南水北調(diào)安陽(yáng)段張北河暗渠施工技術(shù)

孫鳳玲

1 工程概況

張北河暗渠為南水北調(diào)工程河南安陽(yáng)段上一座河渠交叉建筑物,暗渠頂部為張北河河道,暗渠內(nèi)為南水北調(diào)過(guò)水?dāng)嗝妗Ｆ浣Y(jié)構(gòu)由上游漸變段、進(jìn)口檢修閘、洞身段、出口檢修閘、下游漸變段五部分組成。建筑物總長(zhǎng)度為223 m。橫斷面形式為3孔一聯(lián)箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),單孔尺寸為 7 m×8.1 m(寬×高),在暗渠頂、底板與邊墻及中墻交接部位設(shè)置0.6 m×0.6 m倒角。工程數(shù)量為:土方開挖16萬(wàn)m3,混凝土圬工 2.1萬(wàn)m3,鋼筋1 750 t,土方回填6.5萬(wàn)m3,總投資2 250萬(wàn)元。

2 土方施工

張北河暗渠采用了明挖法施工,最大開挖深度15 m。因施工周期長(zhǎng),在土方開挖前,在基坑周圍做高 1.5 m、頂寬1 m的環(huán)形封閉土圍堰,防止雨水或其他水流入基坑內(nèi),影響暗渠施工。

土方開挖從暗渠出口端向進(jìn)口端分臺(tái)階放坡開挖,臺(tái)階深4 m,邊坡坡度為1∶1.5。采用挖掘機(jī)開挖,邊坡開挖預(yù)留0.6 m不挖,采用人工清理并修坡。自卸汽車運(yùn)輸至指定棄土場(chǎng)再用推土機(jī)平整場(chǎng)地。挖至比基底高20 cm～30 cm時(shí)改用人工開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高,以保護(hù)地基原狀土不受擾動(dòng),基底頂面應(yīng)平整干凈,無(wú)虛土。由于基坑面積大,基頂找平比較困難,現(xiàn)采用如下辦法控制:沿路線每隔2 m在基坑外每側(cè)打1根木樁,木樁要求打入地下不小于40 cm,然后統(tǒng)一在木樁上用油漆標(biāo)出1個(gè)比基底標(biāo)高高50 cm的點(diǎn),再將細(xì)鐵絲綁在斷面左右木樁上的油漆點(diǎn)上,通過(guò)細(xì)線到基底的高度(50 cm)來(lái)控制開挖高程。木樁在C10混凝土墊層施工完之前要保護(hù)好,碎石墊層、C10混凝土墊層施工也采用此法控制。

3 碎石墊層施工

基坑在開挖到距離設(shè)計(jì)標(biāo)高20 cm～30 cm后,機(jī)械停止開挖,采用人工清理基底到設(shè)計(jì)標(biāo)高,并找平。碾壓達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求后,進(jìn)行洞身地基承載力檢測(cè),承載力符合設(shè)計(jì)要求后,進(jìn)行20 cm厚碎石墊層。碎石墊層采用全幅施工,將暗渠渠身100 m范圍內(nèi)的碎石墊層整體施工完畢。先在地基面上用石灰打方格(5 m×5 m,每格5方),自小里程向大里程進(jìn)行碎石的運(yùn)輸與平整,之后計(jì)算每車碎石方量,以此估計(jì)每車可倒多少個(gè)方格。碎石先用140推土機(jī)大致推平,再用人工找平,控制高程比設(shè)計(jì)高程高3 cm～5 cm,然后用YZ18型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓密實(shí)。地基處理為隱蔽工程,在碎石墊層施工前應(yīng)做好影像資料。碎石墊層施工完成,即進(jìn)行10 cm墊層C10混凝土墊層的施工。部分墊層須進(jìn)行冬季施工,采取加防凍劑、覆蓋草簾子等措施保溫。

4 主體結(jié)構(gòu)施工

4.1 洞身段施工

洞身段長(zhǎng)100 m,中間設(shè)6道沉降縫,共7個(gè)施工段,橫斷面形式為3孔一聯(lián)箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),單孔尺寸為7 m×8.1 m(寬×高),在暗渠頂、底板與邊墻及中墻交接部位設(shè)置0.6 m×0.6 m倒角,中墻厚1 m,邊墻厚1.2 m。根據(jù)施工需要,洞身段斷面分3次施工完成。第一次:澆筑到比底部倒角高30 cm墻身位置,高2.1 m,包括底板1.2 m,倒角0.6 m,墻身0.3 m。第二次:施工到頂部上倒角以下30 cm。第三次:完成頂板的澆筑。

鋼筋采用工廠化加工,集中進(jìn)行鋼筋加工作業(yè),鋼筋加工完成后采用汽車運(yùn)輸至張北河暗渠施工現(xiàn)場(chǎng)綁扎成型。底板混凝土澆筑采用皮帶機(jī)將混凝土入模,人工振搗密實(shí)。

