徐文兵,呂 凱,李小鵬

(廣東省水利水電第三工程局有限公司，廣東 東莞 523000)

閘室是船閘的重要組成部分之一，其澆筑質(zhì)量、防滲效果的好壞將直接影響船閘功能的實(shí)現(xiàn)[1-2]。因此，閘室輸水廊道的施工技術(shù)是否先進(jìn)，將直接影響到船閘的質(zhì)量、安全和進(jìn)度。近年來(lái)國(guó)內(nèi)專(zhuān)家對(duì)廊道施工技術(shù)研究也越來(lái)越多[3-10]，可見(jiàn)船閘閘室輸水廊道整體移動(dòng)模板系統(tǒng)的施工工藝研究，對(duì)船閘施工十分重要[11-12]。

1 工程概況

北江(曲江烏石至三水河口)航道擴(kuò)能升級(jí)工程白石窯樞紐船閘工程位于清遠(yuǎn)市英德白石窯水電樞紐左岸，屬英德望埠鎮(zhèn)，右岸屬英德英紅鎮(zhèn)，上游通往韶關(guān)，下游流向遠(yuǎn)。

本船閘工程分為新建二線(xiàn)船閘及重建一線(xiàn)船閘。新建二線(xiàn)船閘及重建一線(xiàn)船閘工程為白石窯樞紐的改、擴(kuò)建工程，白石窯航電樞紐工程等別為二等，本船閘屬Ⅲ級(jí)船閘，船閘上、下閘首及閘室均為2級(jí)建筑物，上、下游導(dǎo)航墻及靠船墩為3級(jí)建筑物，臨時(shí)建筑物為4級(jí)。新建白石窯二線(xiàn)船閘與一線(xiàn)船閘同位于左岸布置，二線(xiàn)船閘有效尺度采用220 m×23 m×4.5 m，拆除重建白石窯一線(xiàn)船閘有效尺度采用140 m×23 m×4.5 m，一、二線(xiàn)船閘上下游均共用引航道方案(見(jiàn)圖1)。

圖1 白石窯樞紐船閘工程一期輸水系統(tǒng)立面布置示意

本船閘工程主要水工建筑物有閘首、閘室、導(dǎo)航墻、靠船墩、隔流堤及護(hù)坡等，一線(xiàn)船閘閘室輸水廊道標(biāo)準(zhǔn)段為2#～7#閘室，尺寸為3 000 mm×4 000 mm；二線(xiàn)船閘閘室輸水廊道標(biāo)準(zhǔn)段為2#～11#閘室，尺寸為3 500 mm×4 800 mm(見(jiàn)圖2)。白石窯船閘受前期不利因素影響,廊道施工作業(yè)時(shí)間短,任務(wù)重,如何加快廊道結(jié)構(gòu)施工尤為關(guān)鍵。因此在保證質(zhì)量、施工安全的情況下,需要加快輸水廊道施工進(jìn)度,縮短主體工程的施工時(shí)間,盡快實(shí)現(xiàn)船閘通航目標(biāo),發(fā)揮社會(huì)效應(yīng),是本工程的一個(gè)重點(diǎn)及難點(diǎn)。

圖2 一線(xiàn)船閘廊道橫剖面示意(單位：高程m，尺寸mm)

2 施工工藝

常見(jiàn)的水閘輸水廊道施工方法一般分為兩種：一是頂板與側(cè)墻同時(shí)澆筑；二是頂板與側(cè)墻分開(kāi)澆筑[9]。

輸水廊道是船閘結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其斷面尺寸較大,質(zhì)量要求高。傳統(tǒng)廊道施工工藝,雖然可以滿(mǎn)足廊道施工的要求。但支架搭設(shè)需要投入大量的材料,周轉(zhuǎn)效率低,同時(shí)拆除需要花費(fèi)大量時(shí)間與人力,整體工效低;易對(duì)混凝土外觀、抗?jié)B造成不利影響。

