黔中水利樞紐龍場渡槽排架及槽殼施工技術(shù)

【摘要】龍場渡槽排架及槽殼采用預制構(gòu)件，利用前期拱圈吊裝纜索吊設(shè)備進行吊裝施工，本文針對排架及槽殼結(jié)構(gòu)預制、起吊方法、拱上加載、對接方式及定位調(diào)整等施工技術(shù)進行介紹，為今后類似工程提供參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】龍場渡槽；排架及槽殼；施工技術(shù)

1、工程背景

1.1 工程概況

黔中水利樞紐龍場渡槽為鋼筋混凝土拱排式渡槽，拱圈單跨200m，目前在拱式渡槽類型中為世界第一。渡槽上部排架及槽殼結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)如下：

（1）渡槽槽身：槽身總長330m，共分22跨，單跨長15m，采用U型槽殼，槽殼厚度0.2m，斷面5.4×4.6m，槽身頂離地面最大高度133m。

（2）排架柱：共19個排架，地面排架6個，拱上排架13個，為雙柱式排架，拱上排架最大高度34m。

1.2 渡槽施工總體方案

（1）拱圈：采用纜索吊裝法。

（2）排架柱及槽殼：在拱圈合攏后，利用纜索吊機進行吊裝。除排架墩和高度小于3m排架柱采用現(xiàn)澆外，其余均采取預制吊裝法。

（3）預制場：根據(jù)本渡槽工程所處地形特點，預制場布置在渡槽下方峽谷底龍場河右岸平坦地面。

2、排架柱及槽殼場內(nèi)預制、運輸及存放

2.1 預制場地改造

利用前期拱箱預制場地進行改造整修后作為排架柱及槽殼預制場地，布置有2臺150t龍門吊機作為場內(nèi)構(gòu)件運輸設(shè)備，主要需改造內(nèi)容包括：

（1）拆除清理拱箱預制臺座，平整地面；

（2）延長預制場龍門吊軌道，以滿足數(shù)量較多的排架和槽殼預制存放及運輸，改造后預制場形成長×寬=154×13m的狹長地帶；

（3）旋轉(zhuǎn)平臺改建，原吊裝拱箱布置的旋轉(zhuǎn)平臺位于兩組纜索中心下方，吊裝排架及槽殼時需利用左側(cè)單組纜索吊運，因此需將旋轉(zhuǎn)平臺改建在左側(cè)單組纜索吊中心線下方。

2.2 場內(nèi)預制、運輸及存放布置

（1）排架柱預制存放：共19個排架柱，高度大于10m排架分多段預制，共需預制33個節(jié)段，長4.6～10m，預制及存放區(qū)域布置在起吊平臺右側(cè)區(qū)域，分3層重疊預制，每一節(jié)段預制結(jié)束后就地存放，避免吊裝前移動。

（2）槽殼預制存放：龍場渡槽共22跨槽殼，均采用預制吊裝法施工。槽殼沿預制場中線縱向預制存放，主要考慮使場內(nèi)兩側(cè)可通行混凝土運輸車輛，并利于場內(nèi)龍門吊運輸。受預制場地狹窄面積限制，無法事先預制存放槽殼，首批槽殼預制布置在起吊平臺左側(cè)區(qū)域，待排架柱預制完成并吊裝移除空地后，預制場縱向可預制存放8跨槽殼。

（3）場內(nèi)運輸：排架柱吊裝時利用單臺150t龍門吊水平吊運移動至單組纜索吊下方起吊平臺上；槽殼吊裝時利用兩臺150t龍門吊移動至旋轉(zhuǎn)平臺（與排架起吊平臺共用）。

3、吊裝總體方法

在拱圈合攏后進行排架及槽殼吊裝施工，橋梁工程拱上構(gòu)件常用吊裝方法有以下幾種：

（1）運入主索下起吊：在主索跨度范圍內(nèi)有場地時，將構(gòu)件從預制場運輸?shù)街魉飨掠膳苘囍苯悠鸬?。根?jù)地形和設(shè)備情況又可分為將構(gòu)件運到墩臺上起吊和橫移索起吊兩種形式。

