多孔箱涵排洪涵洞混凝土施工技術(shù)

□袁晏齡（南水北調(diào)中線建管局河南分局）

1 工程概況

南水北調(diào)中線一期總干渠陶岔渠首至沙河南段工程淅川施工4 標(biāo)段格子河排洪涵洞位于渠道24+891.00 樁號(hào)，為6 孔現(xiàn)澆鋼筋混凝土管結(jié)構(gòu)建筑物，3 孔一聯(lián)，孔口尺寸為5.80m ×4.70m。主要由進(jìn)口整治段、進(jìn)口連接段、洞身段、出口連接段和出口整治段組成。

格子河排洪涵洞進(jìn)/出口連接段長(zhǎng)度為20m，洞身段長(zhǎng)度為124m，共8 節(jié)管節(jié)，每節(jié)管節(jié)長(zhǎng)度為15.50m；洞身段采用C30 鋼筋混凝土，止水采用紫銅止水和652 型橡膠止水。混凝土澆筑28773m3,鋼筋制安2785t。

2 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)地層主要由上第三系（N） 與第四系中更新統(tǒng)（al-plQ2）、上更新統(tǒng)（al-lQ3）、全新統(tǒng)（alQ42）組成。上第三系以粘土巖為主，夾砂礫巖、砂質(zhì)粘土巖及砂巖，中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)為粉質(zhì)粘土，全新統(tǒng)為粘土。

地下水位132.49～134.94m，粉質(zhì)粘土、粘土巖及砂質(zhì)粘土巖具極微～微透水性，砂巖、砂礫巖具中等～強(qiáng)透水性。Q42 粘土呈軟塑狀，強(qiáng)度較低，工程性質(zhì)較差；Q3 粉質(zhì)粘土呈可～硬塑狀，屬中壓縮性土，具弱膨脹性；Q2 粉質(zhì)粘土呈硬塑～堅(jiān)硬狀，屬低～中等壓縮性，具弱～中等膨脹性；上第三系（N）粘土巖呈硬塑～堅(jiān)硬狀，屬中壓縮性，具弱～中等膨脹性。砂質(zhì)粘土巖呈堅(jiān)硬狀，屬低～中壓縮性，具弱膨脹性。粉質(zhì)粘土、粘土巖具極微透水性，砂巖、砂礫巖具中-強(qiáng)等透水性。

3 工期要求

工程混凝土施工工期僅3 個(gè)月，工程量大，任務(wù)重，質(zhì)量要求高。

4 施工準(zhǔn)備

4.1 技術(shù)準(zhǔn)備

施工前組織編制專項(xiàng)施工方案，再組織現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，各種技術(shù)準(zhǔn)備到位，再開始進(jìn)行施工。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

4.2.1 施工道路布置

土方開挖、填筑和混凝土澆筑施工道路主要采用開挖使用的臨時(shí)施工道路，一條道路為建筑物基坑開挖開口線外布置一條環(huán)形道路，路寬7m；同時(shí)在133.70m 高程設(shè)置一級(jí)馬道，路寬為10m，用于后期混凝土澆筑設(shè)備運(yùn)行道路；另外在進(jìn)口整治段按10%坡比修筑下基坑道路，以方便于基礎(chǔ)處理設(shè)備進(jìn)場(chǎng)及后續(xù)混凝土澆筑。

4.2.2 水、電系統(tǒng)布置

一是格子河施工用電從格子河右岸3#變壓器（500KVA）接取，主要用于施工排水、混凝土澆筑振搗、鋼筋制安、混凝土施工機(jī)械及施工照明等；二是施工用水主要是混凝土拌合、沖倉、灑水養(yǎng)護(hù)等，拌合用水使用井水，從1#營(yíng)地已打井中抽取到拌合站蓄水池中，現(xiàn)場(chǎng)施工用水采用水泵從格子河上游圍堰抽取。

4.3 施工設(shè)備

主要施工設(shè)備見表1。

5 混凝土施工方法

5.1 模板工程

5.1.1 模板規(guī)劃設(shè)計(jì)

排洪涵洞所用模板采用定型組合模板，主要規(guī)格有平面模板1500mm ×600mm、1500mm ×300mm 以及其他異形相配合的鋼模板，并配備必要的U 型槽鋼以保證模板的強(qiáng)度及剛度滿足要求,使模板連接支撐牢固，不移位，不變形。模板支設(shè)形式為內(nèi)拉外撐形式，主要支撐為鋼管支撐，局部采用方木。受力主要通過外模架和拉桿來控制。利用現(xiàn)場(chǎng)已形成的混凝土擋土墻做好底板倉號(hào)和邊中墻倉號(hào)支撐系統(tǒng)。

表1 主要施工設(shè)備表

綜合受力計(jì)算分析以格子河排洪涵洞管身段混凝土澆筑時(shí)受力分析計(jì)算，滿堂腳手架搭設(shè)滿足安全施工和承載要求，腳手架水平桿和立桿承載力均滿足規(guī)范要求；

