杭埠河倒虹吸工程施工技术

欧阳水芽，赵 晨，李 明，薛海龙，王受福

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌430002）

1 概述

杭埠河倒虹吸箱涵是引水工程的大型穿河建筑之一，是引江济巢工程的起始工程。结构总长415m，分为28段，共10孔，每孔5.5m×4.5m。倒虹吸设计的输水总流量为300m3/s。倒虹吸管的主体在箱形涵洞结构设结构缝分为三部分，分成三个孔或四个孔一部分。每节段长为15m，箱涵总宽度为66.0m，高度为8.1m，底、顶板混凝土厚度为0.8～1.2m，侧壁和中壁厚度为0.6～1.2m。根据工程的具体情况，施工现场选择了截渗混凝土墙、深井降水，一部多孔施工钢筋台车，钢模台车合作施工，采用直螺纹套筒连接，可靠的施工技术和温度控制，不仅保证了工程的合理施工质量，加快了工程进度，而且产生了良好的经济效益。

2 倒虹吸工程建设的特点

1）倒虹吸工程施工深基坑地下水处理是工程建设的关键环节。杭埠河倒虹吸箱涵段基础位于中细砂⑤2层，陡坡段位于重粉质壤土的⑤层和轻粉质的⑤1层。⑤1和⑤2层具有很强的透水性，不利于稳定的渗流。⑤1层轻粉质土，⑤2层中细砂层，承压水水头高度为8～9m，顶部高程一般为-2.17～3.19m。根据水土平衡基本原理的计算，当基坑挖至高程达1.04m时，达到极限平衡。但是，基坑开挖至极限平衡面，容易引起深基坑涌水。因此，该标段施工的关键和难点是倒虹吸基坑的边坡稳定性问题，关键环节是地下水处理。

2）杭埠河倒虹吸工程的建设项目多，建设工期短。杭埠河倒虹吸的建设项目包括倒虹吸隧洞，进口、出口闸室段等。根据施工总体要求，杭埠河倒虹吸应在16个月内完工。施工内容包括深基坑防渗墙施工，深基坑降排水，开挖基坑，基底换填土，倒虹吸管，混凝土建设，金属结构及电气设备安装等，该项目的建设时间短，建设项目多，建设强度高。如何确保在杭埠河倒虹吸工程施工按时完成是该项目的关键点。

3）倒虹吸管混凝土跨度大，施工质量要求高。倒虹吸管混凝土跨度大，横向跨度长64m，纵向长415m，该项目明确提出了对混凝土外观的规范和严格要求。因此，工程施工质量控制是关键点。

3 工程建设关键技术

1）使用防渗墙和深井进行降水，降低地下水水位，为开挖基坑创造条件。杭埠河倒虹吸的箱涵段基础座落在强透水的中细砂层中，地下水具有量大、水头高的特点，要确保深基坑挖掘中不受地下水影响，确保深基础边坡的稳定性。

在倒虹吸箱涵深基坑周围设置C15混凝土防渗墙围护控制地下水方案：将防渗墙布置在深基坑周围，墙体厚度为0.3m，防渗墙远离倒虹吸箱两侧边界线不少于30m，墙底进入⑥层2.0m，墙顶高程为-1.45～3.5m。防渗墙顶部的空槽部分采用回填粘性土，以避免在施工期间倒塌。

在防渗墙围护范围内，布置深水降水井，降排深基坑⑤2施工期积水、渗水和地表汇集水。排水井距倒虹吸箱涵两侧的边界线不少于20m，井距为15～25m。每排有22口井，两排有44口井。选用钢管内径为360mm，单井深度为20m。钢制花管内径为360mm，长12m。离心水泵使用7.5kW潜水排污泵，泵升程为25m。主排水管由内径为360mm的钢管制成。

2）采用钢筋台车和直螺纹套筒连接技术，以加快钢筋施工强度。倒虹吸底部混凝土施工后，在混凝土强度达到设计规定后，即可进行倒虹吸管侧拱和顶拱工程的施工。用人力将钢筋台车移至倒虹吸箱涵的底部，台车移位至施工部位，由测量工程师进行钢筋布设位置及高程的放样，并用钢筋台车进行钢筋安装和连接。

在钢筋制作工厂进行钢筋的生产和加工，然后使用平板车运输，25t起重机或人工装卸至现场。根据设计图，测量并标识参考点，例如中心线和高程；然后根据参考点安装横梁主筋，并在正确验证横梁主筋后，将分布筋铺展在建筑物横梁上。

对于φ16mm以上的钢筋连接，使用直螺纹套筒进行连接。在钢筋加工厂进行钢筋直螺纹加工后运到现场，用扭矩扳手或管扳手拧紧直螺纹接头的连接，用套筒将钢筋两侧的螺纹接头彼此拧紧。连接完成后，检查套筒的两侧外露不得有1个扣以上的螺纹孔。大中型倒虹吸工程采用钢筋台车与直螺纹套筒连接的技术，加快了钢筋的制安施工进度。

