气动盾形闸坝锚固体系研究

陈茂 中铁二十局集团第五工程有限公司

渭河杨凌示范区河道水面及滩面整治植绿工程变更工程是杨凌示范区重点建设项目，同时也是全省渭河整治工程的重要一环，项目建成后，库容约281.2万m³，水域面积2524亩，回水长度3750m，景观带延伸至8公里，对汛期泄洪度汛，实现渭河“水清、洪畅、岸绿、景美”具有重要意义。

渭河杨凌示范区河道水面及滩面整治植绿工程变更项目施工河段位于陕西省杨凌示范区渭河中游干流，坝址距杨凌渭河大桥上游约4.152km，项目主要任务是枯水期立坝蓄水形成水面景观，汛期塌坝泄洪度汛，是城市景观工程。工程属Ⅳ等小（Ⅰ）型；主要建筑物4级，次要建筑物均为5级。工程为5孔气动盾型闸型式，单孔闸坝过流宽度90m，5孔合计宽度450m，纵向分4个功能段，分别为：引渠段、闸室段、消力池段及海漫段。

1.气盾坝锚固体系研究

气盾坝锚固体系采用在坝体底板混凝土内预埋螺栓形式。安装时通过独立支撑体系将下垫板按照标高要求固定于坝底板垫层上，与坝体底板钢筋交叉施工但又互相分离。将预埋螺栓使用螺母固定于下垫板之上，然后浇筑混凝土。

2.气盾坝前期延用锚固体系

2.1 施工工艺流程

基坑开挖及处理→混凝土垫层浇筑→底板钢筋施工→预埋螺栓支撑施工→下垫板安装→预埋螺栓安装及防护→模板安装→混凝土浇筑→气囊盾板安装。以往气盾坝结构形式如图1所示。

2.2 施工方法

闸室底板基坑开挖及处理、混凝土垫层浇筑等前期工作完成后进行底板钢筋安装施工。

钢筋施工时可同时进行预埋螺栓支撑体系施工。

支撑采用钢筋作为骨架支撑，配合角钢形成支撑及安装平台，在角钢顶面固定下垫板。

将预埋螺栓使用螺母定位，固定于下垫板上，底部采用Φ20型员工调直固定。

使用塑料膜包裹预埋螺栓丝口后进行模板安装及混凝土浇筑施工。

底板混凝土达到设计强度值后进行气囊、盾板安装，安装时先按照测量后准确位置将气囊置于下层，然后进行盾板安装，最后使用上压板配合螺母锚固。

2.3 优劣分析

以往施工中，气盾坝预埋螺栓锚固体系一直沿用单螺栓锚固形式，即通过坝体底板混凝土内预埋螺栓，作为后期安装气囊及盾板的依托。将气囊及盾板软连接通过专业打孔设备打孔后安装在预埋螺栓上。施工过程中首先要将气囊安装于锚固螺栓，再进行盾板安装，安装时需要交叉施工，较为影响工期，安装难度较大，且单锚固形式锚固螺栓长期受力较大，开始运行后如气囊、盾板出现故障又需两部分同时拆除，维修较为困难费时费力。

3.气盾坝锚固体系变更

在本工程施工中，为改进气盾坝锚固体系中的缺点，将以往固有单锚固螺栓安装形式，改为预埋双锚固螺栓形式，将气囊与盾板锚固体系分离开来，通过对气盾坝气囊、盾板锚固体系的优化，使气盾坝气囊、盾板安装施工及运行阶段更换维护变得简单方便，实现坝体蓄水条件下更换气囊而不用塌坝截流。

3.1 施工工艺流程

图1 气盾坝结构图

图2 单锚固体系预埋件安装示意

基坑开挖及处理→混凝土垫层浇筑→底板钢筋施工→预埋螺栓支撑施工→下垫板安装→预埋螺栓安装及防护→模板安装→混凝土浇筑→气囊盾板安装。

双锚固体系预埋件部位见图3：

3.2 关键技术及施工方法

3.2.1 下垫板安装

（1）钢筋笼施工完成或施工中，可同步进行锚固螺栓等安装，安装前使用全站仪精确测量锚固螺栓安装位置，并在轴线位置做固定标识，以便安装过程中随时检验安装位置是否精确。

