毛俊水庫(kù)工程清溪渡槽槽身施工方案研究

徐 成，何 秧

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 工程概況

毛俊水庫(kù)工程位于湘南，是以灌溉為主，結(jié)合供水，兼顧發(fā)電等綜合利用的大（II）型水利工程，包括樞紐工程和灌區(qū)工程。清溪渡槽工程位于左干渠ZG1+069 m～ZG2+469 m 處，全長(zhǎng)1 400 m，設(shè)計(jì)流量15.5 m3/s，是本工程最長(zhǎng)的渡槽。清溪渡槽槽身為U 型斷面，采用C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，槽寬5.4 m，槽身凈寬4.0 m，槽深3.25 m，槽身側(cè)壁厚0.3 m，底厚0.4 m，槽身頂部拉桿間距1.5 m，斷面尺寸0.2 m×0.2 m。渡槽設(shè)計(jì)采用雙、單兩種形式的排架與槽身相接，共設(shè)88 榀排架，排架中心間距一般為15.0 m，最大為16.9 m，排架高度1.0～32.0 m，采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，立柱斷面尺寸0.8 m×0.5 m。排架柱設(shè)頂梁支撐槽身，頂梁寬0.7 m，頂梁高0.6 m。排架柱承臺(tái)采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，承臺(tái)以下為Φ1 000 灌注樁。見圖1。

圖1 槽身典型斷面圖

2 施工條件及施工關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 施工條件

1）清溪渡槽進(jìn)口接老虎沖隧洞出口，地面高程268～302 m，地形較陡，坡度30°左右；渡槽谷底和出口段為沖洪積地層，地形平緩，高程268～300 m，地形由東向西緩慢抬升，坡度2°～5°。

2）清溪渡槽工程區(qū)緊鄰X041 縣道，交通較為便利。

3）高空作業(yè)多，施工安全性要求高。

4）清溪渡槽從何家村通過(guò)，周邊為大片農(nóng)田，施工場(chǎng)地較寬闊，周邊有合適的預(yù)制場(chǎng)地。

2.2 施工關(guān)鍵點(diǎn)

本工程為灌區(qū)C1 標(biāo)施工控制性項(xiàng)目，由于工程進(jìn)度滯后，施工時(shí)間較原計(jì)劃壓縮較多。渡槽工程沿線基巖面起伏較大，巖溶發(fā)育，鉆孔揭露多個(gè)溶洞，最大揭露洞高18.7 m，溶洞內(nèi)多充填可塑～軟塑狀粘土或含碎石粉質(zhì)粘土。由于地質(zhì)條件較差，樁基需施工252 根直徑1 m 的混凝土端承樁，最大樁長(zhǎng)達(dá)45 m。混凝土灌注樁施工時(shí)間長(zhǎng)，且傳統(tǒng)的支架法施工非常依賴基礎(chǔ)處理施工的質(zhì)量。因此，如何選擇合適的槽身施工方案成為制約本工程能否按時(shí)保質(zhì)完成的關(guān)鍵。

3 施工方案研究

清溪渡槽槽身共88 榀，單跨自重約140 t，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外渡槽施工方案資料的收集以及對(duì)類似工程的研究和咨詢，結(jié)合渡槽自身特點(diǎn)及施工條件，清溪渡槽槽身施工可選方案主要有四種，分別為支架現(xiàn)澆方案、移動(dòng)模架現(xiàn)澆方案、預(yù)制吊裝方案和架槽機(jī)架設(shè)方案，各方案詳述如下。

3.1 支架現(xiàn)澆方案

支架現(xiàn)澆方案是對(duì)渡槽沿線進(jìn)行基礎(chǔ)處理并搭設(shè)布置滿堂腳手架或鋼支架，再立模、綁扎鋼筋、澆筑槽身混凝土的方案，是最常規(guī)的渡槽槽身施工方法。

滿堂腳手架采用扣件式腳手架，立桿縱向間距為0.6 m，槽身下承重立桿橫向間距為0.6 m，槽身兩側(cè)非承重立桿橫向間距為0.9 m，步距為1.2 m（見圖2）；鋼管貝雷架鋼管立柱直徑為300～660 mm，貝雷片采用國(guó)產(chǎn)321 型。以上兩種施工支架搭建完成后，均需進(jìn)行支架預(yù)壓試驗(yàn)，預(yù)壓荷載不得小于施工總荷載的1.1 倍（見圖3）。