為此在廣泛調(diào)研和總結(jié)國(guó)內(nèi)外各類(lèi)型廊道施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了輸水廊道移動(dòng)式模板支架系統(tǒng)，在廊道底板澆筑前就開(kāi)始制作,對(duì)比滿(mǎn)堂支撐架法搭設(shè)簡(jiǎn)單且只需安裝和拆除一次。利用船閘主體結(jié)構(gòu)大模板作為側(cè)模,按頂模與側(cè)模分開(kāi)設(shè)計(jì)，使得廊道墻身和頂板可分開(kāi)施工,解決了傳統(tǒng)的隧洞臺(tái)車(chē)施工側(cè)墻期間同樣占用臺(tái)車(chē)時(shí)間,提高了模板的周轉(zhuǎn)效率,滿(mǎn)足施工標(biāo)準(zhǔn)段，定制1套模板可施工異形段，加快了施工進(jìn)度。

3 模板系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)段

輸送廊道標(biāo)準(zhǔn)段采用倒角模板+大模板+簡(jiǎn)易頂模臺(tái)車(chē)方式施工。倒角模板高度為800 mm，臺(tái)車(chē)模板高度為700 cm，與混凝土面搭接100 mm?；炷翝仓凛斔鹊赖装屙敻叱虨?6.67 m，安裝倒角模板及大模板，待混凝土澆筑至20.47 m高程，拆除倒角模板及大模板。首次安裝臺(tái)車(chē)，在輸水廊道內(nèi)組裝，第二次使用待標(biāo)準(zhǔn)閘室全部澆筑至16.67 m高程后，利用軌道滑移至下一工作面(見(jiàn)圖3)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)段施工示意

二線(xiàn)船閘輸水廊道模板安裝見(jiàn)圖4～圖5，一線(xiàn)船閘做法參考二線(xiàn)船閘輸水廊道模板安裝，對(duì)簡(jiǎn)易頂模進(jìn)行局部調(diào)整，拆頂部500 mm寬度模板，降低支柱高度800 mm可滿(mǎn)足一線(xiàn)船閘施工要求。

圖4 倒角模板及大模板安裝示意(單位：高程m，尺寸mm)

圖5 倒角模板及大模板安裝示意(單位：高程m，尺寸mm)

3.2 異形段

一線(xiàn)船閘閘室輸水廊道異形段位于進(jìn)水口，上閘首、1#閘室、8#閘室及下閘首，二線(xiàn)船閘閘室輸水廊道異形段位于進(jìn)水口，上閘首、1#閘室、12#閘室及下閘首。異形段采用定制型組合鋼模板，二線(xiàn)船閘進(jìn)水口定制1套模板，上閘首定制1套模板，首節(jié)閘室及末節(jié)閘室定制1套模板共用，下閘首定制1套模板，一線(xiàn)及二線(xiàn)船閘共用。輸水廊道頂部采用滿(mǎn)堂式腳手架搭設(shè)，承重排架搭設(shè)見(jiàn)圖6～圖7。

圖6 輸水廊道3.5 m×4.8 m異形段模板安裝示意

圖7 輸水廊道3 m×4 m異形段配板圖模板安裝示意

3.3 關(guān)鍵部位驗(yàn)算

對(duì)模板面板、托梁等關(guān)鍵部位需進(jìn)行驗(yàn)算，以標(biāo)準(zhǔn)段為例，通過(guò)簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)段臺(tái)車(chē)系統(tǒng)模型，利用計(jì)算軟件計(jì)算受力情況，荷載：該模型選取鋼材彈性模量為206 000 N/mm2、抗彎強(qiáng)度為205 N/mm2、抗剪強(qiáng)度為125 N/mm2等參數(shù)，計(jì)算新澆混凝土自重為30 kN/m2、鋼筋自重為1.8 kN/m2，根據(jù)規(guī)范以2 m/h澆筑混凝土側(cè)模壓力F=44 kN/m2，計(jì)算結(jié)果整體性符合要求。為了更貼近現(xiàn)場(chǎng)情況，保證結(jié)果精度，關(guān)鍵部位還需采用理論計(jì)算進(jìn)行(見(jiàn)圖8)。