（2）垫板采用铸钢构件，表面经过热镀锌，外层加银色封闭漆防腐；

（3）下垫板安装时，为了使定位螺栓稳定且不因后期浇筑混凝土干扰而产生位移偏差，下垫板支撑预埋件与闸室底板钢筋笼必须处于分离状态，进行独立支撑。这样才能使预埋螺栓在安装过程及安装完成后保持稳定，减小了因为钢筋笼的微小晃动而发生的偏差。

（4）下垫板支撑体系施工完成后进行下垫板安装，采用焊机点焊将下垫板与支撑部位连接，每组下垫板之间要求两两点焊连接为一个整体。焊接前现进行测量，精确控制标高位置，允许偏差：2mm，使下垫板尽可能处于水平位置。

3.2.2 锚固螺栓安装

（1）气囊及盾板固定预埋螺栓采用镀锌螺栓。螺栓长度容许偏差：±3mm，螺栓安装中轴线允许偏差：±2mm。

（2）安装锚固螺栓需在下垫板安装完成检测合格后进行，安装时在锚固螺栓上将下螺母安装，然后将螺栓置于下垫板螺孔内，调整螺杆位置到设计位置，安装上螺母。通过上下螺母将锚固螺栓固定于下垫板之上。使用Φ20圆钢固定螺栓底部，调直螺栓位置。

（3）预埋螺栓安装好后，由专人使用包装工具将螺栓丝口位置包扎，用以保护螺栓部会在施工及浇筑过程中被伤损破坏。包扎采用塑料薄膜包裹后用透明胶带粘连。

图3 锚固螺栓安装示意

3.2.3 混凝土浇筑

预埋件、钢筋、模板工序施工完成并验收合格后进行混凝土浇筑施工。本工程浇注混凝土采用商混站集中拌和，混凝土罐车运至现场，汽车泵泵送的方法进行浇注。在浇注砼时要严格控制振捣，振捣采用振捣棒振捣，对每一个振动部位都要振捣至不再冒出气泡，表面不下沉呈现平坦、泛浆为止。表面采用刮杠刮平，后进行人工收面，以保证表面平整度。

3.2.4 气囊、盾板安装施工

（1）混凝土浇筑完成并达到强度要求后进行气囊安装，安装前将混凝土表面清除干净，测量坝底板的总长度，参照设计图纸，画出坝底板的中心线，然后以中心线为基准依次画出各个气囊、盾板就位区域的两侧边线及其区域垂直平分线。用墨线精确标出每一组气囊和盾板的塌坝线及每组就位区域的两侧边线及垂直平分线。

（2）使用汽车吊将气囊及盾板分别吊装，安放到坝底板标明位置。

（3）使用钢尺在气囊及盾板软连接上精确测量出螺孔相对位置，使用记号笔标记清除。

（4）使用人工打孔设备将气囊锚固部位钻孔，进行安装锚固。由技术员指导在已标记的螺栓孔位置，用飞机钻钻孔。按从一边向另一边的顺序对气囊及软连接进行打孔，打孔位置要精确对准预埋螺栓，避免出现偏差损伤气囊及盾板软连接。

（5）安装过程中不可损伤预埋螺栓丝口。

（6）使用上压板将气囊及盾板软连接在预埋螺栓上固定，完成安装。

（7）施工完成后气囊与盾板分别锚固于两个锚固件，安装过程比单锚固体系简化，加快了安装进度。安装完成后检修及后期维修可以分开进行。为后期维护提供便利，实现坝体蓄水条件下更换气囊而不用塌坝截流，为气盾坝发展做出重要贡献。

4.施工总结

本工程气盾坝施工采用了气囊、盾板双锚固体系，通过对锚固体系的优化，使安装过程变得简化，实现坝体蓄水条件下更换气囊而不用塌坝截流，解决了后期维护困难的问题。从而大大降低施工及后期运行维护成本，为后续类似工程的设计及施工提供借鉴。