淺談長距離輸水箱涵高效施工關鍵技術

【摘要】南水北調保定市2段箱涵混凝土結構分三層施工，在輸水箱涵施工過程中，通過對箱涵組合鋼模板的應用、側墻模板的高效吊裝移動、頂板模板的支撐與移動、混凝土垂直入倉及底板止水帶加固限位方法進行綜合研究，實現(xiàn)輸水箱涵的高效施工和精致建造，促進平原地區(qū)大型輸水箱涵工程機械化施工技術的發(fā)展。

【關鍵詞】南水北調；長距離；輸水箱涵；高效施工

1、工程概況

保定市2段有壓箱涵段總長15.085km，為一聯(lián)3孔4.4m×4.4m的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，箱涵頂板厚0.55m，底板厚0.65m，邊墻寬0.55m，中墻寬0.45m，結構混凝土強度等級采用C30W6F150。輸水規(guī)模：設計流量50m3/s，加大流量60m3/s。

2、研究應用背景

2.1 南水北調是重大民生工程，工程建設意義重大。若采用普通鋼模板散支散拼進行箱涵施工，既不能滿足模板周轉頻次要求，箱涵混凝土的施工質量也會因模板使用中的變形、磨損等受到影響，而且散支散拼施工大大降低了模板的周轉速度，制約了工程施工進度，使工程建設成本大幅增加。

2.2 箱涵側墻和頂板模板若采用散支散拼的方式進行施工，每節(jié)箱涵側墻和頂板施工完成后，需投入大量的人力進行模板拼裝、拆除和移動，施工成本高、進度慢；若拼裝成大塊組合鋼模板后用吊車吊裝移動，側墻模板需投入大量的吊裝設備完成模板的吊裝移動，施工成本高，但頂板混凝土澆筑完成后無法采用吊車實現(xiàn)高效吊裝施工。

2.3 箱涵混凝土垂直入倉施工若采用龍門有軌移動式皮帶機，施工成本高、時間長、難度大，而且對混凝土配合比、粗細骨料的粒徑和級配、水泥用量、混凝土坍落度有一定要求，不能較好的保證工程的實體質量；若采用混凝土泵車進行施工，則成本太高，施工措施不夠經濟合理。

2.4 在輸水箱涵底板橡膠止水帶和模板安裝過程中，橡膠止水帶很難固定牢固，而在混凝土澆筑過程中，橡膠止水帶上部模板容易出現(xiàn)漲模偏移，橡膠止水帶隨模板一起發(fā)生移位，使橡膠止水帶“牛鼻子”產生位移，影響橡膠止水帶的密封質量，箱涵接縫處存在滲漏水的隱患。

3、主要技術研究及創(chuàng)新亮點分析

3.1加厚組合鋼模板的應用。保定2段輸水箱涵配置的每套組合鋼模板需周轉約67次，周轉次數已超過國家標準，故在鋼模板加工制作時將面板和肋板均由2.75㎜增加至4.0㎜，有效防止了模板周轉對鋼模板變形的影響，同時增加了模板的周轉頻次。

3.2 箱涵側墻模板吊裝高效移動技術研究。首節(jié)箱涵側墻模板拆除前，用吊車將制作完成的箱涵側墻模板吊裝移動運模臺車吊至施工部位，分塊側墻模板與墻體分離后，手動葫蘆將分塊側墻模板懸掛在運模臺車頂部橫梁兩端，輔以人工推動攜帶分塊側墻模板的運模臺車前行至分節(jié)箱涵側墻模板安裝位置進行下一節(jié)箱涵側墻的模板安裝。發(fā)明的“一種箱涵側墻模板吊裝移動運模臺車”提高了模板的周轉速度，減少了在下一節(jié)箱涵側墻混凝土施工前的模板拼裝和吊裝移動工作量，實現(xiàn)側墻模板分塊整體移動，降低了施工成本。

