悬臂吊装拱式渡槽施工技术及疑难问题解决措施

姚 宇

(贵州水利投资(集团)有限责任公司，贵阳 550000)

随着国家对水利工程投资加大，贵州西部等地区的高大跨拱式渡槽施工越来越多。白鸡坡渡槽主拱圈净跨径156m，拱顶至河水位高差约125m，目前在国内水利行业属于高大跨度之一。总结该渡槽的施工技术经验可为后续类似工程建设提供可靠借鉴。

1 工程简介

黔中水利枢纽白鸡坡渡槽位于贵州省六盘水市境内，横跨三岔河谷，为拱式渡槽。渡槽全长250m，拱顶至河水位高差约125m，主拱圈净跨径156m，净矢高39m，矢跨比为1/4，拱轴线为悬链线。该渡槽为国内目前水利行业最大跨度的拱式渡槽之一。

白鸡坡渡槽主拱为单箱三室钢筋混凝土箱型拱，拱箱宽7.50m、高3.00m。采用分段预制和悬臂安装，纵向分为15节段、横向分3箱预制吊装。

2 混凝土预制梁场地布置与建设

在认真踏勘现场并充分论证的基础上，结合施工区域地形特点，本着吊装运输路径最短、混凝土施工相关工序衔接合理、尽量减少占地的原则，白鸡坡渡槽拱箱预制场设置在白鸡坡渡槽上游侧渐变段位置，长100m，宽17m。

混凝土预制梁场地分钢筋加工区、拱箱预制区、拱箱存放区、拱箱吊装区、横隔板及中腹板预制存放区、材料堆放区及看守房。为了方便混凝土梁起吊、运输，在混凝土预制梁场地内设置2个台座和1套80～5T/25～9m、可旋转360°的龙门吊装机。

3 缆索吊系统

白鸡坡渡槽拱箱安装采用缆索吊装施工，根据现场施工条件及有关计算，该缆索跨全长507m，主跨径392m，后锚端跨径进口段55m、出口段60m。设一组8根φ62(6×37S+FC)钢丝绳主索，每根钢丝绳的破断拉力为2555kN;主索上设2个天车和2个吊点，每个吊点设计吊重50t，两个吊点共能够承受100t吊重。

主塔采用贝雷钢桁架片拼装并与基础铰结，整个吊塔横向可移动，基础尺寸3m×9m×1m。进口岸主塔设在进口岸渐变段后方106.90m处，塔高12m;出口岸主塔设于出口岸渐变段后方35.10m处，塔高33m。塔架型式采用8组贝雷桁架片所组成的“一”字形(详见图1)。

扣塔安装在交界墩顶上，采用钢管桁架结构，主管采用4根325 mm×10mm钢管，扣塔高10m，内灌C25混凝土增加钢管强度。见图2。

图1 缆索吊立面

图2 扣索立面

4 拱箱预制

4.1 模板制作

拱箱中腹板厚度10cm，其边模板采用L10角钢加工而成;横隔板厚度有12cm、15cm两种型号，其边模板分别采用［12槽钢、［16槽钢加工而成，并根据设计要求的钢筋间距，将边板加工成梳型孔。所有底板均采用平板钢模。

拱箱底板采用台座顶面铺设3mm厚钢板作为底模，外侧采用钢模板。拱箱顶板、端接头、中接头、组装接头均采用5mm厚定型钢模。外模顶部采用φ25拉杆对拉螺杆固定，底部采用“在台座上预留φ25拉杆孔内穿设φ20钢筋与I20工字钢焊接后与木楔子相结合”的方式进行固定。顶板内模采用钢管支架结合顶托方式进行支撑。

4.2 中腹板、横隔板预制

中腹板、横隔板采用手提式平板振动器与φ30振动棒相结合的方式进行混凝土振捣。当混凝土浇筑24h后，对中腹板、横隔板两端头进行人工凿毛，以保证预制件安装后现浇缝混凝土的连接质量。中腹板纵缝侧表面则进行二次收抹毛面，以保证拱箱合拢后纵缝混凝土的连接质量。

