坡老寨3#渡槽工程施工技術(shù)

劉國中

(貴州省水利投資集團(tuán)有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550001)

0 引言

坡老寨3#渡槽工程屬于貴州省黃家灣水利樞紐工程水宗、水塘支渠工程的重要組成部分，工程屬于4級(jí)建筑，按照10年一遇洪水位設(shè)計(jì)圍堰和支撐系統(tǒng)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年。為盡可能保證坡老寨3#渡槽工程施工質(zhì)量，科學(xué)應(yīng)用渡槽施工技術(shù)，因此文章圍繞該課題開展具體研究。

1 工程概況

位于紫云縣格凸河鎮(zhèn)沙鍋村坡老寨組的坡老寨3#渡槽設(shè)計(jì)流量、加大流量分別為0.92 m3/s、1.16 m3/s，渡槽糙率、縱向坡度、漸變段糙率分別為0.02、1/1 500、0.02，采用雙跨的連續(xù)拱跨式設(shè)計(jì)，屬于貴州省黃家灣水利樞紐工程水宗、水塘支渠工程的重要組成部分。渡槽進(jìn)口地形、出口地形坡度分別為15°～25°、20°～30°，進(jìn)口存在順向坡的圍巖走向，出口存在逆向坡的圍巖走向，存在穩(wěn)定的自然坡體。第四系覆蓋層廣布于沿線，殘坡積黏土夾碎石存在于岸坡，2～5 m的沖洪積沙礫石層存在于河床，三疊系中統(tǒng)邊陽組的泥巖、砂巖為下伏基巖，巖層產(chǎn)狀180°～220°∠40°～60°，弱風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層厚度分別為5～7 m、4～6 m。坡老寨3#渡槽共28跨，U型槽殼，全長、槽身高、槽身寬分別為237、2.20、2.60 m，設(shè)有27排排架柱與雙拱(70.28 m跨徑)，采用板拱的拱圈，寬度、厚度分別為3.60 m、1.50 m，拱上分布有4#～20#排架。采用板式的拱外排架基礎(chǔ)，長、高(兩層)、寬分別為2.70、1.40、4.60 m，鋼筋混凝土的規(guī)格為C25，排架采用相同規(guī)格，其斷面尺寸為0.70 m×0.50 m，最高的12#排架為16.38 m。拱圈的鋼筋混凝土規(guī)格為C30，斷面尺寸為3.60 m×1.50 m，矢高14.06 m。1#、2#拱座長、寬、高分別為7.00、5.00、6.70 m，鋼筋混凝土的規(guī)格為C25。中墩采用C25的鋼筋混凝土，高度、平面尺寸分別為12.00 m、7.85 m×7.00 m，工程采用固結(jié)灌漿處理渡槽基礎(chǔ)。

工程施工主要涉及臨時(shí)施工用房、施工道路、橫跨通道、水平垂直運(yùn)輸、臨時(shí)工程、渡槽支撐系統(tǒng)、拱圈與渡槽支撐系統(tǒng)拆除、安全防護(hù)、拱圈沙袋預(yù)壓、槽殼沙袋預(yù)壓、定型鋼模板、預(yù)埋Ф50PVC管及鋼筋等內(nèi)容，文章將圍繞此工程中渡槽施工技術(shù)應(yīng)用重點(diǎn)開展深入探討，圖1為坡老寨3#渡槽縱剖面圖。

2 坡老寨3#渡槽工程施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 地基開挖及灌漿工程施工要點(diǎn)

