某倒虹吸主體工程施工技術(shù)

陳 佳

(天津市水利工程有限公司 天津300222)

某倒虹吸主體工程施工技術(shù)

陳 佳

(天津市水利工程有限公司 天津300222)

倒虹吸是輸水工程中常用的建筑物，其施工技術(shù)備受關(guān)注。某倒虹吸由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘、管身段、出口控制閘和出口漸變段組成，建筑物總長336,m。從土方開挖、土方回填、CFG樁施工及混凝土施工4個(gè)方面介紹了該倒虹吸管身段的施工技術(shù)，供類似工程參考。提出只有嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行施工才能保證施工的安全、質(zhì)量和工期。

倒虹吸 土方 CFG樁 混凝土

0 引 言

某倒虹吸由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘、管身段、出口控制閘和出口漸變段組成，建筑物總長336,m。進(jìn)、出口漸變段分別長45,m、55,m，進(jìn)口檢修閘室段長13,m，出口控制閘室段長23,m，閘室均為4孔(單孔凈寬6.5,m)；管身段水平投影長200,m(由進(jìn)口斜管段、水平段和出口斜管段組成)，管身橫向?yàn)?孔兩聯(lián)箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單孔尺寸6.5,m×6.7,m (寬×高)。

倒虹吸主體工程實(shí)行分期施工，管身段為一期工程，進(jìn)、出口漸變段及檢修閘、控制閘室為二期工程；土方開挖施工采取自上而下分層梯級(jí)開挖；土方回填從臨時(shí)存渣場(chǎng)取料、運(yùn)輸、攤鋪碾壓；CFG樁采用振動(dòng)沉管法施工，混合料采用廠拌；混凝土采取拌和站集中拌制，支架法澆筑；模板采用組合鋼模板。[1-2]

1 土方工程

1.1 土方開挖

倒虹吸主體工程土方開挖工序包括：①場(chǎng)地清理，砍伐灌木、雜草，清除垃圾、樹根，有用材料運(yùn)至指定地點(diǎn)堆碼整齊，無用材料焚燒掩埋。②施工排水、臨時(shí)截水溝開挖，為了避免地表水及雨水流入開挖工作面，在開挖邊界外指定地方設(shè)置臨時(shí)截水溝；由于倒虹吸管身水平段建基面位于地下水位以下，開挖前在擋水圍堰之內(nèi)、開挖開口線之外開挖臨時(shí)截水溝；保證截水溝邊坡穩(wěn)定、溝底縱坡平順、保持排水通暢，并在適當(dāng)位置設(shè)立集水坑，使用排水設(shè)施進(jìn)行排水。③清基，清基層厚0.5,m左右，采用裝載機(jī)推土，集料作為棄料處理。④土方開挖，土方開挖采用自上而下分層梯級(jí)開挖的施工程序，開挖分層厚度3～4,m，滿足施工圖紙要求的坡度和平整度。

土方開挖施工程序如圖1所示，斷面示意如圖2所示。

圖1 土方開挖施工程序Fig.1 Construction procedures of earthwork excavation

圖2 開挖斷面示意圖Fig.2 Schematic of the excavation section

1.2 土方回填

在存棄碴場(chǎng)開挖適宜的土料、劃定開采區(qū)界線、清理表層，并在開挖料的周圍設(shè)置必要的排水設(shè)施；選定與實(shí)際施工條件相仿的現(xiàn)場(chǎng)開展碾壓、含水量、壓實(shí)土密度、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)和抗剪強(qiáng)度等生產(chǎn)性試驗(yàn)，根據(jù)確定的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行回填料制備和加工；在料場(chǎng)嚴(yán)格控制、調(diào)整回填料的含水量，填料的分布及級(jí)配應(yīng)當(dāng)均勻。填筑一律采用分層均勻平鋪，鋪料層厚度50～80,cm，每層碾壓6～8遍；施工中嚴(yán)格控制攤鋪厚度、壓實(shí)參數(shù)，壓實(shí)合格后鋪筑上層新料；分段填筑時(shí)，每層接縫處做成斜坡，碾跡重疊0.5～1.0,m，上下層分段位置應(yīng)錯(cuò)開，錯(cuò)縫距離不小于1.0,m。土方回填施工程序如圖3所示。

