淮水北调工程固镇站长距离压力箱涵施工

一、工程概况

淮水北调属安徽省“三横三纵”水资源配置体系的跨区域骨干调水工程，是支撑和保障皖北地区加快发展的重大基础设施，也是国家南水北调东线配水工程和引江济淮的延伸工程，兼有工业供水、灌溉补水和减少地下水开采、生态保护等显著综合效益。工程从淮河到萧县岱山口闸，调水线路总长268.0km，根据输水线路总体规划，为确保输水水质，需在本工程二级固镇翻水站后新建长约6km 的埋地输水压力箱涵接至三八运河，设计输水流量为36m3/s。

压力箱涵起点起自固镇站压力汇水箱出口，设计桩号为0+325.43，末端接固镇站出口防洪控制闸桩号为6+180.43，距规划已建的S101 省道约150m，箱涵布置总长5855m。输水线路自南向北需先后穿越索里河、刘园干沟、五固路（S307 省道）及五固河等主要沟渠、道路，与索里河、五固路均呈正交，与刘园干沟、五固河均斜交。

二、基坑开挖与支护

箱涵在桩号1+115 和1+600 两处距220kV 高压铁塔较近，根据《电力设施保护条例实施细则》的规定，对于66kV 及以上的电力线路，任何单位和个人不得在距架空电力线路杆塔、拉线基础外缘10m 范围内进行取土、打桩、钻探、开挖等活动。若按照常规的放坡开挖，则这两处的基坑均在铁塔的10m 影响范围内，因此需要采取支护措施。桩号1+115 处基坑拟采用双排灌注桩支护，前后排灌注桩桩径均为1.2m，桩长14.8m，前后排距3.5m，前排桩间距1.4m，后排桩间距2.8m，为防止桩间土流失，在前排桩桩间设一道旋喷桩，支护剖面图见图1；桩号1+600 处采用单排桩支护后再放坡开挖的支护形式，灌注桩桩径1.2m，间距1.4m，桩长8m，桩顶以上按照1 ∶2 进行放坡开挖，开挖坡顶线距离铁塔不小于10m，支护剖面图见图2。

图1 1+115 桩号处遇铁塔支护剖面图

图2 1+600 桩号处遇铁塔支护剖面图

箱涵在桩号2+700 附近要穿越五固路，五固路为省道，交通量较大，因此对箱涵穿越五固路施工方案有明挖和暗挖两种。明挖需要修筑保通路，还有少量管线需要临时迁建，待箱涵施工结束后再进行恢复。暗挖方案有顶管法、盾构法和新奥法等，因暗挖法对洞顶上部覆土有要求，需要该段箱涵降低底高程。经技术和经济比较后，此次施工采用明挖法施工。另由于五固路两侧分布有房屋，为减少拆迁，部分段采用单排混凝土灌注桩支护措施，桩径1.2m，桩间距1.4m，桩长10.8～14.8m，桩顶以上放坡开挖，边坡1 ∶2，为保证房屋结构安全及交通要求，坡顶距房屋边线不小于4.0m，支护剖面图见图3。

支护设计计算采用平面杆系结构弹性支点法，经计算后，各断面的抗倾覆安全系数和抗滑稳定系数均满足设计要求，施工过程中在灌注桩的冠梁顶部设置了观测点，经后期观测双排桩水平位移均小于20mm，单排桩水平位移均小于40mm，符合相关规范要求。

三、基坑降水

箱涵基坑开挖深度10～12m，倒虹吸段最大约15m 左右，沿线基础部分坐落在3-1 层砂壤土层，部分下卧砂壤土层，还有近700m 直接坐落在3-3层砂层上，鉴于地下水位较高且具有一定的承压性，为确保施工期基坑稳定和基坑能够旱地施工，需采取一定的降水措施。由于该基坑深度较大，地下水位高，要求水位降深大，施工采用管井降水加基坑四周明沟排水方式降低地下水位，管井沿箱涵基坑两侧布置，井深12～15m，井间距30m，排距35m 左右。

