多孔水閘上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

摘要：由于六安城南節(jié)制閘閘室上部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大且工期緊張，原設(shè)計(jì)方案無(wú)法適用于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，需制定一種合理可靠的施工方案。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，提出排架墻采用20a槽鋼搭設(shè)平臺(tái)，平臺(tái)上部搭設(shè)滿堂腳手架，待排架墻施工完成后，啟閉機(jī)平臺(tái)采用16排上承式單層貝雷橋搭設(shè)平臺(tái)，上部搭設(shè)滿堂腳手架。結(jié)果表明：該方案施工影響小、轉(zhuǎn)序作業(yè)快且節(jié)省投資。研究成果可為其他類(lèi)似工程施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：多孔水閘； 上部結(jié)構(gòu)； 施工方案； 六安城南節(jié)制閘

中圖法分類(lèi)號(hào)：TV66；TV52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S1.009

文章編號(hào)：1006-0081（2024）S1-0027-04

1 工程概況

六安城南節(jié)制閘位于六安城區(qū)段淠河干流，是打造“水城六安”的城市梯級(jí)蓄水工程，軸線總長(zhǎng)1 386 m，由36孔節(jié)制閘、分流島、左右岸連接堤、河道護(hù)坡、管理樓及景觀工程組成，采用閘橋合建方案，為Ⅲ等中型工程，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)50 a一遇，設(shè)計(jì)行洪流量6 940 m3/s，工程蓄水量約3 300萬(wàn)m3。

閘室段總長(zhǎng)632.14 m，兩孔一聯(lián)，單孔凈寬15 m，由閘室、公路橋和上部結(jié)構(gòu)組成。上部結(jié)構(gòu)包括排架墻和啟閉機(jī)房，邊墩排架墻厚度0.75 m，中墩排架墻厚度0.8 m，排架墻順?biāo)鏖L(zhǎng)度5.2 m，設(shè)1.9 m×2.3 m檢修孔；啟閉機(jī)平臺(tái)總寬8.6 m，設(shè)2根0.80 m×1.85 m型鋼混凝土復(fù)合截面主梁，兩孔一聯(lián)布置在排架墻上，單跨長(zhǎng)度35.1 m，工程典型剖面見(jiàn)圖1。

工程于2020年9月開(kāi)工建設(shè)，2021年6月實(shí)現(xiàn)閘室通水，2021年11月全面開(kāi)啟上部結(jié)構(gòu)施工。

2 原始方案

2.1 初步設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)閘室已通水，在初步設(shè)計(jì)中對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了施工組織設(shè)計(jì)。閘孔上游采用檢修閘門(mén)擋水，下游在閘底板上填筑小圍堰用于擋水，防洪標(biāo)準(zhǔn)采用5 a一遇，采用編織袋裝土填筑、土工膜防滲，小圍堰頂寬2.0 m，高2.5 m，邊坡1∶1.5，閘孔排水完成后搭設(shè)滿堂腳手架開(kāi)展上部結(jié)構(gòu)施工。

2.2 存在的問(wèn)題

（1） 安全問(wèn)題。由于閘室已通水，該方案需要施工作業(yè)人員進(jìn)入到閘孔施工子圍堰、搭拆腳手架等，對(duì)施工人員安全造成隱患。

（2） 腳手架搭設(shè)。閘底板搭設(shè)腳手架最大高度達(dá)22.35 m，受施工場(chǎng)地限制，腳手架可搭設(shè)寬度約6.8 m，高寬比約3.3，不滿足GB 55023-2022《施工腳手架通用規(guī)范》中支撐腳手架獨(dú)立架體高寬比不應(yīng)大于3的要求。此外，受上下游2道檢修便橋的影響，施工不便。

（3） 子圍堰施工。按照閘底板32.5 m高程填筑子圍堰，圍堰底寬為9.5 m，閘孔現(xiàn)有空間已無(wú)法布置，需向下游消力池段平移，消力池水深大于4.0 m，且閘室下游緊鄰消力池斜坡段，平移后面臨的施工難度陡增。