圖2 滿堂腳手架施工典型圖

圖3 鋼管貝雷架施工典型圖

支架現(xiàn)澆方案施工優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需預(yù)制場(chǎng)地，采用滿布式鋼支架施工，不需要大型起吊、運(yùn)輸設(shè)備，槽身整體性好；缺點(diǎn)是施工程序復(fù)雜，單跨工期較長(zhǎng)，且施工質(zhì)量控制有一定難度。

支架現(xiàn)澆方案主要工序如下：支架基礎(chǔ)混凝土澆筑—→搭設(shè)并預(yù)壓滿堂腳手架或鋼支架—→立定型鋼模板、鋼筋制安—→槽身混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)—→拆除模板及支架，進(jìn)行下一跨作業(yè)。

3.2 移動(dòng)模架現(xiàn)澆方案

移動(dòng)模架（造槽機(jī)）現(xiàn)澆方案源于大跨度橋梁上部結(jié)構(gòu)混凝土箱梁澆筑的現(xiàn)澆方式，是一種新型渡槽施工方法，該工法可自帶模板向前移位過(guò)孔，能跨越河流、溝槽等地形，充分利用渡槽排架作為施工平臺(tái)，是一種能夠保證槽身安全作業(yè)的新工藝。

移動(dòng)模架主要包含內(nèi)模及內(nèi)梁系統(tǒng)、外梁、外模及外肋系統(tǒng)、電氣及液壓系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，移動(dòng)模架安裝調(diào)試后在模板內(nèi)進(jìn)行槽身混凝土澆筑，澆筑完一榀后，內(nèi)外模脫模，外梁頂升過(guò)孔進(jìn)行下一跨施工，如此循環(huán)，直至完成所有槽身施工。移動(dòng)模架方案能夠節(jié)約基礎(chǔ)處理工程量、工作安全可靠、且能保證混凝土澆筑質(zhì)量，但是作為現(xiàn)澆方案，此法同樣存在施工進(jìn)度較慢的缺點(diǎn)，根據(jù)清溪渡槽進(jìn)度要求，共需2 臺(tái)移動(dòng)模架同時(shí)施工，設(shè)備投資大。

清溪渡槽移動(dòng)模架主要技術(shù)指標(biāo)如下：

1）可施工跨度范圍15～16.9 m；

2）可施工縱坡±0.02%；

3）設(shè)備過(guò)孔速度0～1 m/min；

4）單臺(tái)整機(jī)總重量約150 t；

5）整機(jī)施工進(jìn)度約20 d/跨。

移動(dòng)模架現(xiàn)澆方案主要工序如下：安裝外肋及外模，形成外輪廓—→調(diào)整外模、綁扎鋼筋—→安裝調(diào)整內(nèi)模，形成內(nèi)腔輪廓—→安裝端?！＜茴A(yù)壓—→澆筑混凝土—→內(nèi)外模脫模、整機(jī)過(guò)跨—→調(diào)整就位，循環(huán)作業(yè)—→所有槽身澆筑完成后拆除移動(dòng)模架。

3.3 預(yù)制吊裝方案

預(yù)制吊裝方案是使用大型起吊設(shè)備，將整孔預(yù)制梁槽架設(shè)安裝，由于單跨梁重達(dá)140 t，對(duì)起吊設(shè)備要求較高。本方法施工速度快，但對(duì)周邊道路要求較高，同時(shí)需要較大的預(yù)制場(chǎng)地。

槽身段在預(yù)制場(chǎng)上口朝上正向預(yù)制，預(yù)制采用3套定型組合鋼模板。模板架立采用Φ100 矩形鋼管（2根10#槽鋼加工成型）做支撐，Φ20 反向螺桿做對(duì)拉桿，使用對(duì)撐對(duì)拉結(jié)構(gòu)固定內(nèi)、外鋼模板，槽身混凝土澆筑完成后人工將頂部模面收光。先平整場(chǎng)地同時(shí)制作鋼筋，預(yù)制場(chǎng)地硬化（場(chǎng)內(nèi)道路施工時(shí)進(jìn)行砂卵石換填夯實(shí)），打混凝土基座平臺(tái)，然后架立外模，綁扎鋼筋，最后架立內(nèi)模，封閉兩側(cè)堵頭，澆筑混凝土，拆模養(yǎng)護(hù)，最后吊裝到位。槽身在預(yù)制場(chǎng)用龍門式起重機(jī)裝200 t 平板汽車運(yùn)輸至預(yù)吊裝點(diǎn)，汽車吊卸車就位，用2 臺(tái)QAY350 汽車吊吊裝就位。