（2）橫扁擔吊裝法：即設(shè)置橫扁擔裝置進行吊裝。根據(jù)拱上構(gòu)件特點，主索布置有三種形式：單組主索布置在橋的中線位置；布置兩組主索并聯(lián)安裝一副橫扁擔；采用雙跨纜索各布置一個跑車。

龍場渡槽排架柱及槽殼與橋梁工程拱上構(gòu)件相比，存在單件質(zhì)量大、尺寸大的特點（單跨槽殼長15m、重150t，排架節(jié)段最長10m、最重98t），根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件及工程特點，對以上幾種吊裝方法進行了綜合設(shè)計運用：設(shè)置兩組主索分開獨立布置，單組150t纜索吊從預制場運輸構(gòu)件至兩岸轉(zhuǎn)換平臺，轉(zhuǎn)換平臺上設(shè)置平板滑車將構(gòu)件平移運輸至兩組纜吊中線，即可抬吊安裝。單組纜索及雙組纜索起吊時設(shè)置橫扁擔裝置。

4、排架柱吊裝

4.1 拱上排架加載順序

拱上構(gòu)件加載主要遵循規(guī)定的順序?qū)ΨQ均衡地進行，以免產(chǎn)生過大的拱圈應(yīng)力，龍場渡槽拱上排架柱加載分四個階段，每個階段內(nèi)按順序分段逐步對稱吊裝。

4.2 排架吊裝工藝流程

①吊裝準備→②龍門吊移動排架至主纜左側(cè)組起吊位→③單組主纜吊運至轉(zhuǎn)換平臺→④平移至雙組主纜中心→⑤抬吊就位→⑥纜風繩安裝牽制→⑦調(diào)整位移及垂直度→⑧鋼板及定位鋼筋焊接→⑨纜吊松勾→⑩模板鋼筋安裝→⑾混凝土澆筑→⑿混凝土待強→⒀纜風繩拆除。

4.3 起吊安裝方法

（1）吊點設(shè)置：場內(nèi)龍門吊及單組纜索運輸時用鋼絲繩穿過橫系梁兜底起吊；排架柱預制節(jié)段兩端中心位置橫向埋置φ120鋼管穿φ110鋼棒共4個吊點，用于雙組纜索吊運安裝。

（2）單組纜索吊運時不設(shè)橫扁擔，從預制場起吊平臺采用臥式吊運移動至兩岸轉(zhuǎn)換平臺小車上，卷揚機牽引小車橫移至兩組纜索中線位置，再由兩組纜索抬吊安裝，橫向設(shè)兩組索并聯(lián)長14.5m兩副橫扁擔，單吊轉(zhuǎn)換為雙吊。

（3）為方便排架安裝就位，盡量在轉(zhuǎn)換平臺位置直接采取直立吊運方式。受吊裝高度限制部分較長排架采用臥式吊運，至安裝位置后逐步翻轉(zhuǎn)為豎直狀態(tài)再放下安裝（吊運過程如圖-1）。

（4）繩索與排架柱接觸部位設(shè)置橡膠墊或半圓鋼管等保護措施，避免摩擦損傷鋼絲繩及排架柱棱角。

（5）在起升通過拱頂部位時，拱圈上安排專人觀察指揮，避免排架偏轉(zhuǎn)與拱圈發(fā)生碰撞。

（6）對接固定

①當距離目標位置50cm左右時，起重操作人員施行點動操作，使排架節(jié)段緩慢放下。

②接頭定位：采用5t手拉葫蘆配合平移微調(diào)，可實現(xiàn)準確對接。

③垂直度控制：橫向通過主纜吊機牽引配合，縱向通過纜風繩連接手動葫蘆調(diào)節(jié)偏差，接頭鋼板存在不偶合縫隙，可根據(jù)縫隙大小加設(shè)不同厚度鋼板墊片填塞調(diào)整，使排架垂直度滿足要求。