（4） 工期問(wèn)題。如采用初設(shè)方案，子圍堰施工和腳手架安拆需投入大量人力物力，不利于節(jié)省投資。工程閘孔數(shù)量多、工期緊，且考慮到閘室過(guò)流安全問(wèn)題，轉(zhuǎn)序慢、無(wú)法開(kāi)展多作業(yè)面同時(shí)施工，對(duì)工期影響較大。

針對(duì)以上問(wèn)題，原始施工設(shè)計(jì)方案不適用于工程實(shí)際，急需謀劃合理可行的施工方案。

3 排架墻施工方案

3.1 腳手架搭設(shè)

在排架墻左右兩側(cè)檢修橋上各鋪設(shè)3根20a槽鋼，間距0.9 m，單根槽鋼長(zhǎng)8.18 m，見(jiàn)圖2（a）。槽鋼鋪設(shè)用水泥砂漿找平，槽鋼與檢修橋上的鋼筋焊接形成整體以增強(qiáng)穩(wěn)定性。槽鋼安裝完成后，表面滿鋪木板形成平臺(tái)保障施工安全。

腳手架為盤(pán)扣式，外觀搭設(shè)尺寸6.9 m×5.4 m×9.6 m（長(zhǎng)×寬×高），排架墻兩側(cè)各3排，兩端各1排，橫距1.2 m，縱距0.9 m，第一層水平桿距地面0.25 m，其上每層水平桿間距1.5 m，見(jiàn)圖2（b）。

架體整體底層、頂層均設(shè)置豎向斜桿，架體內(nèi)部每隔5跨由底至頂在水平、垂向均設(shè)置斜桿或剪刀撐。腳手架頂部搭設(shè)1.5 m安全高度，作業(yè)平臺(tái)滿鋪。

3.2 腳手架驗(yàn)算

對(duì)排架墻腳手架搭設(shè)方案進(jìn)行驗(yàn)算，見(jiàn)表1～2，計(jì)算結(jié)果均符合規(guī)范要求，腳手架穩(wěn)定可靠。

3.3 懸挑槽鋼驗(yàn)算

槽鋼型號(hào)為20a工字鋼，根據(jù)方案布置，槽鋼上游側(cè)最大懸挑距離為1.25 m。如表3所示，經(jīng)驗(yàn)算，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求，布置方案穩(wěn)定可靠。

4 啟閉機(jī)平臺(tái)貝雷橋施工方案

啟閉機(jī)平臺(tái)施工時(shí)閘室已過(guò)流，單孔啟閉機(jī)平臺(tái)施工總重量達(dá)340 t，單跨長(zhǎng)17.51 m，需要搭設(shè)一個(gè)穩(wěn)定可靠且轉(zhuǎn)序作業(yè)快的施工平臺(tái)。從費(fèi)用節(jié)省、轉(zhuǎn)序作業(yè)快和施工影響小的角度考慮，提出貝雷橋+22a工字鋼+木板組成的施工平臺(tái)搭設(shè)方案，其中貝雷片為“321型”裝配式貝雷片，可實(shí)現(xiàn)快速組裝拆解。

4.1 貝雷橋平臺(tái)

兩端閘墩頂各布置3根40a工字鋼，3根工字鋼并排放置并點(diǎn)焊為一整體，使用膨脹螺栓固定于閘墩作為貝雷橋搭設(shè)的基礎(chǔ)。單個(gè)閘孔由兩組共16排貝雷片組成，詳細(xì)布置見(jiàn)表4。

在上游橋面將第①組、第②組貝雷片組裝完成后吊入閘孔安裝，貝雷橋上布置22a工字鋼，共18根，單根長(zhǎng)9.4 m，間距0.9 m；在KZL1梁下部由13根1.5 m長(zhǎng)和4根5.7 m長(zhǎng)工字鋼進(jìn)行加密，通過(guò)卡板將貝雷片與工字鋼連接，工字鋼頂部滿鋪木板作為施工平臺(tái)，見(jiàn)圖3。

4.2 腳手架搭設(shè)

（1） 立桿。底部放置底托，間距為0.6 m×0.9 m（長(zhǎng)×寬），KZL1梁下加密為0.6 m×0.6 m（長(zhǎng)×寬），立桿長(zhǎng)度以2.5 m和1.0 m為主。