圖8 整體計(jì)算模型示意

1) 模板面板計(jì)算

模板面板為受彎構(gòu)件,按三跨連續(xù)梁對(duì)面板進(jìn)行驗(yàn)算其抗彎強(qiáng)度和剛度，間距取30 cm。

荷載計(jì)算如下:

q自重= 15.55 kN/m；

q活荷載及設(shè)備= 0.5 kN/m；

q=(15.55+0.5)×1.2=19.26 kN/m；

M=0.1ql2=174 240 N·m；

σ=M/W=6.453 N/mm2<[f]=13 N/mm2；

ν=0.677ql4/(100EI)=0.369 mm≤[ν]=l/250=1.2 mm(其中q=q1=15.55 kN/m)。

經(jīng)計(jì)算，鋼模面板強(qiáng)度、剛度滿(mǎn)足施工要求。

2) 托梁材料計(jì)算

托梁按照集中荷載作用下的三跨連續(xù)梁計(jì)算；托梁采用：鋼管(雙鋼管):Ф48×3.5；W=10.16 cm3；I=24.38 cm4。

P取縱向板底支撐傳遞力P集中荷載=5.808 kN;

Mmax= 0.502 kN·m ；

Vmax= 0.128 mm<500/150=3.33mm；

σ=49.406 N/mm2<[f]=205 N/mm2。

托梁的抗壓強(qiáng)度、撓度,滿(mǎn)足要求。

4 模板系統(tǒng)施工

4.1 標(biāo)準(zhǔn)段輸水廊道模板安裝

廊道采用倒角模板+大模板+簡(jiǎn)易頂模臺(tái)車(chē)安裝。先安裝固定好底部倒角模板，再安裝固定大模板，大模板采用斜拉固定?；炷翝仓链竽０屙敽螅鸪竽０搴笤侔惭b頂模臺(tái)車(chē)。在輸水廊道底部安裝行走軌道，軌道位置如圖9所示。

圖9 臺(tái)車(chē)軌道位置示意(單位：mm)

安裝臺(tái)車(chē)，在軌道安裝完畢后在輸水廊道內(nèi)進(jìn)行組裝。組裝過(guò)程中先臺(tái)車(chē)支撐架體及調(diào)校，后安裝臺(tái)車(chē)頂部模板。拼裝完畢后，通過(guò)液壓系統(tǒng)頂升臺(tái)車(chē)至設(shè)計(jì)高程，后將兩側(cè)模板頂開(kāi)至已澆筑混凝土邊。安裝完畢后臺(tái)車(chē)如圖10所示。

廊道頂部模板時(shí)，先將臺(tái)車(chē)頂部倒角處模板松動(dòng)，離開(kāi)混凝土面2～3 cm(見(jiàn)圖11)，再調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)下降支撐架體30 cm(見(jiàn)圖12)，即可脫離混凝土面，通過(guò)軌道行走移動(dòng)至下一工作面。

圖12 脫離臺(tái)車(chē)頂部模板示意

4.2 異形段輸水廊道模板安裝

型鋼模板，側(cè)模內(nèi)楞采用Φ48×3.5鋼管間距為300 mm布置，主楞采用Φ48×3.5鋼管間距為750 mm布置。頂模搭設(shè)鋼管腳手架支撐，排距為0.50 m，縱距為0.50 m；步距為1.50 m；空箱頂木模底部通鋪80 m×80 m方木@300布置，托梁采用48Ф雙鋼管。