④固定：通過測量，確認排架調(diào)整符合設(shè)計要求后對稱焊接排架柱主筋。

4.4 排架接頭方式及施工方法

（1）接頭方式：采用濕接頭連接，設(shè)計為杯口形狀（如圖-2），吊裝定位時依靠接頭預埋鋼板支撐和主筋焊接穩(wěn)固，然后澆筑接頭杯口二期混凝土。預埋鋼板面積在滿足豎向受力情況下應(yīng)盡可能縮小，以增大接頭混凝土接觸面，曾加排架柱使用壽命。本渡槽排架柱接頭端預埋鋼板面積約為柱身截面積的9%～10%。

（2）接頭施工方法：圍繞排架柱四周制作移動式掛籃操作平臺，排架預制時順高度預埋爬梯供施工人員上下通行，主筋接頭采用幫條焊，濕接頭采用自密實混凝土，纜索工作吊機吊罐運輸，溜槽配合入倉澆筑混凝土，杯口二期混凝土達到85%后，繼續(xù)安裝加載下一節(jié)段排架柱。

5、槽殼吊裝

5.1 槽殼旋轉(zhuǎn)、平移轉(zhuǎn)換及起吊平臺布置

槽殼順預制場縱向預制存放與纜索吊中線成790交角，需旋轉(zhuǎn)至纜索中線方向一致再起吊，單組纜索轉(zhuǎn)為雙組纜索抬吊時，需平移至雙組纜索中線位置，因此需布置旋轉(zhuǎn)平臺及轉(zhuǎn)換平臺，同時兼作起吊平臺。

5.1.1 旋轉(zhuǎn)平臺布置

（1）槽殼從預制場起吊時利用左側(cè)單組主纜吊機起吊，在中線正下方預制場內(nèi)布置鋼結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)平臺。

（2）槽殼旋轉(zhuǎn)：用鋼絲繩一端連接卷揚機，另一端連接旋轉(zhuǎn)平臺扣點，兩臺15t卷揚機牽引旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)至起吊方位。

5.1.2 轉(zhuǎn)換平臺布置

為實現(xiàn)單組纜索吊轉(zhuǎn)變?yōu)殡p組纜索吊裝轉(zhuǎn)換，在進、出口兩岸分別布置一座轉(zhuǎn)換平臺。在基礎(chǔ)平臺上垂直于纜索吊中線鋪設(shè)鋼軌道，現(xiàn)場制作150t運輸平板小車，小車布置兩排滑輪。吊裝時，單組纜索吊先將槽殼吊運至運輸小車上，用卷揚機將小車牽拉至雙組纜索中線起吊位置。

5.2 拱上槽殼吊裝加載順序

槽殼的安裝順序為從拱頂向兩岸交替安裝對稱加載。

5.3 槽殼吊裝流程

①吊裝準備→②龍門吊移動槽殼至旋轉(zhuǎn)平臺→③槽殼旋轉(zhuǎn)至起吊位→④主纜左側(cè)單組主纜吊運至轉(zhuǎn)換平臺→⑤平移至雙組主纜中線起吊位置→⑥抬吊就位→⑦調(diào)整軸線及高程→⑧纜吊松鉤撤離→⑨支座鋼板焊接。

5.4 起吊安裝方法

（1）吊點設(shè)置：吊點布置在距離槽殼支座點最近位置，距離端頭面110cm，采用鋼絲繩從預埋吊孔穿過槽殼兜底連接橫扁擔梁。

（2）單組纜索吊設(shè)兩幅橫扁擔長6m，從預制場轉(zhuǎn)換平臺（起吊平臺）吊運至兩岸轉(zhuǎn)換平臺小車上，卷揚機牽引小車橫移至兩組纜索中線位置，再由橫向兩組索更換為并聯(lián)兩副橫扁擔長14.5m，雙組主纜抬吊槽殼至排架墩帽安裝（如圖-3）。