3）大中型倒虹吸采用分联多孔结构钢模台车的联合施工，以确保混凝土施工质量。杭埠河倒虹吸混凝土箱涵全长415.0m，共28个段，有10个涵洞。每孔过流尺寸为5.5m×4.5m（宽×高），总宽度为64.04m。由于涵洞混凝土用量大，且工程施工的强度高，因此考虑到合同工期的顺利进展，选择多孔钢模台车联合施工，大大缩短模板的支撑和拆卸时间，混凝土施工得到了加速，确保了混凝土的质量。针对杭埠河倒虹吸工程的特点，制造了多孔结构的钢模台车，优化了钢模台车的结构，以减轻台车的净重，控制成本，提高工程建设的效率。

倒虹吸由结构分成三部分，左右部分为3孔，中间4孔，设3或4台钢模台车同时用于工程施工。钢模台车有实际操作灵活，方便，易于移动，整体弯曲刚度好且不易变形的特点。在钢模台车的底部设置了行走结构，并使用人力牵引设备作为台车前进的驱动力。与传统的钢模台车相比，该项目中的钢模台车移动更为方便，支模快速结构稳定，钢模板车具有足够的抗弯刚度和抗压强度。通过可调丝杠在支撑点的作用，它可以承受混凝土强大的垂直和横向工作压力，这样可以节省大量模板。倒虹吸工程中使用钢模台车提高了施工质量、效率和安全性，提高了经济效益，非常值得在同类项目中推广应用。大型钢模台车使用具有紧密节理的块状建筑模板，浇筑形成的混凝土光滑、美观，可以很好地防止混凝土表面节理和跳动情况。与常规的散装模板相比，钢模台车的每个施工周期可节省20%～30%，加快了项目进度。

4）选择合理的大跨度倒虹吸混凝土入仓方式，加快施工进度。倒虹吸混凝土箱涵跨度大，混凝土工程的施工入仓方式是施工中的难点问题。

根据大跨度倒虹吸涵管结构，经过比选，选择一台18m长的混凝土布料杆和混凝土输送泵、一台混凝土泵车（SY5502THB58E）进入仓。合理解决大型大跨度倒虹吸浇筑混凝土入仓的困难，对提高工程建设的效率，减轻劳动强度起着关键作用。这种布机的设计方案是有效的，结构稳定可靠，并选择了360°全转臂平台织物结构。整个设备的实际操作简单，旋转灵活，具有高效、环保节能、经济发展、使用方便的特点。根据科学研究选择泵配套设施，采用大跨度的布杆和加长挖掘机的混凝土泵车，将混凝土浇筑到仓库中，从而改善了工程进度，减少了人力的使用，节约了建设成本。

5）倒虹吸混凝土采取有效的温度控制和防裂缝措施，以提高混凝土质量。该项目位于江准中河准边界的南端。多年平均温度为15～16℃，最高极限温度为40.6℃，最低极限温度为-15.6℃。混凝土的温度控制和防裂缝是该项目的关键环节。

高温季节温控防裂措施：

①降低混凝土中水泥的用量、高掺粉煤灰、添加优质的外加剂和减水剂，以减少混凝土中水化热量。

②适度堆高骨料的堆存，在施工过程中应尽可能从底部装载骨料。采用钢骨架遮阳棚防晒。

③在搅拌楼内用地表水搅拌，必要时加冰搅拌，控制混凝土出口温度。

④混凝土车辆采取必要的隔热和遮光措施；加快混凝土进入仓库的速度，减少混凝土运输和暴露的时间。

⑤混凝土浇筑的时间应尽可能安排在早晨、傍晚或雨天，在仓库表面喷水雾以降低仓库表面周围的平均温度。

⑥使用高效低碱的混合物。使用减水剂时，该项目混凝土有对硫酸盐的抗腐蚀要求和对碱集料的抑制要求。

冬季温度控制措施：

①安排专职人员收集气候资料，及时掌握天气变化情况，并提前做好各种准备，以防发生意外。

②冬季来临前，对当年浇筑的混凝土进行外覆盖保温。

③骨料仓搭设暖棚遮盖防冻，拌和楼采用加热水拌和混凝土。

④混凝土采用混合运输工具运输，外包防冻保温棉被。

⑤在仓库内设置隔热棚，覆盖所有仓表面。

4 结语

在杭埠河倒虹吸施工中，根据深井降排水、防渗墙的选择情况，采用一单元三孔或一单元四孔钢筋台车、钢模台车协调工程施工，直螺纹套筒可靠的施工技术、混凝土温度控制和防裂缝措施，可确保施工质量，生产安全，安全文明的施工以及生态环境保护，并有助于完成引江济淮工程的施工。