多孔水閘上部結構施工技術

摘要：由于六安城南節制閘閘室上部結構復雜、施工難度大且工期緊張，原設計方案無法適用于現場實際情況，需制定一種合理可靠的施工方案。根據現場施工條件，提出排架墻采用20a槽鋼搭設平臺，平臺上部搭設滿堂腳手架，待排架墻施工完成后，啟閉機平臺采用16排上承式單層貝雷橋搭設平臺，上部搭設滿堂腳手架。結果表明：該方案施工影響小、轉序作業快且節省投資。研究成果可為其他類似工程施工提供借鑒。

關鍵詞：多孔水閘； 上部結構； 施工方案； 六安城南節制閘

中圖法分類號：TV66；TV52

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S1.009

文章編號：1006-0081（2024）S1-0027-04

1 工程概況

六安城南節制閘位于六安城區段淠河干流，是打造“水城六安”的城市梯級蓄水工程，軸線總長1 386 m，由36孔節制閘、分流島、左右岸連接堤、河道護坡、管理樓及景觀工程組成，采用閘橋合建方案，為Ⅲ等中型工程，設計防洪標準50 a一遇，設計行洪流量6 940 m3/s，工程蓄水量約3 300萬m3。

閘室段總長632.14 m，兩孔一聯，單孔凈寬15 m，由閘室、公路橋和上部結構組成。上部結構包括排架墻和啟閉機房，邊墩排架墻厚度0.75 m，中墩排架墻厚度0.8 m，排架墻順水流長度5.2 m，設1.9 m×2.3 m檢修孔；啟閉機平臺總寬8.6 m，設2根0.80 m×1.85 m型鋼混凝土復合截面主梁，兩孔一聯布置在排架墻上，單跨長度35.1 m，工程典型剖面見圖1。

工程于2020年9月開工建設，2021年6月實現閘室通水，2021年11月全面開啟上部結構施工。

2 原始方案

2.1 初步設計

上部結構施工時閘室已通水，在初步設計中對上部結構進行了施工組織設計。閘孔上游采用檢修閘門擋水，下游在閘底板上填筑小圍堰用于擋水，防洪標準采用5 a一遇，采用編織袋裝土填筑、土工膜防滲，小圍堰頂寬2.0 m，高2.5 m，邊坡1∶1.5，閘孔排水完成后搭設滿堂腳手架開展上部結構施工。

2.2 存在的問題

（1） 安全問題。由于閘室已通水，該方案需要施工作業人員進入到閘孔施工子圍堰、搭拆腳手架等，對施工人員安全造成隱患。

（2） 腳手架搭設。閘底板搭設腳手架最大高度達22.35 m，受施工場地限制，腳手架可搭設寬度約6.8 m，高寬比約3.3，不滿足GB 55023-2022《施工腳手架通用規范》中支撐腳手架獨立架體高寬比不應大于3的要求。此外，受上下游2道檢修便橋的影響，施工不便。

（3） 子圍堰施工。按照閘底板32.5 m高程填筑子圍堰，圍堰底寬為9.5 m，閘孔現有空間已無法布置，需向下游消力池段平移，消力池水深大于4.0 m，且閘室下游緊鄰消力池斜坡段，平移后面臨的施工難度陡增。

（4） 工期問題。如采用初設方案，子圍堰施工和腳手架安拆需投入大量人力物力，不利于節省投資。工程閘孔數量多、工期緊，且考慮到閘室過流安全問題，轉序慢、無法開展多作業面同時施工，對工期影響較大。

針對以上問題，原始施工設計方案不適用于工程實際，急需謀劃合理可行的施工方案。

3 排架墻施工方案

3.1 腳手架搭設

在排架墻左右兩側檢修橋上各鋪設3根20a槽鋼，間距0.9 m，單根槽鋼長8.18 m，見圖2（a）。槽鋼鋪設用水泥砂漿找平，槽鋼與檢修橋上的鋼筋焊接形成整體以增強穩定性。槽鋼安裝完成后，表面滿鋪木板形成平臺保障施工安全。

腳手架為盤扣式，外觀搭設尺寸6.9 m×5.4 m×9.6 m（長×寬×高），排架墻兩側各3排，兩端各1排，橫距1.2 m，縱距0.9 m，第一層水平桿距地面0.25 m，其上每層水平桿間距1.5 m，見圖2（b）。

架體整體底層、頂層均設置豎向斜桿，架體內部每隔5跨由底至頂在水平、垂向均設置斜桿或剪刀撐。腳手架頂部搭設1.5 m安全高度，作業平臺滿鋪。

3.2 腳手架驗算

對排架墻腳手架搭設方案進行驗算，見表1～2，計算結果均符合規范要求，腳手架穩定可靠。

3.3 懸挑槽鋼驗算

槽鋼型號為20a工字鋼，根據方案布置，槽鋼上游側最大懸挑距離為1.25 m。如表3所示，經驗算，各項指標均符合規范要求，布置方案穩定可靠。

4 啟閉機平臺貝雷橋施工方案

啟閉機平臺施工時閘室已過流，單孔啟閉機平臺施工總重量達340 t，單跨長17.51 m，需要搭設一個穩定可靠且轉序作業快的施工平臺。從費用節省、轉序作業快和施工影響小的角度考慮，提出貝雷橋+22a工字鋼+木板組成的施工平臺搭設方案，其中貝雷片為“321型”裝配式貝雷片，可實現快速組裝拆解。