（3）繩索與槽殼接觸部位設(shè)置橡膠墊或半圓鋼管等保護措施，避免摩擦損傷鋼絲繩及槽殼混凝土。

（4）在起升通過拱頂部位時，拱圈上安排專人觀察指揮，避免槽殼與拱圈發(fā)生碰撞。

（5）就位調(diào)整

①對應(yīng)排架墩帽處安排人員觀察接應(yīng)，當距離目標位置50cm時，起重機操作人員實行點動操作，使槽殼緩慢放下。

②軸線調(diào)整：槽殼處于懸空狀態(tài)下，利用墩帽預埋鋼筋作支點用手拉葫蘆牽拉調(diào)整軸線符合設(shè)計要求。

③縱向間隙控制：槽殼接頭伸縮縫厚度1cm，槽殼端面事先粘貼泡沫板，形成伸縮縫隙，以先安裝槽殼為操作平臺用手拉葫蘆調(diào)整到位。

6、施工驗算

施工計算強度大、內(nèi)容多，一般采用計算機來完成，在此僅介紹主要驗算項目及結(jié)果。

6.1 排架吊裝施工驗算

（1）吊運過程吊點驗算：選擇不同類型排架在水平吊運時對其進行抗彎、抗剪承載力驗算，下緣裂縫寬度驗算。

（2）抗風計算：順渡槽縱向排架兩側(cè)分別設(shè)置2根φ22鋼絲繩纜風，排架接頭混凝土達到70%設(shè)計強度后，拆除纜風繩，以免影響掛籃移動上升。排架安裝就位后每個排架柱角上4根豎向主筋焊接（兩個排架柱共8根）。選擇不同類型排架，不考慮纜風繩對抗風的有利影響。因排架橫橋向較寬且迎風面積較小，僅對順橋向最大風荷載作用下結(jié)構(gòu)受力狀況進行驗算，結(jié)果滿足規(guī)范要求。

（3）拱上加載時拱圈受力驗算：按照排架加載順序?qū)ζ涫┕み^程拱圈的受力及變形進行驗算，以確保施工期間各結(jié)構(gòu)受力安全。

6.2 槽殼吊裝施工驗算

（1）槽殼吊裝過程受力計算：槽殼存放于旋轉(zhuǎn)平臺時，支點距離端頭2.5m，為槽殼吊裝過程中最不利狀態(tài)，以此工況進行了承載力和裂縫寬度驗算。承載力及上緣裂縫寬度滿足規(guī)范要求。

（2）拱上槽殼加載拱圈受力驗算：按照吊裝順序，對槽殼施工過程拱圈的受力和變形進行計算。

7、結(jié)束語

龍場渡槽為高大跨混凝土拱式渡槽，尤其拱上結(jié)構(gòu)離地面高度大，支架搭設(shè)材料、混凝土等運輸困難，常用的現(xiàn)澆施工方法其支架搭設(shè)及拆除等工作量大、施工人員長時間處于高空作業(yè)安全風險更大，不經(jīng)濟。該渡槽排架及槽殼采用預制構(gòu)件，充分利用前期拱圈纜吊設(shè)備進行吊裝施工，實踐證明，其施工技術(shù)、施工工藝是可行的，做到了快速施工，質(zhì)量保證，安全經(jīng)濟性更好，可廣泛應(yīng)用于類似工程。

參考文獻：

[1] 盧偉等 公路橋梁施工系列手冊（拱橋）[M].北京：人民交通出版社，2014.5

[2] 張省俠等 橋涵工程技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2014.1

作者簡介：羅忠明，男，本科，苗族，（1970-），籍貫：貴州貴陽，工程師，主要從事水利水電工程項目施工管理工作。