圖3 土方回填施工程序Fig.3 Construction procedures of earthwork backfilling

2 CFG樁施工

根據(jù)建筑物場(chǎng)地地質(zhì)水文、現(xiàn)存構(gòu)建物、障礙物等情況以及CFG樁布樁圖、設(shè)計(jì)施工說明確定CFG樁施工的技術(shù)措施和工藝方法。該工程段地基為壤土，屬于軟基礎(chǔ)，選用振動(dòng)沉管法進(jìn)行CFG樁施工。CFG樁施工工藝、方法如圖4所示。

① 清理施工場(chǎng)地，按設(shè)計(jì)做好封底層；施工放樣，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙布置樁位，做好標(biāo)志。進(jìn)行工藝性試樁，確定混合料配合比、拔管速度、施打順序等各項(xiàng)施工參數(shù)。

圖4 CFG樁施工工藝流程Fig.4 Process of CFG pile construction

② 樁機(jī)就位，調(diào)整套管與地面垂直，保證垂直度符合規(guī)范要求；在套管上標(biāo)志出打設(shè)深度，確保加固深度滿足設(shè)計(jì)要求。

③ 啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，開始沉管，注意保持樁機(jī)的穩(wěn)定，避免傾斜和錯(cuò)位。沉管過程中須做好記錄。激振電流每沉1.0,m記錄一次，對(duì)土層變化處應(yīng)特別說明，直到沉管至設(shè)計(jì)標(biāo)高后停機(jī)。

④ 停機(jī)后立即向管內(nèi)投料(混合料采用廠拌)，直到混合料與進(jìn)料口齊平，開動(dòng)電動(dòng)機(jī)，沉管原地留振l0,s左右，然后根據(jù)試樁確定的拔管速度邊振動(dòng)邊拔管。

⑤ 當(dāng)樁管拔出地面，確認(rèn)成樁符合設(shè)計(jì)要求后用粒狀材料封頂，然后移機(jī)繼續(xù)下一根樁施工。

⑥ CFG樁施工完成并檢測(cè)合格后，人工切割樁頭施工質(zhì)量較差段，在樁頂鋪設(shè)0.6,m厚碎石墊層。

CFG樁施工程序如圖4所示。

3 混凝土施工

3.1 總體方案

① 管身段混凝土澆筑：管身為鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，采用支架法跳倉澆筑施工。開挖完成后先進(jìn)行墊層澆筑；用長臂反鏟進(jìn)行底板混凝土澆筑，分左右幅進(jìn)行；澆筑左(右)幅靠邊坡一側(cè)的兩面墻體；澆筑至頂板底面處時(shí)將該段進(jìn)行回填。[3]

② 進(jìn)出口閘室段和漸變段混凝土澆筑：閘室段(包括底板、閘墩、邊墻及上部結(jié)構(gòu)等)混凝土和漸變段混凝土采用相同的澆筑方法穿插澆筑?；炷敛捎弥Ъ芊仓?；模板采用組合鋼模板；澆筑分層高度以結(jié)構(gòu)體型轉(zhuǎn)折點(diǎn)為界或2～3,m；入倉方式采用履帶吊，水平運(yùn)輸使用砼罐車。

混凝土澆筑施工工藝流程如圖5所示。

圖5 混凝土澆筑施工工藝流程Fig.5 Process of concrete pouring

3.2 混凝土工程

閘室、邊坡、擋墻及框架根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)、入倉強(qiáng)度和分層分塊情況設(shè)置臨時(shí)施工縫，分層高度不大于3,m。管身斜管段分塊長度為15.5,m，平管段分塊長度為15.4,m。管身段每塊分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)分層如圖6所示，管身段混凝土各倉主要工作量見表1。

圖6 倒虹吸管身分層圖Fig.6 Layered graph of the Invert Siphon Project tube

表1 管身段混凝土工程量清單表Tab.1 Concrete BOQ of the tube

3.2.1 澆筑準(zhǔn)備、倉面驗(yàn)收

當(dāng)每一倉位的各項(xiàng)程序工作結(jié)束后進(jìn)行清倉，并做好施工場(chǎng)面及道路的整理，振搗器、手推車、工作人員全部就位。驗(yàn)收合格后開倉澆筑。