3.3 箱涵頂板模板安全快速施工技術研究。首節(jié)箱涵頂板混凝土施工前，用吊車將制作完成的頂板模板施工裝置吊至施工部位，拼裝完成的頂板模板分塊吊至頂托上，以頂板模板施工裝置為支撐，將頂板分塊組合鋼模板連接成整體。箱涵頂板混凝土澆筑施工時，旋緊頂托，可起到支撐頂板模板的作用，混凝土脫模時，懸松頂托，頂板模板通過自重自行與混凝土脫離；輔以人工推動攜帶頂板模板的箱涵頂板模板施工裝置前行至分節(jié)箱涵頂板模板安裝位置進行下一節(jié)箱涵頂板模板的安裝。發(fā)明的“輸水箱涵頂板模板施工裝置”，實現(xiàn)了頂板混凝土澆筑時頂板模板的支撐和拆模后模板的移動，提高了組合頂板模板支撐的可靠性、吊裝移動的施工效率和安全性。

3.4 混凝土垂直入倉方式的創(chuàng)新研究。通過研發(fā)牽引式膠帶機，革新傳統(tǒng)混凝土垂直入倉方式，實現(xiàn)輸水箱涵混凝土高效施工。采用牽引式膠帶機進行箱涵混凝土垂直入倉施工，澆筑速度可通過喂料速度和皮帶機轉速進行控制，且輸送的混凝土一般采用常態(tài)混凝土，混凝土中的水灰比、粗骨料粒徑、砂率等參數允許一定波動區(qū)間，在保證混凝土澆筑速度的同時，還能有效保證成型輸水箱涵實體強度。

3.5 箱涵底板止水帶加固限位技術研究。通過設置的加固限位裝置，配合斜撐、固定管、地錨和固定卡中的一種或多種組合，以較低的成本確保底板橡膠止水帶固定牢固，保證箱涵底板實體質量，減少了因橡膠止水帶偏移而進行的修復和糾偏等措施，節(jié)省了工程施工成本，保證了橡膠止水帶的防滲漏作用。

4、實施效果

4.1 箱涵側墻模板吊裝移動運模臺車的成功應用，減少了勞動力的投入和吊裝設備的使用，加快了箱涵側墻模板的安拆和周轉進度；箱涵頂板模板施工裝置的成功應用，確保了箱涵頂板模板的支撐和混凝土施工的安全，減少箱涵頂板模板的拆除、移動等工作量；牽引式膠帶機的研制，節(jié)省了混凝土垂直入倉設備的購置、維護等成本，加快了工程整體施工進度，確保了工程的順利履約，為南水北調中線干線工程的如期通水奠定了堅實的基礎，創(chuàng)造了顯著的經濟、社會和環(huán)保效益。

4.2 施工期安全監(jiān)測成果分析。保定市2段工程內有27個監(jiān)測斷面，根據安全監(jiān)測報告顯示：箱涵建設期和運行期狀態(tài)基本正常，變化過程線相對平緩、數據變化情況符合施工期一般變化規(guī)律，監(jiān)測資料所反映的建筑物狀態(tài)與施工期特性相吻合。

4.3 變形縫水密性實驗效果分析。通過對本標段6個特殊部位的箱涵變形縫進行水密性檢驗，所檢驗變形縫全部合格。

5、成果應用前景

通過本技術研究，形成了大型輸水箱涵模板、混凝土澆筑及底板止水高效施工成套技術，使各工序銜接更加緊湊、合理，優(yōu)質、高效的完成了輸水箱涵建造任務，為公司順利履約和南水北調中線干線的如期通水奠定了堅實基礎，提升了公司的行業(yè)影響力和市場競爭力，經濟、社會、環(huán)保效益顯著。

本技術研究形成了多項專利技術，關鍵技術達到國內領先水平，并將成果推廣應用于公司承建的多個工程項目，促進了長距離輸水箱涵施工技術的發(fā)展。隨著南水北調工程建設的深入，在后續(xù)的南水北調西線或其他類似輸水工程建設施工中進行廣泛推廣應用。