開挖區(qū)原始地面在施工前由四方人員進(jìn)行測(cè)量，擋水圍堰修建于中墩靠河道一側(cè)。采用塑料薄膜與黏土相結(jié)合形成圍堰的防滲體，黏土為主要回填料，需保證黏土和防滲薄膜在回填時(shí)同時(shí)上升，每層按照40 cm進(jìn)行填土，碾壓密實(shí)采用挖掘機(jī)，編織袋護(hù)坡用于圍堰內(nèi)外側(cè)，2 m高干塊防沖設(shè)置于河道側(cè)邊坡。施工過程中的基坑積水由1臺(tái)4寸污水泵處理，挖掘機(jī)在靠近中墩基礎(chǔ)邊沿下挖小基坑2個(gè)，用于地下水、積水、浸水的收集，結(jié)構(gòu)線外需要挖出一條散水小溝。放坡開挖嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖尺寸開展，依次完成基礎(chǔ)開挖、基礎(chǔ)處理、排架基礎(chǔ)開挖，開挖面的護(hù)面保護(hù)通過設(shè)置護(hù)面保護(hù)。渡槽基礎(chǔ)的固結(jié)灌漿施工需要在壓重混凝土完成后開展，選擇Ф50鉆的鉆頭，完成鉆孔后進(jìn)行PVC管安裝，梅花型設(shè)置30 cm間距的注漿孔，鉆Ф10 mm孔于地下段管身，端頭封口保護(hù)，完成扎鋼筋澆筑拱座混凝土后即可開展固結(jié)灌漿施工。采用普通硅酸鹽水泥，具體基于孔內(nèi)循環(huán)法進(jìn)行施工，全孔一次鉆灌，灌漿壓力控制為0.10 MPa(Ⅰ序孔)、0.20 MPa(Ⅱ序孔)，同時(shí)需考慮承壓水頭影響，為保證灌漿質(zhì)量，灌漿壓力需適當(dāng)提高，灌區(qū)地質(zhì)條件、吸漿率、透水率帶來的影響也需要得到重視。需安裝壓力表于孔口回漿管上，并裝設(shè)皮囊式乳漿防止器于其下。

圖1 坡老寨3#渡槽縱剖面圖

2.2 拱圈施工要點(diǎn)

拱圈段為坡老寨3#渡槽的重點(diǎn)，拱圈施工需開展重點(diǎn)分析，由于工程跨公路、跨河，導(dǎo)流解決采用鋼筒與貝雷架，起拱線與貝雷架頂部水平，碗扣式滿堂腳手架方案用于以上和其余段施工。選擇Ф450鋼筒樁單排3根用于貝雷架支點(diǎn)，受力基墩選擇C20鋼筋混凝土基礎(chǔ)，同時(shí)采用臺(tái)階型的其余段基礎(chǔ)。拱圈施工存在最大9.37 cm的預(yù)拱度，設(shè)計(jì)提供預(yù)拱度、彈性變形、受載后支架基礎(chǔ)的非彈性不沉分別為7 cm、5 mm、9.37 mm。按照11段6序開展施工設(shè)計(jì)單拱肋澆筑，4個(gè)間隔槽設(shè)置于每跨拱肋，后序段混凝土澆筑前需要人工鑿毛處理接觸面，具體施工需按照20%內(nèi)控制4段混凝土澆筑量偏差。封拱在15℃～20℃溫度下開展，需保證達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的渡槽拱圈混凝土，選擇C35細(xì)石混凝土，加入氧化鈣類的微膨脹劑。存在80%以上相鄰段混凝土強(qiáng)度時(shí)可開展頂部間隔槽的施工，下部間隔槽在完成全段混凝土澆筑的1個(gè)月后進(jìn)行施工。由于坡老寨3#渡槽板拱承載能力遠(yuǎn)大于干河渡槽肋拱，存在90%以上的封拱混凝土強(qiáng)度后，即可將下部支撐系統(tǒng)拆除。采用分段預(yù)壓進(jìn)行渡槽板拱預(yù)壓施工，按施工荷載上部槽殼預(yù)壓8跨，采用水作為預(yù)壓材料，需按照混凝土澆筑的先后順序開展預(yù)壓、混凝土澆筑、支撐系統(tǒng)拆除、上部加載施工。

2.3 排架、槽殼施工要點(diǎn)

基于6段定型鋼模開展4 m高的拱上排架支撐模板安裝，聯(lián)系梁以上0.42 m處設(shè)置每一澆筑段施工縫。在向下1.46 m的排架蓋梁處軸線位置設(shè)置槽殼支撐系統(tǒng)，長700 mm的Ф50 PVC管縱向預(yù)埋1根，抗滑支點(diǎn)采用插入的Ф48鋼錠，槽殼支撐支點(diǎn)具體設(shè)計(jì)如圖2所示。具體施工過程需要做好安全技術(shù)交底，搭設(shè)架體的扣件、鋼管等材料需要提前準(zhǔn)備好，支撐安全保障也需要在搭設(shè)前準(zhǔn)備好。

圖2 槽殼支撐支點(diǎn)設(shè)計(jì)示意圖

2.4 支撐系統(tǒng)施工要點(diǎn)

