大跨度高排架梁式渡槽槽身施工方案分析

黄朝伟

(贵州省水利投资(集团)有限责任公司，贵州 贵阳 550081)

渡槽工程是输送渠水跨越河流、沟谷、洼地和道路的架空建筑物。随着我国南水北调等大型引调水工程的相继上马，高落差、大跨度渡槽工程被广泛应用，在供水工程运行中扮演了重要角色。现代大型渡槽形式主要以梁式、桁架式、拱式以及斜拉式为主，其中梁式渡槽受力、传力计算简单，施工方便，是渡槽建设中采用较多的一种型式。本文以五营寨渡槽为例，分析探讨梁式渡槽槽身施工方案，以期为类似工程施工提供借鉴。

1 工程概况

五营寨渡槽是夹岩水利枢纽金沙分干渠上的一座控制性工程，工程位于金沙县禹谟镇境内，横跨沟谷地形，为单排架简支梁式渡槽。渡槽全长180m，单跨15m，共12跨，排架最大高度28m，渡槽设计流量5.7m3/s，加大流量7.05m3/s。渡槽槽身采用现浇矩形断面通过，净断面尺寸2m×3m(宽×高)，进口底板高程1167.223m，出口底板高程1167.038m。

渡槽基础采用桩基础、扩大基础及注浆处理，基础局部容腔发育，1#排架基础采用人工挖孔桩基础；2#-10#排架基础采用钻孔固结灌浆处理；扩大基础采用加台形式，4#-7#排架一级基础尺寸7.6m×5.5m×2m(长×宽×高)，二级基础尺寸5.6m×3.5m×2m，1#-3#、8#-11#排架一级基础尺寸6.8×4.7×1m，二级基础尺寸5.2m×3.1m×1m，采用C30钢筋混凝土结构。

渡槽排架柱尺寸1.5m×1m，共设11榀排架，高度5～28m，高度间隔2.5m设1.4m×0.8m横梁，盖梁顶部预埋钢板与槽身连接为固定端及活动端，固定端焊接、活动端不焊接，中间采用石墨润滑层处理，支撑渡槽槽身。渡槽纵剖面图如图1所示。

图1 五营寨渡槽纵剖面图

2 工程施工重点关注的问题

支架是保证槽身顺利施工的重要临时设施，选择适合的支架结构形式，保证其经济合理、技术可行，是确定施工方案的重要环节；渡槽排架单跨槽身长度大，单跨槽身质量大，沟谷地形支架的刚度及搭设稳定性控制是渡槽施工的重点；渡槽槽身除了要满足承载能力和强度外，还要解决渡槽的渗漏问题，接缝止水和抗裂防渗需要重点关注；渡槽跨距大，排架高，且现场冲沟溶蚀地形跨度大，现场地质复杂，地面坡度陡，施工机械运行困难。支架搭设高空作业，槽身施工是本工程的施工难点。

3 支架搭设工程

3.1 支架设计

五营寨渡槽地形复杂，排架高，传统落地满堂支架施工在安全性和施工成本控制方面均无法满足要求。本工程借鉴桥梁施工支架搭设方式，采用贝雷桁架组合形式，具有跨越性能好，节约材料，安装、拆卸及运输简便等优点。

槽身施工高度20m及以下支架采用销棒+贝雷梁组合作为支架，仅在跨中设置一排钢管立柱横向间距2.6m，两端采用销棒固定于排架柱上；高度20m以上支架采用螺旋管+贝雷梁组合作为支架，在整跨内设置3排钢管立柱。第1、3排钢管柱基础利用排架扩大一级承台连(排距2.6m)接，第2排钢管柱基础采用条形基础。

钢柱下部固定于排架承台基础和条形基础之上，采用螺栓固定。为保证钢管柱纵向稳定性，钢柱之间用I12工字钢做水平连接和剪刀撑连接，钢管柱底部采用I12工字钢拉接。钢管柱(销棒)上设置双排I40a#工字钢做横向主梁，上面架设贝雷梁，贝雷梁之上设置I12工字钢横向分配梁，其上部设置支撑方木。雷梁桁架施工纵断面如图2—3所示。