3.2.2 運(yùn)輸、入倉、平倉及振搗

混凝土水平運(yùn)輸采用砼罐車；管身混凝土、閘室及上部框架結(jié)構(gòu)混凝土主要采用長臂反鏟、QUYT-55履帶吊以及砼臥罐入倉。一般混凝土根據(jù)倉面大小、墻寬及澆筑方法等選用φ50或φ100軟軸插入式振搗器或附著式振搗器進(jìn)行振搗；墊層薄層混凝土采用平板振搗器振搗，混凝土澆筑采用通倉薄層平鋪法施工，澆筑坯層厚度控制在30～50,cm。

3.2.3 混凝土入倉手段

① 底板倉號(hào)：用擋土墻平臺(tái)作為混凝土水平運(yùn)輸平臺(tái)并布置一個(gè)混凝土集料槽，自卸汽車運(yùn)料至集料槽內(nèi)，液壓反鏟(斗容0.8,m3、有效臂長14.5,m)自槽內(nèi)取料后布料入倉。②側(cè)墻倉號(hào)：側(cè)墻厚度為1.1,m，單個(gè)側(cè)墻倉號(hào)面積為18.5,m2，倉號(hào)受料寬度相對(duì)狹窄，使用QUYT-55履帶吊起吊1.5,m3吊罐入倉，采用平鋪法澆筑。側(cè)墻倉號(hào)較高，為防止混凝土料下落出現(xiàn)骨料分離現(xiàn)象，在吊罐下料處下方加掛溜筒(溜筒長度控制為溜筒出口距離混澆筑面不超過1.5,m)，將吊罐內(nèi)的混凝土料卸入溜筒上方的受料斗內(nèi)控制下料速度。③頂板倉號(hào)：頂板倉號(hào)采用平鋪法進(jìn)行澆筑，混凝土入倉采用長臂反鏟和履帶吊起吊1.5,m3吊罐的綜合手段。

3.2.4 防凍措施

天氣較冷時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑，需采取溫控措施：[4]混凝土拌制時(shí)添加防凍劑；現(xiàn)場(chǎng)澆筑可采取蓋單層彩條布再覆蓋一層草袋保溫；也可以根據(jù)實(shí)際施工情況錯(cuò)開冷凍期澆筑預(yù)制構(gòu)件。

3.2.5 拆模養(yǎng)護(hù)

一般非承重模板在澆筑48,h后即可拆除，小跨度承重模板在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%,時(shí)方可拆除，大跨度承重模板及特殊部位模板必須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%,設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能拆除。低溫時(shí)拆模時(shí)間盡可能推遲，拆模時(shí)混凝土強(qiáng)度必須大于允許受凍臨界強(qiáng)度，并避免在夜間或氣溫驟降期間拆模。拆模要避免對(duì)混凝土表面及模板的損傷和毀壞。拆模后用草袋覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)，保持草袋的濕潤，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14,d。

4 結(jié) 語

倒虹吸是輸水工程中常用的建筑物，其施工技術(shù)備受關(guān)注。土方開挖、土方回填、CFG樁施工及混凝土施工是倒虹吸施工過程中非常重要的環(huán)節(jié)，只有嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行施工才能保證施工的安全、質(zhì)量和工期。

［1］ 石泉，張立德，李紅偉. 大型倒虹吸工程設(shè)計(jì)與施工[M]. 北京：水利水電出版社，2007.

［2］ 丁利明. 南水北調(diào)中線唐河倒虹吸工程施工技術(shù)[J].水利水電技術(shù)，2007，38(5)：37-38.

［3］ DL/T5144—2001 水工混凝土施工規(guī)范[S].

［4］ 高楓，郭娟. 大體積混凝土冬季施工技術(shù)探討[J]. 山西建筑，2009，35(26)：35-37.

Construction Technology of Main Works of Invert Siphon Project

CHEN Jia
(Tianjin Water Conservancy Engineering Co.，Ltd.，Tianjin 300222，China)

Inverted siphon is commonly used in water conveyance projects，therefore the construction technology of inverted siphon receives considerable attention.An inverted siphon was described，which consists of a transition section at inlet，inlet overhauling valve，pipe，outlet control valve and a transition section at outlet.The total length of the structure is 336,m.The construction technology of inverted siphon was introduced，which involves earthwork excavation，earthwork backfilling，CFG pile construction and concrete construction.It is hoped it can provide reference and guidance for similar projects.

inverted siphon；earthwork；CFG pile；concrete

TV68

：A

：1006-8945(2016)05-0077-03

2016-04-20