工程基于碗扣式腳手作為項(xiàng)目腳手架，剪刀采用鋼管架。在具體的拱圈施工過程中，由于存在兩跨拱圈，分別跨河與省道，為解決導(dǎo)流和施工交通，跨河段設(shè)置貝雷架，8排共48 m，貝雷架支點(diǎn)豎向支撐采用8 mm壁厚的3根Ф450鋼筒，伸入河床6 m，高度約6 m。貝雷架基礎(chǔ)采用2根56 a工字鋼，設(shè)置于鋼筒上部，設(shè)11排單跨貝雷架，橫向設(shè)16#工字鋼于上部；跨公路段通道設(shè)計(jì)中的主要支撐高度、長度分別為5.80、6.00 m，同時(shí)設(shè)置2 m延長防護(hù)棚于進(jìn)出口。兩側(cè)豎向支撐采用8 mm壁厚的3根Ф600鋼筒，現(xiàn)澆鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)(C20)設(shè)置于鋼筒下部，具體設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 跨公路段通道設(shè)計(jì)示意圖

排架施工基于井字型搭設(shè)的腳手架作為支持系統(tǒng)，采用雙層腳手架，四面設(shè)拋撐，Ф16插筋在背部預(yù)留，4個(gè)支點(diǎn)預(yù)埋于距排架1.20 m處，具體如圖4所示。排架施工需要以到達(dá)50%拱圈封拱設(shè)計(jì)強(qiáng)度為依據(jù)，高度較小的拱上中部3跨支撐采用滿堂腳手架。

2.5 鋼筋、模板施工要點(diǎn)

渡槽中墩右側(cè)設(shè)置鋼筋加工場(chǎng)，運(yùn)輸采用塔吊。鋼筋需要在使用前分批開展機(jī)械性能試驗(yàn)，具體施工需保證冷拉鋼筋不用于結(jié)構(gòu)非預(yù)應(yīng)力混凝土中。鋼筋加工與安裝需以平直、表面潔凈無損、符合施工圖紙要求為規(guī)范，人工安裝所有結(jié)構(gòu)鋼筋，采用40 d的鋼筋錨固長度，焊接接頭，需存在最短5 d的雙面焊搭接長度以及最小10 d的單面焊搭接長度。模板與鋼筋間設(shè)置強(qiáng)度需不小于混凝土墊塊的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，鋼筋架立位置在施工過程中的經(jīng)常性檢查和變形校正也不容忽視；基礎(chǔ)混凝土模板施工基于標(biāo)準(zhǔn)鋼模進(jìn)行，采用膠合的拱座模板，鋼管架固定木枋外水平向模板。采用膠合板的底面和兩側(cè)模板作為板拱模板，一次安裝。木模板用于板拱背部，采用定型模板進(jìn)行排架模板施工，采用廠家加工的槽殼內(nèi)外模。

圖4 排架支撐系統(tǒng)示意圖

2.6 混凝土、止水施工要點(diǎn)

混凝土施工設(shè)置混凝土攪拌站于渡槽第一跨左側(cè)，采用2.30～2.80細(xì)度模數(shù)的中砂，以及現(xiàn)場(chǎng)罐裝存放的通用硅酸鹽散裝水泥，強(qiáng)度為4.25 MPa，靠河邊打井抽取施工用水，水膠比取0.55，基礎(chǔ)、拱圈的混凝土坍落度控制為50～90 mm，排架、槽殼控制為100～150 mm。以拱圈混凝土施工為例，采用二級(jí)配混凝土施工，需分段澆筑混凝土，并基于5 cm控制封拱混凝土坍落度，各接觸面的鑿毛處理與素水泥純漿涂刷不容忽視。需同步、對(duì)稱、均勻上升開展兩跨澆筑，規(guī)避失穩(wěn)等問題，左右兩節(jié)段混凝土需基于15%內(nèi)控制澆筑重量偏差；止水安裝選擇橡膠止水帶作為止水材料，選擇聚乙烯閉孔泡沫板為填縫材料，需做好材料的質(zhì)量檢查工作，具體施工中聚乙烯閉孔泡沫板用于填塞止水帶下部，60 mm厚泡沫板在迎水面固定于內(nèi)模外側(cè)，采用螺栓固定，基礎(chǔ)面需在安裝前清理干凈，隨后進(jìn)行橡膠帶固定，覆蓋保護(hù)采用瀝青砂漿，需保證填實(shí)抹平質(zhì)量。

3 結(jié)論

綜上所述，渡槽施工技術(shù)的應(yīng)用需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，文中涉及的拱圈施工、排架與槽殼施工等內(nèi)容，則直觀展示了渡槽施工技術(shù)的應(yīng)用路徑。為更好地服務(wù)于水利工程建設(shè)，渡槽施工技術(shù)的應(yīng)用還需要關(guān)注施工安全管理的強(qiáng)化、防洪度汛保證措施的優(yōu)選、原河床保護(hù)工作的開展。