直線扭坡漸變段扭墻模板施工與測量控制

□高海成 □余良碧 □張玉波（中國水利水電第十一工程局有限公司）

1.概述

滹沱河倒虹吸工程是南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程最先開工的大型河渠交叉建筑物之一，倒虹吸出口連接閘室與總干渠的構(gòu)筑物為直線扭坡漸變段，其特點(diǎn)為扭坡?lián)鯄τ婵v、橫向等分點(diǎn)的連線為直線。扭坡漸變段全長90 m，分為6段，每段長15 m，底板寬20.4～21 m，縱向坡比為1∶40.905，底板高程為67.787～69.987 m，擋墻頂部高程為76.937 m。兩側(cè)擋墻迎水面坡比由閘室出口的垂直面漸變至明渠進(jìn)口的1∶3.0，結(jié)構(gòu)表面為圓滑曲面，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1 直線扭坡漸變段結(jié)構(gòu)示意圖

2.施工方法

結(jié)合扭坡漸變段結(jié)構(gòu)尺寸及體型特征，1#～4#擋墻采用立模分段澆筑混凝土的方法進(jìn)行施工，扭坡面坡比從垂直漸變至1：1.8092。扭坡漸變段5#～6#擋墻，由于其混凝土表面坡比較平緩，直接采用開挖（或回填）成型土基面作為底胎模，表面鋪筑墊層混凝土，然后直接澆筑混凝土，表面扭曲面通過分段架設(shè)找平桿、人工配合微振梁收面成型。施工過程中由測量人員采用全站儀全程控制模板及混凝土的結(jié)構(gòu)尺寸，以確保混凝土的外觀體型質(zhì)量。

3.模板施工

3.1 模板選型

結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及現(xiàn)場模板資源情況，采用扭坡漸變段1#～3#扭墻閘室施工閑置下來的大型鋼模板施工，按2～3 m分層澆筑。鋼模板單塊尺寸為2.4 m×3.3 m，模板背面的加固圍檁為豎向布置，利用模板連接后的自身彈性變形，達(dá)到扭曲變形的目的。與采用小型鋼模板拼裝相比具有模板接縫少、自身抵抗變形能力強(qiáng)和便于加固的特點(diǎn)。

3.2 施工準(zhǔn)備

包括現(xiàn)場施工技術(shù)交底，人員、材料、設(shè)備就位，混凝土基面清理、測量放樣等。重點(diǎn)是讓現(xiàn)場施工人員了解直線扭坡漸變段的特點(diǎn)，以及利用模板自身的彈性變形達(dá)到扭曲漸變面的目的。

3.3 模板支撐安裝

安裝模板支撐是整個(gè)立模施工的關(guān)鍵，安裝前需根據(jù)每段模板的傾角不同，先測出鋼筋支撐的位置，支撐安裝在模板上端約2/3處，且靠近拉桿孔的部位，以便達(dá)到內(nèi)頂、內(nèi)拉約束模板變形的目的。鋼筋支撐一般采用Φ25 mm螺紋鋼，目的是滿足鋼度要求。平均每塊模板布置兩道支撐，支撐以迎水面模板為主，支撐底部與基礎(chǔ)插筋焊接，與模板拉桿配合，確保整個(gè)倉號模板的穩(wěn)定，如圖2所示。

由于扭坡?lián)鯄Ρ趁娑酁榛靥铍[蔽面，在滿足設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸的基礎(chǔ)上可適當(dāng)調(diào)整，一般多要求設(shè)計(jì)將倒坡面調(diào)整為直立面，便于支立模板和扭墻背面的土方回填施工。鋼筋支撐安裝結(jié)束后可依托支撐進(jìn)行結(jié)構(gòu)混凝土的面層鋼筋網(wǎng)綁扎。

3.4 模板吊裝

模板吊裝前先檢查模板表面是否清理干凈，涂刷脫模劑，檢查合格后開始吊裝。吊裝過程中嚴(yán)格按照測量標(biāo)記進(jìn)行控制，模板與模板之間采用螺栓連接，連接前需在一側(cè)模板的邊框上安裝兩條雙面泡沫膠帶，確保模板連接緊密。模板拉桿系統(tǒng)由拉桿、定位錐、連接絲桿、墊片、蝶形螺母組成，當(dāng)模板就位后開始焊接拉桿、緊固模板。扭坡面模兩端伸出結(jié)構(gòu)縫10 cm以上，便于堵頭模板安裝。模板安裝實(shí)物圖見圖3和圖4。

圖2 模板安裝示意圖

圖3 模板安裝實(shí)物圖

圖4 模板安裝實(shí)物圖

4.測量控制

4.1 直線扭坡漸變段測量的特點(diǎn)