4.3 拱箱施工

在台座混凝土施工完毕后，用水准仪检查各点弧度，对不圆顺处用打磨机打磨处理后，采用L20×20×3角钢进行包边处理，再在其上铺设3mm厚钢板，并刷涂脱模剂，精确定出拱箱中轴线以及每段拱箱接头预埋钢板和横隔板安设位置，并用墨线标示清楚。

钢筋接头采用搭接焊，两钢筋搭接端部应预先折向一侧，确保钢筋焊接后其轴线在一条直线上。钢筋接头应采用双面焊接，焊接质量符合设计要求。

中腹板及横隔板拼装在底板钢筋上进行，在台座上绑扎好底板钢筋作临时固定，绑扎好箱体全部钢筋，关模板并固定牢靠后浇注箱体混凝土。

4.4 混凝土养护

预制构件混凝土浇筑12h以内，对混凝土采取覆盖麻袋的方式进行保湿养护，养护时间不少于14天。

拱箱混凝土浇筑12h以内，平均2h左右对混凝土进行浇水保湿养护，以保持混凝土表面湿润为准，养护时间不少于28天。

5 拱箱吊装施工方案

5.1 缆索吊试吊运行试验

缆索吊装系统安装完毕后，经有资质的检测单位检验后进行试吊运行试验。

试吊重量按照50%→90%→100%→120%进行逐级加载(各级试吊重量不包括配重块和吊点重量)，其中90%、100%加载均来回牵引一次，120%加载仅在塔前进行起吊试验。

5.2 施工方法

拱箱安装采用无支架缆索吊装，拱箱临时定位采用斜拉扣挂的施工方法。

单片拱箱分15段预制，15段吊装，空中悬拼。拱箱混凝土达到设计强度的100%后，利用门吊机运至缆索吊机下方，再利用缆索吊机运至安装位置，采用临时钢板焊接连接，就位后用扣索扣挂。拱箱吊装从两端往跨中依次对称吊装中箱，直至中箱合拢，拆除扣、锚索;主塔与扣塔横移后再安装左右边箱最终完成三箱合拢。拱箱吊装过程中分段浇筑横缝混凝土，三箱合拢后现浇纵缝与顶板二期混凝土。

第Ⅰ节段拱箱安装方法:通过缆索吊机上的两个吊点吊运第Ⅰ段拱箱至拱座旁，对准拱座上标记的拱箱中心线慢慢落位，然后悬挂好预留在拱箱处的横向稳定风缆索，在拱座处设置倒链，通过倒链调整拱脚处的中心位置，然后拱脚端铰轴与预埋的拱座预埋钢板通过钢板临时就位连接，利用横向风缆索，校正拱箱悬挂端的中心位置及线型，此时，扣上扣索并逐步张拉，然后开始松起重索，如此循环往复直至起重索完全卸载。

其他节段拱箱安装:其他节段的拱箱在第Ⅰ段拱箱吊装就位后，通过缆索吊机上的两个吊点吊运至上一节段拱箱上端头处，吊运时注意每段拱箱的上端头面不得扭斜，对正接头的上下中线，上好接头螺栓，为了使接头在拱箱合拢前成为固结，使拱箱在悬挂和合拢过程中受力较好，采取接头螺栓上松下紧的连接方法，即拱箱顶上螺栓仅稍微拧紧，再将拱箱底板的螺栓拧紧。拉好悬挂端两侧的横向稳定风缆索，使悬挂端轴线与线型准确，用电焊机将搭接钢板焊接牢固后，逐步张拉扣索、放松起重索，反复循环至起重索完全卸载，再次调整横向稳定风索，使拱箱轴线与设计线型一致。