暗渠渠身模板采用大型鋼模板,規(guī)格為1 500 mm×3 000 mm×50 mm,單塊重量為360 kg。模板在加工時(shí)做成凹凸2 mm的陰陽(yáng)槽口,以防止在澆筑混凝土?xí)r漏漿。

洞身內(nèi)側(cè)搭設(shè)滿堂腳手架進(jìn)行內(nèi)模板固定,內(nèi)外模板間采用對(duì)拉螺栓連接。對(duì)拉螺栓在墻身方向的間距為60 cm,水平間距為1.0 m。在墻身水平方向每個(gè)對(duì)拉螺栓采用2根φ 48鋼管固定,對(duì)拉螺栓固定于鋼管上。模板的穩(wěn)定采用鋼管架。螺栓采用φ 22圓鋼,兩端留有3 cm的絲口,側(cè)墻中部長(zhǎng)度為1.2 m,中墻長(zhǎng)度為1.0 m,通過(guò)錐形連接器與外側(cè)螺桿相連接,外側(cè)螺桿長(zhǎng)度為14 cm,側(cè)墻中部的螺桿在混凝土澆筑完成后不取出,在拆除模板時(shí)將錐形連接器取出,然后用微膨脹砂漿填塞密實(shí)。中墻采用普通φ 22對(duì)拉螺栓,穿于直徑為30 mm的PVC管,拆除模板時(shí)將對(duì)拉螺栓取出,塑料管內(nèi)填塞微膨脹砂漿。

第一層混凝土澆筑前,基礎(chǔ)面或舊混凝土面先鋪設(shè)一層2 cm～3 cm厚的水泥砂漿,砂漿的水灰比應(yīng)比混凝土的水灰比減少0.03～0.05,鋪設(shè)的砂漿強(qiáng)度比混凝土的強(qiáng)度高一級(jí),鋪設(shè)的砂漿面積應(yīng)與混凝土的澆筑強(qiáng)度相適應(yīng)。

混凝土澆筑側(cè)墻采用平鋪法施工,從倉(cāng)面的一端向另一端分層鋪料,斜鋪厚度控制在30 cm～40 cm之間,具體根據(jù)混凝土入倉(cāng)工、鋪料允許間隔時(shí)間和倉(cāng)面面積大小、振搗器性能及氣溫等因素確定。

當(dāng)混凝土澆筑完成后,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行層面施工縫沖毛處理,沖毛的水壓力一般為4 kg/cm2～6 kg/cm2,沖毛時(shí)間一般在混凝土初凝后至終凝前進(jìn)行,沖毛達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)為沖去乳皮和灰漿,表層石子裸露出1/3,直到混凝土表面水由渾變清為止。對(duì)于沖毛未能達(dá)到效果的部位、裸露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的施工縫層面以及垂直施工縫,采用人工鑿毛處理。

混凝土初凝后,采用流水、灑水或噴霧等方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。對(duì)一般澆筑層連續(xù)養(yǎng)護(hù)至上一層混凝土澆筑前。對(duì)較長(zhǎng)暴露面一般部位養(yǎng)護(hù)21 d;重要部位(如洞身的頂板)不少于28 d。

4.2 止水伸縮縫施工

在每道伸縮縫位置均設(shè)計(jì)有兩道橡膠止水帶,止水片須按設(shè)計(jì)位置跨縫對(duì)中進(jìn)行安裝,并用托架、卡具定位,確保在混凝土澆筑過(guò)程中不產(chǎn)生變形或位移。不允許有拉筋、鋼筋或其他鋼結(jié)構(gòu)與止水帶相碰接。塑料止水帶的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于100 mm。同類材料的銜接接頭均須采用與母體相同的焊接材料。

根據(jù)施工圖紙要求,建筑物的伸縮縫采用聚流密封膠進(jìn)行填筑。伸縮縫的混凝土表面應(yīng)平整、潔凈,當(dāng)有蜂窩麻面時(shí),應(yīng)及時(shí)按有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行處理,外露的鐵件等應(yīng)割除。澆筑混凝土?xí)r,按照施工圖紙和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行各伸縮縫的設(shè)置和施工。

4.3 閘室段施工

進(jìn)口檢修閘長(zhǎng)12 m,出口檢修閘長(zhǎng)11 m;閘室均為平底板開敞式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),共 3孔,單孔凈寬7 m,閘墩高分別為8.499 m和8.411 m。進(jìn)口閘室設(shè)3道檢修門,其結(jié)構(gòu)形式為平面鋼閘門,7 m×7.5 m(寬×高),采用2×320 kN平板液壓式啟閉機(jī)起降。出口閘室內(nèi)設(shè)有2套疊梁式檢修門,平時(shí)放置于門庫(kù)中,采用2×100 kN電動(dòng)葫蘆(含抓梁)起吊。閘室以上為交通橋、檢修便橋、排架及工作橋。