此扭坡的特點(diǎn)和難點(diǎn)在于分布在坡面上的每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)都是變化的，每個(gè)斷面的坡度隨著建筑物軸線樁號(X)的增大而變緩，迎水面邊坡系數(shù)由0漸變到3.0，故每個(gè)部位距中心軸線的距離（Y）隨之不同的樁號和高程而不同，并且同一個(gè)樁號上不同高程上的Y值也是不同的，因此，在測量放樣時(shí)每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)都要計(jì)算，這就要求測量人員熟知直線扭坡漸變段的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)才能快速施工。

4.2 測量放樣思路與數(shù)學(xué)模式建立

4.2.1 測量放樣思路

扭曲迎水面測量放樣過程中，主要是通過距軸線距離（Y）和高程（H）進(jìn)行放樣控制，在計(jì)算時(shí)主要采用了起始樁號和終止樁號距軸線距離（Y）相減得出增量△Y，再將△Y內(nèi)插入計(jì)算中間某一個(gè)樁號（X）上的Y值（包括擋墻迎水面坡腳和坡頂線Y值）。但這樣只能解決放坡腳和坡頂線的放樣，施工中需要我們能夠放出每一個(gè)位置的坐標(biāo)，因此，還需將計(jì)算得出的某一樁號上的Y值再在同樁號上根據(jù)坡頂線與坡底線的高差來內(nèi)插，算出不同高程上的Y值增量，再加上該樁號對應(yīng)坡腳線的Y值即為該樁號計(jì)算高程上的設(shè)計(jì)Y值；在計(jì)算任意樁號的底板高程時(shí)用起始與終止樁號上的高差在底板總長90 m內(nèi)進(jìn)行內(nèi)插；在計(jì)算某個(gè)樁號的迎水面坡比時(shí)，利用三角函數(shù)關(guān)系算得。

4.2.2 數(shù)學(xué)模式建立

X樁號上的坡腳線設(shè)計(jì)距中：K1=A+△Y1/L×(X-X0)

X樁號上的坡頂線設(shè)計(jì)距中：K2=K1+△Y2/L×(X-X0)

X樁號上的底板設(shè)計(jì)高程：M=H1+△H/L×(X-X0)

X樁號上的設(shè)計(jì)坡比：I=(K2-K1)/(H2-M)

某一樁號上實(shí)測Y值應(yīng)達(dá)到的設(shè)計(jì)高程：E=(Y-K1)/I+M

某一樁號上實(shí)測高程Z上的設(shè)計(jì)距中：D=(Z-M)×I+K1

式中A—起始樁號的坡腳（頂）線距中；△Y1—終止樁號與起始樁號的坡腳線距中的差值；△Y2—終止樁號上迎水面坡頂線距中與坡腳線距中的差值；L——扭曲漸變段總長；X0—起始樁號；H1—底板起始高程；△H—底板起始與終止樁號的高差；H2—扭墻頂部（迎水面坡頂線）高程；X—實(shí)測樁號；Y—實(shí)測點(diǎn)距中值；Z—實(shí)測高程。

4.2.3 放樣計(jì)算與程序的實(shí)現(xiàn)

在現(xiàn)場放樣計(jì)算時(shí)將以上數(shù)學(xué)模式加程序執(zhí)行符號，根據(jù)施工的需要給施工處放樣和控制，比如，控制某倉號的模板時(shí)，將實(shí)測坐標(biāo)樁號（X）、距中（Y）、高程（H）按程序提示逐個(gè)輸入，就可以得出在該X上實(shí)測高程的設(shè)計(jì)距中D，再與實(shí)測Y值相減差值Y-D。為了便于判斷可在輸入實(shí)測值時(shí)不帶符號，如果Y-D為負(fù)說明實(shí)測值小于設(shè)計(jì)值，那么需將模板向外調(diào)，直到Y(jié)-D為零時(shí)達(dá)到該樁號和高程上的設(shè)計(jì)距中位置，該模板合格；如果在某一樁號迎水面任意距中位置（Y）上計(jì)算應(yīng)達(dá)到的高程時(shí)，將實(shí)測的樁號（X）、距中（Y）、高程（H）逐個(gè)輸入，就可以得出在實(shí)測X和Y值上應(yīng)達(dá)到的設(shè)計(jì)高程E，并與實(shí)測高程相減H-E。如值為負(fù)說明在實(shí)測Y上的實(shí)測高程低于設(shè)計(jì)高程，那么需將高程抬高；為正，則降低。在擋墻背水面編程時(shí)，思路與迎水面基本相同。通過此程序的使用，可以輕松地完成整個(gè)扭坡的測量放樣和控制，有效克服了扭曲三位坐標(biāo)控制和計(jì)算的困難。

5.結(jié)語

通過滹沱河倒虹吸出口直線扭坡漸變段施工實(shí)踐，較好地完成了南水北調(diào)中線倒虹吸結(jié)構(gòu)中首個(gè)漸變體型的工程實(shí)例，取得了較理想的施工效果，也為后續(xù)類似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。