廖坊灌區二分干渠現澆法渡槽槽身施工問題探討

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工程中較常應用的水工建筑物，其下部結構大多為孔樁排架基礎或鋼筋混凝土板式基礎，槽身大多采用拱肋、板拱及梁式支承結構，施工工法大多根據渡槽結構尺寸、型式、重量、吊裝設備、地形地貌及施工環境、施工進度要求等加以確定，通常采用預制吊裝、預制吊裝結合現澆、整體現澆等施工技術。

1 工程概況

廖坊灌區位于撫河中游兩岸，東岸灌區位于蘆河、瑯琚水、東鄉河的中下游，西岸灌區位于夢港河的中下游，灌溉面積3.35萬hm2，灌區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。因設計調整渠道護坡方案，設計新增分水閘、節水閘、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 模板選型設計

2.1 支承系統確定

在該灌區下幕塘渡槽現澆施工過程中，支模結構的合理性與整個渡槽施工質量直接相關。施工開始前必須結合施工方案設計及現場結構，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。通過比較發現，滿堂支撐架支模方式較為傳統，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、支模費用高的技術劣勢；高架跨大直徑圓管柱+低跨滿堂支架支模方案能根據施工現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，該灌區下幕塘渡槽現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結構系統，并使槽身內外模自成系統。采用平面和空間桿件有限元技術[1]進行模板鋼結構設計及內力計算，并借助CAD系統繪制設計圖，確保結構設計的可靠性及構件加工精度。

在初設階段，外模按照橫縱向分縫式結構設計，所需背撐材料多，經濟性無法保證，且機械利用率不高。通過分縫空間桁架結構進行外模定型，單塊外模板設計寬度3.0m，通過三榀桁架背撐，總設計高度6.92m，單塊重量最大達4.1t。在鋼桁架設計時，應在確保桁架結構可靠的基礎上，結合各桿件內力進行型式優選；在支撐結構上直接安裝外模，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，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澆槽身全部位于排架頂部，常規滿堂支架搭設既需要大量鋼管，又必須全面處理搭設區域地基，避免因支架發生不均勻沉降而引發底模形變。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，并在平臺上搭設4.0m高的滿堂支架，完成底模支撐。

在相鄰排架間搭設滿堂支架時，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按照0.5m的排距和間距及0.6-0.8m的步距搭設滿堂支架。各相鄰排架間均搭設5排，將斜向剪刀撐分別設置在滿堂支架四個側面，并使通過萬向扣件與立桿連接，以形成整體性受力結構。立桿頂部必須安裝高度可調節頂托，底部必須在基礎硬化并找平后加墊尺寸5cm×10cm木枋；將[16工字鋼鋪設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尺寸10cm×10cm木枋；調整頂托上螺帽，以使工字鋼梁頂面高程與木枋位于同一平面內。

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型鋼梁安裝后還應垂直渡槽軸線向在梁上按0.6m間隔設置4.2m長的[16工字鋼；基于工字鋼結構通過碗扣式支架按0.6m的間距、排距和步距搭設底模支撐，并將專用頂托安裝于立柱頂，通過高度調節使同一斷面上立柱頂均位于相同高程面。靠近立柱頂的橫鋼管應順槽身橫斷面分別向兩側懸挑出2.0m，并基于此分別向上掛安全網、密目網，加設防護欄，并搭設雙排支架，以形成施工平臺。

圖1 下幕塘渡槽現澆槽身鋼梁布置示意圖

3.2 預壓

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

3.3 槽身模板及支座安裝

下幕塘渡槽現澆槽身底模為1.8cm厚的鋼模，側模和端模分別為預制鋼模板。按照設計要求，進行底模支撐架測放和底模、槽身外側模安裝及底板、側墻鋼筋、端部止水片安裝，此后再安裝槽身內側模及端部模板[3]。通過H型內推式裝卸限位對拉螺桿進行槽身側模、槽內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穿過錨固螺栓并旋入鋼套筒，并將密封墊圈布設在鋼套筒與座板結合面，隨后將錨固螺栓擰緊。支座就位并調平固定后在預留孔和支座底板墊層灌注高標號砂漿，砂漿硬化后將調整用墊塊拆除，再繼續通過砂漿將墊塊位置填滿。

3.4 槽身混凝土現澆

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

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埋位置。

對于非承重性的內模、端模、側模等結構應在混凝土澆筑結束3d后且強度達到其棱角和表面不因拆模而損壞狀態時方可拆模；而承重性的底模必須待混凝土澆筑結束14d且強度達80%后才能拆除。拆除槽身側墻對拉螺桿螺帽后墻體上會留下圓孔，應分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束后應用草袋覆蓋底板和內外槽壁，并由人工灑水養護至少28d。

4 結 論

綜上所述，在灌區渡槽槽身現澆施工過程中支模結構是否合理直接關系到施工質量的好壞，必須綜合考慮渡槽結構、支模材料、地形地貌及施工環境、施工進度安排等進行綜合考慮，保證所選擇支撐支模系統的科學適用性。通過計算機軟件優化模板選型，能節省施工材料，控制施工成本，廖坊灌區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進行模板鋼結構設計及內力計算，并借助CAD系統繪制設計圖，在此基礎上通過整體現澆技術，較好解決了河道地形地貌條件復雜、渡槽支撐形式多樣等施工矛盾，為該灌區其余渡槽建筑物槽身施工提供了寶貴經驗。廖坊灌區下幕塘渡槽于2019年7月通水運行，運行至今情況良好，未出現任何槽身滲漏變形、模板腐蝕等質量問題。