預(yù)制吊裝方案主要施工工序如下：場(chǎng)地平整（地基面處理）—→混凝土基座平臺(tái)（鋼筋制作）—→調(diào)裝底模支撐—→安裝外?！摻畎惭b—→安裝內(nèi)模（預(yù)留止水槽）—→安裝預(yù)制拉桿、支撐加固—→澆筑混凝土—→拆內(nèi)模、開始養(yǎng)護(hù)—→拆外模—→拆底部支撐—→運(yùn)輸至預(yù)吊裝點(diǎn)—→吊裝就位。

3.4 架槽機(jī)架設(shè)方案

架槽機(jī)架設(shè)方案是一種采用提槽機(jī)、運(yùn)槽車及架槽機(jī)設(shè)備，將在預(yù)制場(chǎng)地整體預(yù)制好的槽身運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行架設(shè)的新型施工方案。為方便槽身提、運(yùn)、架施工，預(yù)制場(chǎng)應(yīng)布置于清溪渡槽終點(diǎn)處的平地，渡槽槽身在預(yù)制場(chǎng)預(yù)制完成后，通過(guò)提槽機(jī)將槽身轉(zhuǎn)運(yùn)至存槽場(chǎng)，槽身架設(shè)時(shí)，首先由提槽機(jī)將槽身從存槽場(chǎng)吊運(yùn)至運(yùn)槽車上，再由運(yùn)槽車將槽身運(yùn)至排架上已架設(shè)好的架槽機(jī)處，最后通過(guò)架槽機(jī)進(jìn)行渡槽槽身的架設(shè)，見圖4。

圖4 清溪渡槽架槽機(jī)施工三維圖

架槽機(jī)架設(shè)方案主要工序如下：槽身預(yù)制，提槽機(jī)提運(yùn)槽身至存槽臺(tái)座—→提槽機(jī)將前兩跨槽身安裝到位—→安裝并調(diào)試架槽機(jī)—→在已架槽頂鋪設(shè)軌道，安裝運(yùn)槽車—→提槽機(jī)提運(yùn)槽身至運(yùn)槽車，并通過(guò)運(yùn)槽車運(yùn)至架槽機(jī)內(nèi)—→架槽機(jī)起吊并安裝槽身—→架槽機(jī)整機(jī)前進(jìn)一跨，循環(huán)作業(yè)—→所有槽身架設(shè)完成后拆除架槽機(jī)。

4 施工方案比選

為優(yōu)選清溪渡槽槽身施工方案，從質(zhì)量保證率、施工安全性、工藝先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性及施工工期等多方面對(duì)上述四種施工方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，比較結(jié)果見表1。

表1 清溪渡槽槽身施工方案比較表

對(duì)上述四種施工方案的比較可知，支架現(xiàn)澆方案、移動(dòng)模架現(xiàn)澆方案、預(yù)制吊裝方案及架槽機(jī)架設(shè)方案均能運(yùn)用于清溪渡槽槽身施工。從工程費(fèi)用來(lái)看，預(yù)制吊裝方案費(fèi)用最高，移動(dòng)模架現(xiàn)澆方案次之，支架現(xiàn)澆方案及架槽機(jī)架設(shè)方案費(fèi)用較低且差距不大，但是從施工質(zhì)量與安全控制方面來(lái)看，架槽機(jī)架設(shè)方案具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，且能最大程度地加快工程施工進(jìn)度。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，清溪渡槽槽身施工推薦采用架槽機(jī)架設(shè)方案。

本渡槽架槽機(jī)擬采用DF150 型架槽機(jī)及其配套設(shè)備，該設(shè)備是專為140 t 級(jí)渡槽運(yùn)架施工使用而研制的架槽機(jī)及運(yùn)槽車，滿足渡槽槽身及墩臺(tái)設(shè)計(jì)承載力的要求。

5 結(jié) 語(yǔ)

截止2020 年3 月，清溪渡槽所在的毛俊水庫(kù)工程灌區(qū)C1 標(biāo)已經(jīng)開工，架槽機(jī)廠家也已經(jīng)確定，槽身即將開始采用架槽機(jī)架設(shè)施工。高大長(zhǎng)渡槽在各類引調(diào)水工程中出現(xiàn)的越來(lái)越多，如何根據(jù)渡槽自身特點(diǎn)及施工條件選擇經(jīng)濟(jì)快速的槽身施工方案非常值得探討與研究。本文通過(guò)對(duì)清溪渡槽槽身施工方案的研究，分析了幾種施工方案的可行性及優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)類似渡槽工程槽身施工具有一定的借鑒意義。