進(jìn)出口閘室段分3次施工完成。第一次:閘室段澆筑底板;第二次:閘墩澆筑至檢修橋的底部;第三次:閘墩檢修橋?；炷翝仓に囃瓷矶位炷潦┕すに?在澆筑底板與閘墩時(shí)預(yù)留出閘槽位置。在閘墩澆筑完成28 d后,進(jìn)行閘槽鑿毛,安裝閘門軌道,主反軌在安裝過(guò)程中,每1 m左右焊一對(duì)可調(diào)螺栓,每0.5 m左右測(cè)一組數(shù)據(jù),使各數(shù)值都控制在規(guī)范要求之內(nèi)。全面復(fù)測(cè)調(diào)整后進(jìn)行加固,加固時(shí),用埋件本身的錨筋和一期混凝土內(nèi)的插筋進(jìn)行焊接,加固筋數(shù)量每0.5 m左右一組,一組約4根。全面加固后對(duì)整體進(jìn)行一次全面復(fù)測(cè),其允許偏差符合DL/T 5018-94的有關(guān)規(guī)定,超過(guò)規(guī)定的位置重新進(jìn)行調(diào)整,整個(gè)埋件必須都在規(guī)范要求范圍之內(nèi)。確認(rèn)無(wú)誤后,澆筑二期混凝土。二期混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,安裝閘門上的止水裝置,用吊車將閘門吊入閘槽內(nèi),進(jìn)行閘門的安裝調(diào)試。最后澆筑閘墩上部檢修橋、啟閉機(jī)梁和抓梁混凝土。安裝啟閉機(jī)和電動(dòng)葫蘆,調(diào)試電器設(shè)備。最后進(jìn)行閘室房間的施工,進(jìn)行外部裝飾。

4.4 扭曲面施工

扭曲面是從閘室直墻向渠道1∶2邊坡過(guò)渡的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)擋墻,采用直線扭曲面,上游扭曲面長(zhǎng)45 m,由 1號(hào),2號(hào),3號(hào)扭坡組成,下游扭曲面長(zhǎng)55 m,由1號(hào),2號(hào),3號(hào),4號(hào)扭坡組成。

扭曲面施工重點(diǎn)是線形控制,分兩次施工完成。第一次:漸變段澆筑基礎(chǔ);第二次:墻身一次澆筑完成。1號(hào),2號(hào)扭面為重力式鋼筋混凝土擋墻,在支模前,首先在模內(nèi)搭設(shè)腳手架,橫向與豎向掛線,控制好扭面的線形,模板采用大塊竹膠板與30 cm×150 cm鋼模板結(jié)合的大塊柔性模板,兩層模板間用螺絲連接。其次把大塊模板固定在腳手架上,用對(duì)拉螺桿固定好,對(duì)拉螺桿具有外拉內(nèi)撐的作用?；炷翝仓捎貌剂蠙C(jī)將混凝土運(yùn)輸?shù)脚で嫔峡?通過(guò)串筒將混凝土入模,串筒的間距控制在2 m以內(nèi),以防止混凝土離析。澆筑混凝土?xí)r,邊澆筑邊拆除內(nèi)側(cè)腳手架。

5 土方回填

土方回填施工前,根據(jù)不同土料分別進(jìn)行碾壓試驗(yàn),通過(guò)試驗(yàn)取得有關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)和確定施工技術(shù)參數(shù),包括土料含水率、鋪土厚度、碾壓機(jī)械類型、壓實(shí)遍數(shù)、壓實(shí)方法等。

混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,將基槽表面雜物清理干凈,進(jìn)行土方回填施工?；靥钔敛捎灭ね?采用機(jī)械結(jié)合人工的方式進(jìn)行,靠近混凝土邊處30 cm部分采用人工回填,人工夯實(shí),其他部分采用機(jī)械回填,機(jī)械壓實(shí),人工回填每層控制在15 cm,機(jī)械回填每層控制在30 cm以內(nèi),壓實(shí)度不小于98%?；靥顣r(shí)要邊回填邊在混凝土面涂刷泥漿,以利于混凝土和土結(jié)合良好?；靥钔瓿珊?河堤進(jìn)行漿砌石砌筑,恢復(fù)原有地形地貌。

6 結(jié)語(yǔ)

張北河暗渠工程施工從2006年12月開始,到2008年10月主體工程完工,實(shí)現(xiàn)了業(yè)主要求的階段性目標(biāo)。經(jīng)過(guò)本項(xiàng)目的技術(shù)研究,成功解決了大體積混凝土抗裂、扭曲面施工與線形控制、金屬設(shè)備安裝與質(zhì)量控制等關(guān)鍵性技術(shù)難題,達(dá)到了預(yù)期的效果。同時(shí),暗渠是水利工程中常用的一種河渠交叉建筑物,通過(guò)張北河暗渠工程,為以后類似工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1] DL/T 5144-2001,水工混凝土施工規(guī)范[S].

[2] SL 352-2006,水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] NSB D11-2008,南水北調(diào)工程外觀質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].