按照单位长度来验算稳定流潜水完整井群用水量，公式如下：

式中：Q—基坑总涌水量（m3/d）；

k—渗透系数（m/d）；

R—降水影响半径（m）；

Sd—地下水位设计降深（m）；

r0—基坑等效半径（m）。

根据总涌水量计算出单井单位长度出水量，选择井群中干扰影响最大的管井验算其出水能力，经验算，绝大部分管井的单井出水量均满足设计要求，设计井深和井间距满足基坑降水需求，在实施过程中发现局部段开挖后降水效果差，可加密管井。

管井成孔直径Ф900mm，采用取土式大口锥钻头造孔，清水固壁，为保证清水固壁效果，防止出现坍孔，首先开挖明沟抽排，降低地下水位2～3m。井管内径Ф400mm，管壁厚度50mm，由下至上分别为混凝土管座及沉淀管段、无砂混凝土滤管段、普通混凝土管段。为保证成井质量，滤管段及管座、沉淀管，包括外包滤层、滤料均在井口逐节安装，用土工布袋包裹中粗砂滤料，在井口用起重机配合，逐节吊放入井。上部普通混凝土管段在基坑开挖时随开挖面下降逐层拆除。滤管段四周按设计要求填入中粗砂及瓜子片石，普通混凝土管段四周用粘土球回填封堵密实。为防止抽水意外中断，降水期间应加强检查与管理，并设应急备用电源。

四、混凝土浇筑

有压箱涵断面为2 孔，孔口尺寸为3.5m×3.5m（高×宽），外框架尺寸为9.2m×5.1m（高×宽）和9.0m×4.9m（高×宽）两种尺寸，每节20m，共294 节。根据工程浇筑强度大、工作面周转周期长、所有建筑物结构基本相同等特点，洞身部分分为6 个施工段平行流水施工。

图3 箱涵穿五固路处支护剖面图

每节涵身混凝土浇筑分两序进行，一序混凝土浇筑至涵洞底板倒角上20cm 左右，二序为涵洞墙体与顶板一起浇筑。施工缝设在底板倒角以上，管底混凝土浇筑完成达到一定强度后，采用人工凿毛，并用风水枪将仓面冲洗干净后将水排净。施工中注意避免施工机械油污对仓面的污染，保持仓面清洁。二序混凝土浇筑的洞身身内外侧模板均采用钢模台车进行。内钢模台车主要由台车和铰接转动的钢模两大部分组成。钢模由3～4mm 厚的钢板和型钢加工制作组成，并分成若干块用铰接连在一起形成整体，靠水平和竖直千斤顶调整就位，在管身钢模台车与前期浇筑的管底混凝土接合处设置细薄胶条，以防止漏浆。外钢模台车亦为平移式钢模台车，由桁架和钢模板组成，模板与台车桁架由水平千斤顶连接，由水平千斤顶调整就位，内钢模板和外钢模板通过对销螺栓和连接拉杆连成整体。在进行管身混凝土浇筑前，外模台车调整就位，底部采用在底板预埋螺栓加固，顶部由拉杆顶拉加固。

混凝土均采用混凝土罐车运输，泵送混凝土至仓面，混凝土配合比除必须满足混凝土设计强度和耐久性的要求外，还应满足可泵性要求。先浇筑中墩再浇筑边墙，最后浇筑顶板，中墩和边墙混凝土浇筑要均衡上升，边浇筑边振捣，浇筑完成后及时养护。

混凝土达到拆模强度时，通过可调支杆和台车上的千斤顶慢慢将模板和混凝土脱离，最终模板随台车下降到轨道上完成脱模。台车的行走机构采用有轨式，卷扬机牵引行走。台车与模板牵引至一个待浇段的位置上，重复进行上一个浇筑段的工序。

五、结语

淮水北调工程目前已竣工和顺利通水，合理的施工组织对工程顺利实施至关重要，在固镇站压力箱涵工程施工组织设计和实施过程中遇到问题并解决的过程中，得到了如下经验：

（1）线路选择尽量远离现有构筑物、电力设施和房屋等，减少基坑支护，若难以避免，则应选择安全稳妥的支护方式，以减少施工风险。

（2）选择经济合理的基坑降水措施，能保证土方开挖和开挖后基坑保持干燥状态，可以改善施工条件，提高工程质量和施工安全。

（3）长距离同截面的箱涵混凝土浇筑施工使用钢模台车，可以提高混凝土外观质量，减少上工人数，加快施工进度，减小施工成本。