图2 20m以下贝雷梁桁架施工纵断面示意图

图3 20m以上贝雷梁桁架施工纵断面示意图

3.2 支架基础施工

中间钢管支墩基础在单跨槽身中心处采用C20砼条形基础，尺寸长度4.5m，高1m，宽1.5m，上下层分别布置11根Φ25钢筋，间距200mm，并配置23根Φ10箍筋，间距200mm，钢筋保护层厚度取25mm。钢管立柱位置下预埋2块1.5cm厚120cm×120cm钢板，钢板水平。基础施工完成后，在支架基础两侧预留60cm开挖临时排水沟。

20m以上高排架跨两端钢管柱基础置于扩大二级承台顶面，钢管柱底部钢板外侧悬空约35cm，地下采用C30钢筋混凝土预制板支撑，尺寸2000m×500m×1500m，每跨共计4块，钢筋保护层厚度取50mm，每块支撑板纵向钢筋为Φ25@200钢筋共24根，Φ10@200箍筋8根。钢管柱基础布置如图4—5所示。

图4 钢管柱基础布正视图(标注单位：mm)

图5 钢管柱基础布侧视图(标注单位：mm)

3.3 支架支撑结构施工

跨中支撑立柱用Ф630mm×8mm钢管，为使钢柱稳定，在基础预埋钢板，钢柱底部焊接在钢板上，同时在四周加焊三角钢板，三角板尺寸200mm×200mm×8mm。立柱横桥方向主梁采用2根40a型工字钢。横向工字钢与钢管立柱之间设置液压千斤顶作为临时支座，便于支架的高程调整和拆除作业。在排架柱每根柱顶中心线向下一定高度垂直于盖梁轴线沿排架柱径向预埋安装钢棒的孔洞，预留孔洞采用PVC材料，管内径为110mm，模板安装前将PVC管内部采用布条填充压实，两端用胶带缠绕封堵，利用井字形定位钢筋固定于排架柱钢筋体系上。

3.4 贝雷梁施工

贝雷梁采用3m×1.5m公路钢桥桁架，15m跨按7.5m+7.5m两跨布置；横向截面槽身宽度3.4m，按45cm布置单层贝雷梁，纵向3m用配套支撑架将若干榀贝雷梁连接成组，组与组之间连接采用交叉架。交叉架选取90mm×7mm的角钢作为横向连接，横向角钢上钻有插销孔，通过穿插销把横向角钢固定在贝雷梁上，然后再用50mm×7mm角钢作为剪力撑。这样整个贝雷梁就联成整体，使每排贝雷梁受力均衡；为了便于调节槽身纵横坡，在钢管柱顶部安装楔形块。

3.5 预压

支架预压环节对于减少基础沉降和支架塑性变形至关重要，同时根据沉降监测分析，可以通过调整支架标高度设置槽身底板的预拱高度。本工程采用标准吨袋装砂分三级预压，最终荷载为槽身自重的1.2倍。预压在支架搭设完成以后进行，砂袋布置顺序与混凝土浇筑顺序一致。观测位置每处按左、中、右3个点布设在排架盖梁顶部处、每跨的L/4处以及钢管立柱条形基础、穿柱钢棒支撑点处，并设置观测设施开展沉降观测。卸载时均匀卸载，并连续观测。加载和卸载过程中做好观测值记录以便计算支架及地基综合变形。

4 钢筋安装

底板钢筋施工前在底模上弹线，标识出钢筋绑扎的位置。钢筋绑扎要求外侧两行的相交点和双向受力钢筋每点都绑扎，中间部分的相交点相隔交错绑扎。底排筋用混凝土垫块垫起，强度必须符合要求，梅花状布置，确保保护层厚度。底层与上层钢筋间设置钢筋马凳，控制上层纵向和横向钢筋定位。边墙及顶板钢筋安装时先焊接边墙立筋，然后绑扎纵向钢筋，钢筋与模板间设置垫块并与钢筋扎紧。非焊接钢筋骨架的多层钢筋之间以短钢筋支垫，保证位置准确。钢筋混凝土保护层厚度应符合设计要求。