合拢段安装:选择14～16℃温度范围实施瞬时合拢。将合龙段拱箱吊运就位并在两端接头螺栓孔基本重合的瞬间，用小撬棍插入孔内把拱箱拔正，然后通过起落吊钩使其他孔眼对位，穿入高强度螺栓并拧紧，接头两端从拱箱顶部到底部对称焊接好连接钢板及主筋，完成拱箱合拢。

主塔、扣塔横移:中箱合拢后，需要将主塔、扣塔横移至边箱位置，再按中箱吊装操作程序与方法进行左、右边箱吊装。

6 监控量测

白鸡坡渡槽拱箱吊装施工过程中的监控工作，由业主委托有资质的监控单位进行。

各节段拱箱吊装过程中，技术人员根据监控单位的施工控制指令及时对测控点进行测量，保证了各节段拱箱预抬量及轴线满足设计要求。

白鸡坡渡槽拱箱吊装施工过程中，轴线偏差最大13mm，高程偏差最大24mm，满足设计及规范要求。

7 施工过程中存在的问题及解决措施

a.预制横隔板、中腹板等薄壁构件产生混凝土裂纹的几率较大。

解决措施:通过调整、优化混凝土配合比，减小水灰比，保证混凝土的拌和质量，同时选择傍晚气温较低的时候，浇筑混凝土并及时覆盖洒水养护等方式解决此类问题。

b.白鸡坡渡槽拱箱吊装节段较多，接头与接头之间容易产生累积误差，造成合龙段长度与设计长度出现偏差。

解决措施:在吊装完上下游前4段拱箱后，及时实测拱箱累计长度，并根据实测数据，查验与设计要求的长度误差，如果在容许的范围内，及时预估合龙段长度，然后进行合龙段拱箱预制(合拢段最后预制)，确保合龙质量。

c.拱座二期混凝土面与第Ⅰ段拱箱端面不耦合。

解决措施:在拱座浇筑完成后，须复核净跨及拱座标高，在拱座上逐一画出每片拱箱的上下边线与设计值进行比较，保证拱箱端面与拱座接触精度。对不满足要求的拱座进行修整或适当调整第Ⅰ段拱箱端面，以保证其耦合性。拱座修凿后，检查时应要求拱座水平面高程稍小于或等于设计标高，拱座端平面应与桥轴线垂直，倾斜面的水平倾角应符合设计要求或小于设计角度。对于拱座二期混凝土面与第Ⅰ段拱箱端面间的缝隙，采用内垫钢板、NE-II型环氧树脂砂浆、与拱箱同等级细石混凝土相结合的方法进行填缝处理。

d.长线法施工容易出现拱箱接头未匹配问题。

解决措施:严格控制并测量端面，然后进行耦合计算，对于突出部分应予凿除处理，保证端面与拱箱中线相垂直，接头面的倾斜度在误差允许范围内。

e.拱箱接头连接钢板焊接易出现不均匀变形问题。

解决措施:从连接钢板的两边向中间焊接。

f.拱箱接头横缝全部浇注完成后，中箱合龙无法调整合龙轴线及高程。

解决措施:白鸡坡渡槽纵向分为15节段，渡槽两侧Ⅴ～Ⅶ节段接头横缝不浇注，待拱圈合龙后再浇注。

g.侧锚梁上张拉盒焊接质量差导致爆裂。

解决措施:各焊接部位的焊接质量必须进行认真、仔细排查，对于焊接质量不到位的部位，立即安排专业焊工重新进行补焊，在扣塔所有焊接质量经项目部及监理检验合格后，才进行拱箱吊装施工。

8 结语

白鸡坡渡槽中箱于2013年9月29日全部安全顺利合龙，拱圈各项参数均符合设计规范要求。该工程的施工，为今后类似工程积累了一定的施工经验，同时，证明该技术施工方案可行，可为其他工程提供借鉴。

［1］ 刘万忠.悬臂拼装钢筋混凝土拱桥的施工控制［D］.湖南:湖南大学，2001.

［2］邓可.悬拼拱架现浇拱桥施工控制及安全风险评估研究［D］.湖南:长沙理工大学，2011.