（2） 水平桿。第1層水平桿距地面0.25 m，其上每層間距1.5 m，頂層步距為0.5 m或1.0 m。每隔三步高、五跨間設(shè)置一處連墻桿。

（3） 斜桿。架體底層至頂層均設(shè)置豎向斜桿，架體內(nèi)部每隔5跨底層至頂層縱、橫向均設(shè)置豎向斜桿或剪刀撐，頂層設(shè)置水平斜桿或剪刀撐［1-2］。

（4） 作業(yè)層。滿鋪木板，外側(cè)滿掛密目安全網(wǎng)并按規(guī)范設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，橋面布置2 m×2 m×12 m（長(zhǎng)×寬×高）安全梯籠，供人員上下使用。

4.3 貝雷橋及腳手架驗(yàn)算

根據(jù)《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)》［3］對(duì)貝雷橋進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，貝雷橋強(qiáng)度滿足相關(guān)要求，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

腳手架驗(yàn)算參數(shù)及結(jié)果如表6～7所示。計(jì)算結(jié)果均符合規(guī)范要求，腳手架穩(wěn)定可靠。

4.4 預(yù)壓試驗(yàn)

啟閉機(jī)平臺(tái)施工荷載為304 t，預(yù)壓荷載按照0→200 t→300 t→334 t三級(jí)加載，預(yù)壓材料為90 cm×90 cm×110 cm的沙袋，單個(gè)質(zhì)量1.2 t。在閘室第1孔進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，閘孔上、中、下游布置15個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)用于檢測(cè)沉降，預(yù)壓試驗(yàn)歷時(shí)8 d，累計(jì)沉降值見(jiàn)表8。

根據(jù)表8監(jiān)測(cè)結(jié)果，由累計(jì)最大沉降量fmax可計(jì)算得出模板起拱值G。

式中：l為平距，m；L為跨距，L=17.55 m。單孔起拱值G計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9。

5 現(xiàn)場(chǎng)施工

5.1 施工周期

上部結(jié)構(gòu)施工從2021年11月初開(kāi)始，至2022年9月中旬全部結(jié)束，由兩個(gè)班組采取流水作業(yè)同時(shí)施工，排架墻和啟閉機(jī)平臺(tái)穿插進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)共配備4聯(lián)（8孔）貝雷橋，單聯(lián)排架墻施工周期為15 d，啟閉機(jī)平臺(tái)施工周期為45 d。

5.2 排架墻施工

排架墻高9.1 m，分兩倉(cāng)澆筑，第一層高3.8 m，第二層高5.3 m?；炷了竭\(yùn)輸采用8 m3混凝土罐車(chē)，由布置于公路橋的HBT80汽車(chē)泵入倉(cāng)，采用平鋪法澆筑，每層厚度50 cm，澆筑速度不大于0.5 m/h。

5.3 啟閉機(jī)平臺(tái)施工

啟閉機(jī)平臺(tái)底板厚0.15 m，底部由2根型鋼梁主梁和其他次梁支撐。型鋼使用兩臺(tái)50 t吊機(jī)吊入模板并固定，混凝土水平運(yùn)輸采用8 m3混凝土罐車(chē)，由布置于公路橋的HBT80汽車(chē)泵入倉(cāng)。澆筑時(shí)由低到高、由中間向兩側(cè)澆筑，隨澆隨振，確保鋼筋密集處振搗到位，澆筑完成后及時(shí)覆蓋薄膜灑水養(yǎng)護(hù)。

6 結(jié) 語(yǔ)

六安城南節(jié)制閘工程閘孔跨度大、數(shù)量多，由于上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)閘孔已過(guò)流，成功應(yīng)用貝雷橋、工字鋼等搭設(shè)施工平臺(tái)的方案，保障了施工安全，為以后類(lèi)似工程施工提供了可靠的施工經(jīng)驗(yàn)。貝雷橋作為一種極為簡(jiǎn)易、可靠、廉價(jià)的施工措施，不但可節(jié)省工程造價(jià)，還能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)序作業(yè)快、施工影響小的綜合效益。

參考文獻(xiàn)：

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［3］ 黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)［M］.北京：人民交通出版社，2004.