4.1 貝雷橋平臺

兩端閘墩頂各布置3根40a工字鋼，3根工字鋼并排放置并點焊為一整體，使用膨脹螺栓固定于閘墩作為貝雷橋搭設的基礎。單個閘孔由兩組共16排貝雷片組成，詳細布置見表4。

在上游橋面將第①組、第②組貝雷片組裝完成后吊入閘孔安裝，貝雷橋上布置22a工字鋼，共18根，單根長9.4 m，間距0.9 m；在KZL1梁下部由13根1.5 m長和4根5.7 m長工字鋼進行加密，通過卡板將貝雷片與工字鋼連接，工字鋼頂部滿鋪木板作為施工平臺，見圖3。

4.2 腳手架搭設

（1） 立桿。底部放置底托，間距為0.6 m×0.9 m（長×寬），KZL1梁下加密為0.6 m×0.6 m（長×寬），立桿長度以2.5 m和1.0 m為主。

（2） 水平桿。第1層水平桿距地面0.25 m，其上每層間距1.5 m，頂層步距為0.5 m或1.0 m。每隔三步高、五跨間設置一處連墻桿。

（3） 斜桿。架體底層至頂層均設置豎向斜桿，架體內部每隔5跨底層至頂層縱、橫向均設置豎向斜桿或剪刀撐，頂層設置水平斜桿或剪刀撐［1-2］。

（4） 作業層。滿鋪木板，外側滿掛密目安全網并按規范設置防護網，橋面布置2 m×2 m×12 m（長×寬×高）安全梯籠，供人員上下使用。

4.3 貝雷橋及腳手架驗算

根據《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》［3］對貝雷橋進行計算。經計算，貝雷橋強度滿足相關要求，計算結果如表5所示。

腳手架驗算參數及結果如表6～7所示。計算結果均符合規范要求，腳手架穩定可靠。

4.4 預壓試驗

啟閉機平臺施工荷載為304 t，預壓荷載按照0→200 t→300 t→334 t三級加載，預壓材料為90 cm×90 cm×110 cm的沙袋，單個質量1.2 t。在閘室第1孔進行預壓試驗，閘孔上、中、下游布置15個監測點用于檢測沉降，預壓試驗歷時8 d，累計沉降值見表8。

根據表8監測結果，由累計最大沉降量fmax可計算得出模板起拱值G。

式中：l為平距，m；L為跨距，L=17.55 m。單孔起拱值G計算結果見表9。

5 現場施工

5.1 施工周期

上部結構施工從2021年11月初開始，至2022年9月中旬全部結束，由兩個班組采取流水作業同時施工，排架墻和啟閉機平臺穿插進行，現場共配備4聯（8孔）貝雷橋，單聯排架墻施工周期為15 d，啟閉機平臺施工周期為45 d。

5.2 排架墻施工

排架墻高9.1 m，分兩倉澆筑，第一層高3.8 m，第二層高5.3 m。混凝土水平運輸采用8 m3混凝土罐車，由布置于公路橋的HBT80汽車泵入倉，采用平鋪法澆筑，每層厚度50 cm，澆筑速度不大于0.5 m/h。

5.3 啟閉機平臺施工

啟閉機平臺底板厚0.15 m，底部由2根型鋼梁主梁和其他次梁支撐。型鋼使用兩臺50 t吊機吊入模板并固定，混凝土水平運輸采用8 m3混凝土罐車，由布置于公路橋的HBT80汽車泵入倉。澆筑時由低到高、由中間向兩側澆筑，隨澆隨振，確保鋼筋密集處振搗到位，澆筑完成后及時覆蓋薄膜灑水養護。

6 結 語

六安城南節制閘工程閘孔跨度大、數量多，由于上部結構施工時閘孔已過流，成功應用貝雷橋、工字鋼等搭設施工平臺的方案，保障了施工安全，為以后類似工程施工提供了可靠的施工經驗。貝雷橋作為一種極為簡易、可靠、廉價的施工措施，不但可節省工程造價，還能實現轉序作業快、施工影響小的綜合效益。

參考文獻：

［1］ 宋蘭祿.盤扣腳手架施工安全措施研究［J］.建材與裝飾，2016（11）：37-39.

［2］ 駱金泉.淺談大面積輪扣式腳手架施工技術［J］.建筑工程技術與設計，2016（13）：85.

［3］ 黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊［M］.北京：人民交通出版社，2004.