技術(shù)要求為：架管采用φ48 ×3 鋼管，間排距為60cm ×60cm，步距1.20m；外架搭設(shè)斜支撐，架管內(nèi)部每300cm 搭設(shè)剪刀撐。底部做型鋼或方木墊片，頂部下部做絲托，上部設(shè)雙排鋼管支撐模板。

5.1.2 模板的制安和支撐安裝

采用大型組合鋼模板以及部分異形鋼模板,模板在加工廠制作、拼裝。根據(jù)施工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和施工要求，進(jìn)行模板設(shè)計(jì)，選用材質(zhì)符合要求的不同型號(hào)的型鋼或方木，制作模板、圍囹及支撐桁架，以保證模板的強(qiáng)度及剛度滿足要求,且連接支撐牢固，不移位，不變形。為保證混凝土外觀質(zhì)量，模板制作必須滿足規(guī)范要求的平整度，制作偏差按施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制,并保證模板拼接質(zhì)量。采用10t 載重汽車運(yùn)輸，模板采用人工安裝。根據(jù)工程進(jìn)度計(jì)劃4 套模板，鋼管約120t。

其中頂板每孔支撐為整體支撐，給整體支撐安裝簡(jiǎn)易的移動(dòng)結(jié)構(gòu)（滾動(dòng)支撐桁架），采用3t 卷揚(yáng)機(jī)拖動(dòng)，將整體支撐鋼管架，拖移至另一管節(jié)。

箱涵底板有45°倒角，施工中易產(chǎn)生氣泡，在施工中采用模板布。減少氣泡產(chǎn)生，保證工程質(zhì)量。

5.1.3 模板的拆除

排洪涵洞底板、邊墻、頂板側(cè)面為非承重模板，應(yīng)在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.50MPa 以上，保證混凝土表面及棱角部不因拆模而損壞時(shí)，才能進(jìn)行拆模作業(yè)。

承重模板的拆除：排洪涵洞頂板單孔跨度6.50m 的為承重模板，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，跨度2～8m 的梁、板應(yīng)在混凝土達(dá)到>70%強(qiáng)度后（7d 強(qiáng)度），才能拆除。

在頂板倉號(hào)澆筑結(jié)束時(shí)，取同倉混凝土試塊進(jìn)行等同施工環(huán)境（自然養(yǎng)護(hù)）下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在5d 和7d 后進(jìn)行試塊的強(qiáng)度抗壓試驗(yàn)，在滿足規(guī)范要求的前提下方可進(jìn)行拆除頂模作業(yè)，確保工程質(zhì)量。

5.2 鋼筋制安

鋼筋在3#營(yíng)地加工，其中直徑>25mm 的鋼筋接頭采用直螺紋滾絲連接，接頭采用止規(guī)、環(huán)規(guī)檢查，其他鋼筋采用搭接焊接，施工前作試驗(yàn)，并指導(dǎo)施工。鋼筋加工完成后，采用25t 汽車吊，自制運(yùn)輸車輛，并吊至工作面，人工安裝。

5.3 排洪涵混凝土澆筑

格子河排洪涵洞工程管身段分左右兩幅，每幅為3 孔一聯(lián)，每一聯(lián)管節(jié)分3 個(gè)倉號(hào)：底板倉號(hào)，側(cè)墻倉號(hào)、頂板倉號(hào)。管身段倉號(hào)分層澆筑布置示意圖見圖1。

圖1 管身段倉號(hào)分層澆筑布置示意圖

5.3.1 入倉方式

混凝土攪拌罐車運(yùn)料至布料機(jī)上料皮帶機(jī)直接卸料，布料機(jī)入倉（混凝土汽車泵作為備用）。BLJ600-40 履帶式混凝土輸送布料機(jī)生產(chǎn)率分析：每小時(shí)運(yùn)輸能力：Q=45m3/h。最大一個(gè)底板倉36.13×15.50=560.02m3,為保證澆筑質(zhì)量，采用臺(tái)階法澆筑，每層臺(tái)階高50cm,首個(gè)臺(tái)階寬度按6m 或5m 澆筑為了防止混凝土料下落出現(xiàn)骨料分離現(xiàn)象，在布料機(jī)下料處下方配備6m 長(zhǎng)的布料溜管，控制下料速度。出料口距離混凝土澆筑面應(yīng)控制在1.50～2.00m 之間。

在底板、頂板混凝土澆筑中，對(duì)未澆筑面進(jìn)行覆蓋保護(hù)，避免施工中污染施工面。

邊墻澆筑時(shí)由于邊墻厚度為1m，倉號(hào)面積為13.30m2，倉號(hào)受料寬度相對(duì)狹窄，考慮側(cè)墻模板支撐系統(tǒng)的安全，澆筑速度不宜過快，按混凝土上升速度（平鋪法）0.30m/h 計(jì)算，則其澆筑強(qiáng)度為13.30×0.30=4m3/h<45m3/h，澆筑倉號(hào)采用平鋪法澆筑時(shí)，均在布料機(jī)覆蓋范圍之內(nèi)，故滿足平鋪法澆筑要求。

