裝、預(yù)制吊裝結(jié)合現(xiàn)澆、整體現(xiàn)澆等施工技術(shù)。

1 工程概況

廖坊灌區(qū)位于撫河中游兩岸，東岸灌區(qū)位于蘆河、瑯琚水、東鄉(xiāng)河的中下游，西岸灌區(qū)位于夢港河的中下游，灌溉面積3.35萬hm2，灌區(qū)二期工程主要由西干、一、二分干渠、支渠、斗渠、田間工程及其渠系建筑物(節(jié)制閘、泄水閘、分水閘、渡槽、倒虹吸、涵洞、橋梁、隧洞)等組成，二分干渠位于樁號0+000-31+351，總長31.351km，其中渡槽建筑物共有55座。因設(shè)計調(diào)整渠道護坡方案，設(shè)計新增分水閘、節(jié)水閘、泄水閘灌溉、排洪倒虹吸、灌溉渡槽、排洪渡槽等合同工程量清單以外的建筑物和工程數(shù)量。下幕塘渡槽樁號24+450-25+000，11月-次年1月P=10%和P=20%時洪峰流量分別為12.1m3/s和7.19m3/s，洪水位分別為37.46m和37.39m。

2 模板選型設(shè)計

2.1 支承系統(tǒng)確定

在該灌區(qū)下幕塘渡槽現(xiàn)澆施工過程中，支模結(jié)構(gòu)的合理性與整個渡槽施工質(zhì)量直接相關(guān)。施工開始前必須結(jié)合施工方案設(shè)計及現(xiàn)場結(jié)構(gòu)，對滿堂支撐架、全貝雷架支模、高架跨大直徑圓管柱+低跨全貝雷架支模等方案進行比選。通過比較發(fā)現(xiàn)，滿堂支撐架支模方式較為傳統(tǒng)，且材料耗費大、鋼材費在單項工程造價中的占比超30%，缺乏經(jīng)濟性，對于高跨架尤為不適用；全貝雷架支模方案機械化程度高，但是對于6m以上的高架跨仍然存在材料耗用量大、支模費用高的技術(shù)劣勢；高架跨大直徑圓管柱+低跨滿堂支架支模方案能根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況進行支撐的合理選擇，材料耗用量少，機械化程度高。綜上，該灌區(qū)下幕塘渡槽現(xiàn)澆施工主要選用高架跨大直徑圓管柱+低跨滿堂支架支模的支承方案，矩形槽身邊墻混凝土一次澆筑成型，渡槽矩形排架混凝土則分層澆筑。

2.2 模板選型

考慮到施工質(zhì)量方面的要求，下幕塘渡槽槽身進行全鋼模施工，并采用大模板桁架自穩(wěn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并使槽身內(nèi)外模自成系統(tǒng)。采用平面和空間桿件有限元技術(shù)[1]進行模板鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及內(nèi)力計算，并借助CAD系統(tǒng)繪制設(shè)計圖，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性及構(gòu)件加工精度。

在初設(shè)階段，外模按照橫縱向分縫式結(jié)構(gòu)設(shè)計，所需背撐材料多，經(jīng)濟性無法保證，且機械利用率不高。通過分縫空間桁架結(jié)構(gòu)進行外模定型，單塊外模板設(shè)計寬度3.0m，通過三榀桁架背撐，總設(shè)計高度6.92m，單塊重量最大達4.1t。在鋼桁架設(shè)計時，應(yīng)在確保桁架結(jié)構(gòu)可靠的基礎(chǔ)上，結(jié)合各桿件內(nèi)力進行型式優(yōu)選；在支撐結(jié)構(gòu)上直接安裝外模，并通過M12螺栓連接模板，底口鎖口拉條使用φ25鋼筋并按0.5m間距布設(shè)，上口則以[20工字鋼為對拉拉桿。

3 渡槽槽身施工

3.1 槽身底模支撐

下幕塘渡槽左右岸現(xiàn)澆槽身全部位于排架頂部，常規(guī)滿堂支架搭設(shè)既需要大量鋼管，又必須全面處理搭設(shè)區(qū)域地基，避免因支架發(fā)生不均勻沉降而引發(fā)底模形變。本工程主要以排架上從頂部向下的斷面尺寸35cm×40cm的第二根橫系梁為支承梁進行鋼梁施工平臺架設(shè)，并在平臺上搭設(shè)4.0m高的滿堂支架，完成底模支撐。

在相鄰排架間搭設(shè)滿堂支架時，必須先測放出相鄰排架間的中心點，并過中心點橫斷面兩側(cè)按照0.5m的排距和間距及0.6-0.8m的步距搭設(shè)滿堂支架。各相鄰排架間均搭設(shè)5排，將斜向剪刀撐分別設(shè)置在滿堂支架四個側(cè)面，并使通過萬向扣件與立桿連接，以形成整體性受力結(jié)構(gòu)。立桿頂部必須安裝高度可調(diào)節(jié)頂托，底部必須在基礎(chǔ)硬化并找平后加墊尺寸5cm×10cm木枋；將[16工字鋼鋪設(shè)于與槽身縱軸線垂直的頂托上，并在從上向下第二個橫系梁頂面增設(shè)尺寸10cm×10cm木枋；調(diào)整頂托上螺帽，以使工字鋼梁頂面高程與木枋位于同一平面內(nèi)。