5 模板安装

模板施工前应进行中心线和位置线的放线，并以该轴线为中心，测出钢筋边线和模板外边线，并把建筑物水平标高引测到模板安装位置。模板承垫底部应预先找平，以保证模板位置正确，防止模板底部漏浆。槽身底板侧模采用定制钢模沿槽身外边线逐块拼装，模板间缝隙用双面胶条粘贴填塞。为满足砼侧压力对模板刚度要求以及减少模板的变形，采用一套外模异型钢模板和两套内模板。

为保证模板的整体稳定性，采用分块拼装连接整体加固方案。围檩系统安装采用2Φ60钢管配10cm槽钢，侧墙模板采用Φ14对拉螺栓按750mm×600mm间距布置，内模直接与外侧模板对拉加固；槽身两侧采用钢丝绳配花篮螺栓对称拉紧，这样既保证槽身结构尺寸的准确性，又保证砼外观质量，渡槽槽身标准断面如图6所示。

图6 渡槽槽身标准断面图(标注单位：mm)

6 混凝土工程

槽身及槽架采用C30钢筋混凝土，抗冻标号为F100，抗渗标号为W6。槽身混凝土浇筑由吊车起吊直接入仓，采用水平分层法进行浇筑，底板砼厚30cm，一次浇筑完成；侧墙砼按48cm厚一层对称浇筑。为保证使骨料浇筑均匀，在靠近模板和钢筋较密位置，辅以人工铲料平仓。

为了保证混凝土浇筑质量，应严格对混凝土振捣的要求，避免产生质量缺陷。采用2.2kw的插入式加长振捣棒进行振捣，振捣器移动的距离根据振捣有效半径依次进行，快插慢拉，以保证砼上下层结合，避免漏振和过振，如发现和易性较差，采取加强振捣的方法来保证其质量。

在砼浇筑完毕10～12h或混凝土初凝后即可开始洒水养护，养护期一般为7天，重要部位不少于14天，养护用水应对混凝土无腐蚀性。

7 结构缝及支座处理

槽身每隔一跨设置一道横向伸缩缝，伸缩缝缝宽2cm，同时在进口渐变段末端处、出口渐变段起始处增设一道伸缩缝，主要采用橡皮压板式止水，接缝缝口设置一道聚硫密封膏，预留凹槽两侧采用丙烯酸酯共聚乳液改性砂浆(丙乳砂浆)回填，缝内充填聚乙烯嵌缝板。

在止水带与紧固面之间铺设GB橡胶板，以解决凹陷部位紧固力的损失和降低止水能力的问题。GB橡胶板的厚度取5mm，止水带选用螺栓固定方式。由于伸缩缝处容易淤积杂物并划破止水带，因此伸缩缝处止水处理是渡槽防渗漏的关键。本工程选用双组份聚硫密封胶对伸缩缝进行封口处理，缝口宽度为50mm，密封胶的有效嵌填深度为25mm。为防止密封胶承受接缝变形的能力受到影响，同时在接缝中设置了聚乙烯嵌缝板为衬垫材料，深度为64mm来控制密封胶的嵌填深度，利于密封胶按照设计的形状成形。

8 结语

五营寨渡槽槽身施工方案的应用，成功克服了施工过程中渡槽高度大、安全风险高、施工质量不易控制等问题，确保了工程在计划的工期内顺利实现合拢。通过渡槽槽身施工经验的积累，分析施工过程中关环节及解决方法，总结了一套适用于高排架大跨度条件下的可靠的渡槽槽身施工方法，降低了施工成本，保证了工程质量，具有很大的推广应用价值。