頂板澆筑時(shí)待邊墻混凝土澆筑完成后，用滿堂架支立頂板模板，對(duì)結(jié)合面混凝土進(jìn)行人工鑿毛處理。將邊墻混凝土澆至頂板水平面，然后采用臺(tái)階法澆筑，每層50cm,首個(gè)臺(tái)階按6m 或5m 澆筑，此后按每個(gè)臺(tái)階2m 進(jìn)行推進(jìn)，施工方法同底板混凝土澆筑施工方法。

5.3.2 混凝土振搗

混凝土振搗：一般混凝土根據(jù)倉面大小、墻寬及澆筑方法等用選用φ50 或φ70 軟軸插入式振搗器進(jìn)行振搗。

作業(yè)過程：混凝土澆筑采用通倉薄層平鋪法施工，澆筑各層厚度控制在30～50cm；澆筑時(shí)均采用人工配合振搗器平倉，應(yīng)做到隨進(jìn)料隨平倉，不得堆積；在靠近模板和鋼筋較密的地方，用人工平倉。平倉后立即采用φ50 或φ70 型插入式振搗器進(jìn)行振搗密實(shí)；振搗次序按梅花型排列布置，上層振搗應(yīng)插入下層混凝土≥5cm。

5.3.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

拆模后主要采用灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土面的濕潤(rùn)，夏季高溫季節(jié)澆筑時(shí)盡量避開高溫時(shí)段，主要在晚上澆筑，養(yǎng)護(hù)材料選用草簾覆蓋，灑水保濕，養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥28d。底板、頂板，邊側(cè)墻采用土工布覆蓋，灑水。

5.4 施工縫面處理

施工縫的混凝土表面，待混凝土澆筑完成初凝后或終凝前人工用高壓水沖毛或人工鑿毛等方法，施工縫質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：無乳皮，微露粗砂。在澆筑下一層混凝土前，將經(jīng)過沖毛的施工縫面內(nèi)的松動(dòng)的石子、泥砂和污物清除掉，用人工清理干凈，形成利于結(jié)合的毛面，以確保新老混凝土面的良好結(jié)合；垂直施工縫在混凝土澆筑完成24h 或強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%后拆模后人工鑿毛，將松動(dòng)的石子、泥砂和污物清除掉，再用水沖洗干凈。澆筑下一倉混凝土前，先均勻鋪設(shè)一層2～3cm 厚的高強(qiáng)度水泥砂漿。

6 施工質(zhì)量保證措施

施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求、施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，建立健全質(zhì)量保證體系制度，杜絕質(zhì)量事故發(fā)生。施工前，由項(xiàng)目總工程師組織向施工隊(duì)管理人員、技術(shù)員，作業(yè)隊(duì)向施工班組、具體操作人員進(jìn)行層層技術(shù)交底，使全體施工人員在徹底明了即將施工對(duì)象的情況下投入施工。檢查驗(yàn)收工作將嚴(yán)格按照“三檢”制度執(zhí)行，即初檢合格后進(jìn)行復(fù)檢，復(fù)檢合格后終檢，終檢檢驗(yàn)合格后報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收。對(duì)采購(gòu)進(jìn)場(chǎng)的原材料及成品、半成品由質(zhì)檢工程師組織技術(shù)、試驗(yàn)、物資部門、施工隊(duì)的有關(guān)人員進(jìn)行檢驗(yàn)、試驗(yàn)和驗(yàn)收。

系統(tǒng)停電時(shí)的應(yīng)急措施

1#施工營(yíng)地備用了1 臺(tái)100kW 和1 臺(tái)50kW 的柴油發(fā)電機(jī)，在管身段混凝土澆筑施工中遭遇系統(tǒng)停電時(shí)，立即啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)對(duì)拌合站和混凝土澆筑振搗和照明設(shè)施進(jìn)行供電，確保不因停電而中斷混凝土澆筑。

7 應(yīng)急措施

一是實(shí)時(shí)了解天氣預(yù)報(bào)，合理安排施工，中雨以上天氣不新開混凝土澆筑倉面。二是在小雨天氣可進(jìn)行澆筑施工但應(yīng)做到適當(dāng)減少混凝土拌合用水量和出機(jī)口的坍落度、加強(qiáng)倉內(nèi)排水防止雨水流入倉內(nèi)、做好接頭部位和新澆筑混凝土面的保護(hù)工作。三是當(dāng)遭遇大雨、暴雨時(shí)，應(yīng)立即停止進(jìn)料，對(duì)已入倉混凝土振搗密實(shí)后覆蓋。雨后必須首先排除倉內(nèi)積水，對(duì)受雨水沖刷部位應(yīng)立即處理，如混凝土還能重塑，加鋪一級(jí)配混凝土振搗后繼續(xù)澆筑施工，如果混凝土已初凝，按照施工縫處理。當(dāng)布料機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，采用汽車泵進(jìn)行澆筑施工，積極與布料機(jī)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員聯(lián)系，在最短時(shí)間內(nèi)及時(shí)修復(fù)。在底板、頂板混凝土澆筑中，對(duì)未澆筑面進(jìn)行覆蓋保護(hù)，避免施工中污染施工面。