將5根HM300×200型H型鋼順槽身縱軸線向安裝在工字鋼頂面施工平臺，鋼梁布置情況詳見圖1所示。完成H型鋼梁安裝后還應(yīng)垂直渡槽軸線向在梁上按0.6m間隔設(shè)置4.2m長的[16工字鋼；基于工字鋼結(jié)構(gòu)通過碗扣式支架按0.6m的間距、排距和步距搭設(shè)底模支撐，并將專用頂托安裝于立柱頂，通過高度調(diào)節(jié)使同一斷面上立柱頂均位于相同高程面?？拷⒅?shù)臋M鋼管應(yīng)順槽身橫斷面分別向兩側(cè)懸挑出2.0m，并基于此分別向上掛安全網(wǎng)、密目網(wǎng)，加設(shè)防護欄，并搭設(shè)雙排支架，以形成施工平臺。

圖1 下幕塘渡槽現(xiàn)澆槽身鋼梁布置示意圖

3.2 預(yù)壓

為盡可能降低槽身底部支撐結(jié)構(gòu)形變對槽身的不利影響，應(yīng)在完成施工平臺且排架混凝土強度完全達到設(shè)計強度后預(yù)壓。具體而言，全槽段均應(yīng)考慮全部施工荷載并根據(jù)混凝土實際重量換用袋裝砂后預(yù)壓，根據(jù)觀測結(jié)果，下幕塘渡槽槽身底部支撐最大形變不超過1.0cm，且預(yù)壓能最大限度消除支架結(jié)構(gòu)非彈性變形及基礎(chǔ)沉降變形[2]。

3.3 槽身模板及支座安裝

下幕塘渡槽現(xiàn)澆槽身底模為1.8cm厚的鋼模，側(cè)模和端模分別為預(yù)制鋼模板。按照設(shè)計要求，進行底模支撐架測放和底模、槽身外側(cè)模安裝及底板、側(cè)墻鋼筋、端部止水片安裝，此后再安裝槽身內(nèi)側(cè)模及端部模板[3]。通過H型內(nèi)推式裝卸限位對拉螺桿進行槽身側(cè)模、槽內(nèi)斜撐及頂部鋼管對拉加固，具體見圖2。

圖2 H型對拉螺桿模板加固

按設(shè)計要求測放出各支座中心線，并在各支座四邊分別標出其中心點，待支座就位后在上下座板錨固孔內(nèi)穿過錨固螺栓并旋入鋼套筒，并將密封墊圈布設(shè)在鋼套筒與座板結(jié)合面，隨后將錨固螺栓擰緊。支座就位并調(diào)平固定后在預(yù)留孔和支座底板墊層灌注高標號砂漿，砂漿硬化后將調(diào)整用墊塊拆除，再繼續(xù)通過砂漿將墊塊位置填滿。

3.4 槽身混凝土現(xiàn)澆

結(jié)合設(shè)計方案及類似工程施工經(jīng)驗，為降低混凝土收縮徐變對下幕塘渡槽槽身結(jié)構(gòu)的不利影響，應(yīng)將混凝土水灰比嚴格控制在0.5以內(nèi)，塌落度不得超出6.0cm，砂料細度模數(shù)至少為2.2，并按設(shè)計要求摻加粉煤灰以改善混凝土流動性、保水性和黏聚性，預(yù)防混凝土材料發(fā)生堿集料反應(yīng)，提升渡槽槽身混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

槽身混凝土由拌和站機械拌制好后高壓泵送至槽身頂部進料平臺，斗車人工入倉并平倉后通過插入式振搗器振搗密實。就澆筑次序而言，應(yīng)先從一端向另一端澆筑底板，再同時按0.5m厚度分層進行兩側(cè)墻對稱澆筑，最后為拉桿澆筑；澆筑過程中不得移動橡膠支座和止水片的預(yù)埋位置。

對于非承重性的內(nèi)模、端模、側(cè)模等結(jié)構(gòu)應(yīng)在混凝土澆筑結(jié)束3d后且強度達到其棱角和表面不因拆模而損壞狀態(tài)時方可拆模；而承重性的底模必須待混凝土澆筑結(jié)束14d且強度達80%后才能拆除。拆除槽身側(cè)墻對拉螺桿螺帽后墻體上會留下圓孔，應(yīng)分2次用摻107膠水的水泥砂漿嵌堵，并保證所用水泥砂漿不滲水、不脫落。下幕塘渡槽槽身澆筑施工結(jié)束后應(yīng)用草袋覆蓋底板和內(nèi)外槽壁，并由人工灑水養(yǎng)護至少28d。

4 結(jié) 論

綜上所述，在灌區(qū)渡槽槽身現(xiàn)澆施工過程中支模結(jié)構(gòu)是否合理直接關(guān)系到施工質(zhì)量的好壞，必須綜合考慮渡槽結(jié)構(gòu)、支模材料、地形地貌及施工環(huán)境、施工進度安排等進行綜合考慮，保證所選擇支撐支模系統(tǒng)的科學(xué)適用性。通過計算機軟件優(yōu)化模板選型，能節(jié)省施工材料，控制施工成本，廖坊灌區(qū)下幕塘渡槽槽身施工主要采用平面和空間桿件有限元技術(shù)進行模板鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計及內(nèi)力計算，并借助CAD系統(tǒng)繪制設(shè)計圖，在此基礎(chǔ)上通過整體現(xiàn)澆技術(shù)，較好解決了河道地形地貌條件復(fù)雜、渡槽支撐形式多樣等施工矛盾，為該灌區(qū)其余渡槽建筑物槽身施工提供了寶貴經(jīng)驗。廖坊灌區(qū)下幕塘渡槽于2019年7月通水運行，運行至今情況良好，未出現(xiàn)任何槽身滲漏變形、模板腐蝕等質(zhì)量問題。