4.3 模板系統(tǒng)拆除

當(dāng)混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度或已達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度時(shí)，如需提前拆?；虺惺懿糠殖O(shè)計(jì)荷載時(shí)，必須經(jīng)過(guò)計(jì)算和技術(shù)主管確認(rèn)其強(qiáng)度能足夠承受此荷載后，方可拆除。若在未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以前，需在結(jié)構(gòu)上加置施工荷載時(shí)，應(yīng)另行核算，強(qiáng)度不足時(shí)，應(yīng)加設(shè)臨時(shí)支撐。大體積混凝土的拆模時(shí)間除應(yīng)滿(mǎn)足混凝土強(qiáng)度要求外，還應(yīng)使混凝土內(nèi)外溫差降低至25℃以下時(shí)方可拆模。否則應(yīng)采取有效措施防止產(chǎn)生溫度裂縫。拆模的順序可采取先支的后拆、后支的先拆、先拆非承重模板、后拆承重模板，并應(yīng)從上而下進(jìn)行拆除。拆下的模板不得拋扔，應(yīng)按指定地點(diǎn)堆放。

4.4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1) 模板拼裝

防止相鄰鋼模板之間(模板與下層混凝土之間)拼縫不嚴(yán)、錯(cuò)臺(tái)過(guò)大。模板拼縫之間采用雙面膠或海綿橡膠堵縫，模板下部的縫隙應(yīng)用水泥砂漿等塞嚴(yán)，模板使用前，加強(qiáng)模板的維修，每個(gè)工程完工后，應(yīng)對(duì)模板檢修一次，板面有缺陷時(shí)，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行修理，嚴(yán)重的應(yīng)更換板面鋼板。嚴(yán)格按規(guī)范要求對(duì)模板拼縫及錯(cuò)臺(tái)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收。

2) 模板安裝過(guò)程控制

支模過(guò)程中要反復(fù)用線(xiàn)墜靠吊。先安裝正面大模，通過(guò)對(duì)拉型鋼及預(yù)埋錐形螺栓調(diào)整，用線(xiàn)墜靠吊垂直后再安裝反面大模，然后在反面模板外側(cè)用線(xiàn)墜校核，最后用對(duì)拉型鋼固定正、反大模，并隨著用線(xiàn)墜校核其垂直度，并注意檢查預(yù)埋錐形螺栓是否擰緊。支模完畢經(jīng)校正后如遇有較大沖撞，應(yīng)重新復(fù)核校正，日久失修變形嚴(yán)重的大模板不得繼續(xù)使用，應(yīng)由工廠進(jìn)行修理?；炷翝仓^(guò)程中，須派專(zhuān)人監(jiān)控模板的緊固情況，做到隨時(shí)發(fā)現(xiàn)情況，隨時(shí)處理。

3) 模板拆除

堅(jiān)持墻體混凝土強(qiáng)度達(dá)到期2.5 MPa后才能拆模的規(guī)定，清理大模板和涂刷隔離劑必須認(rèn)真，要有專(zhuān)人檢查驗(yàn)收，不合格的要重機(jī)關(guān)報(bào)清理刷涂，應(yīng)留有周轉(zhuǎn)備用的洞口模板，以造當(dāng)延遲洞口模板拆除的時(shí)間，宜采用可伸縮的洞口模板。禁止用大錘敲擊模板，以防損傷混凝土棱角。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)使用本技術(shù),提高了施工效率,北江(曲江烏石至三水河口)航道擴(kuò)能升級(jí)工程白石窯樞紐船閘工程節(jié)約成本約為49.8萬(wàn),節(jié)省工期為61 d。船閘工程閘室分散式廊道施工,采用倒角模板+大模板+簡(jiǎn)易移動(dòng)式模板支架方式。本方案優(yōu)化,更注重節(jié)約工期,質(zhì)量易于控制,縮短了施工工期,提高了周轉(zhuǎn)使用效率,降低施工成本。一定程度上促進(jìn)了廊道移動(dòng)模板支架系統(tǒng)在水運(yùn)工程領(lǐng)域的發(fā)展,社會(huì)效益顯著。