沙河渡槽預制架設方案及現澆腳手架方案比較

□ 戴 毓 □ 曾令昭 □ 熊 燕

（1南水北調中線建管局河南直管建管局 2河南交通職業技術學院）

0 引言

南水北調工程作為舉世矚目的世紀工程，受到了全國人民的關注，建管及設計單位均做足充分準備為了更快更好的完成工程建設。所以針對各種施工方案進行全面的比較和選擇。

1 沙河渡槽預制架設方案及現澆腳手架方案概述

沙河渡槽預制架設方案的預制場總體上按制槽區、存槽區、提升區、混凝土生產區和辦公生活區5大塊進行場地布置。其中渡槽預制、存放槽場地總占地面積約4.06hm2,拌和站占地1.56hm2,生活區占地0.95hm2,提升區占地0.16hm2，共計占地67.27hm2。渡槽預制架設的施工方案需要三種特種機械設備以滿足渡槽的吊裝、運輸和架設需要，兩個槽場共用一套設備。該三種特種機械設備分別是2臺跨墩650t門式起重機（提槽機）、1200t輪軌式運槽車和1200t架槽機。架槽時，先從存槽臺座區用提槽機直接起吊渡槽，吊運安裝到右線前2跨橋墩上。然后利用提槽機在已安裝好的2跨渡槽上拼裝架槽機和輪軌式運槽車。渡槽在提升站處用提槽機吊移到運槽機上，運槽機馱運至右線第二跨架槽機腹內，架槽機吊裝右線第三跨2片渡槽。完成后，運槽臺車驅動架槽機走行直至過孔到位，繼續架設前跨渡槽。右線跨渡槽全部架設完后，運槽車和架槽機退回到2#墩附近；提升站提槽機架設左線前兩跨渡槽，并在架設好的渡槽上安裝架槽機和運槽機走形軌道；提槽機先后將右側渡槽上的架槽機和運槽機倒裝到左側前兩跨內；按照架設右線渡槽的施工方法架設左線渡槽；完成沙河渡槽架設任務后，整套設備倒用到大郎河制槽場。

現澆腳手架施工方案主要采用扣件式鋼腳手架（或采取碗扣式腳手架），做梁式渡槽的現澆支架同時采用人工振搗，混凝土輸送泵輸送的方法施工。在施工中要注意防止堵塞預應力孔道。U型渡槽底模用竹膠模或大鋼模，下部半圓弧的外、內模可用定制鋼模，上部直墻段可采用組合鋼模板內襯竹膠板做模板，或用大鋼模板。槽型渡槽采用大的鋼?；蜾摽蛑衲z模均可?；炷翝仓謨纱芜M行，U型渡槽先澆圓弧下部的4m左右，槽型渡槽先澆至底板以上至少1m以上。下部底板部分必須一次澆筑完，上部側墻可各自分開來澆，但單個墻身必須一次澆筑完成。

2 沙河渡槽預制架設方案總體施工順序

總體施工順序:承臺、墩身施工→地基處理→制槽、存槽臺座施工→提槽機安裝→吊裝已綁扎好的整體式鋼筋入胎膜→澆筑、養護渡槽→張拉預應力筋→吊起存槽→提槽機架設0～2#右線兩跨四片渡槽→安裝架槽機和運槽臺車→依次架設右線第3跨～47跨渡槽→提槽機架設0～2#左線兩跨四片渡槽→架槽機倒放在左線1～3#墩上→同右線架渡槽步驟架設左線渡槽→倒用到大郎河制槽→附屬工程施工→工程應收。

3 現澆腳手架施工方案施工順序及施工要點

處理現澆支架場地→支立支架→預壓支架→支立底模、外側圓弧?！壴鷪A弧及底板鋼筋、預埋管→支圓弧內?！鷿沧⒒炷痢B生→綁扎直邊墻及頂肋鋼筋→支立側墻?！鷿沧⒒炷痢B生→張拉→拆除模板和支架。

處理現澆場地包括:挖除表層承載力小的砂土，或輕壤土，深度1～2m，視土質情況定厚度，最好在地下水之上，可利用冬季枯水季節施工，地下水視情況決定是否抽排。然后碾壓原質土層，再換填粘土（或（有水時）換填開挖的碎石料或級配好的砂礫石混合料），分層碾壓，達到設計地基承載力要求。換填高度可以根據腳手架或設計要求加高，所有的基礎必須平整，平整度＋5cm內，然后表層打10cm的厚的C10混凝土墊層。回填土（無水時最好）還可采用2:8灰土分層夯實，密實度采用環刀取樣進行試驗，并在四周距腳手架外立桿50cm以外處設一淺排水溝。地基處理寬度為至少21m；處理長度為40m。處理完畢的地基承載力≥242kPa。

4 渡槽預制、架設方案預應力張拉及混凝土預制的施工要點

4.1 預應力張拉施工要點

在渡槽進行初張拉后移出內模，渡槽內模移出時的混凝土強度，要達到設計強度的60%以上；槽體混凝土芯部與表層、體內與體外、表層與環境溫差均≤15℃；且能保證棱角完整時方可進行拆模工作。另外，氣溫急劇變化時不得拆模，預施應力按預張拉、初張拉和終張拉3個階段進行。生產初期，應至少對兩孔渡槽進行管道摩阻、喇叭口摩阻等預應力瞬時損失進行測試，以保證施加預應力準確。張拉預應力鋼絞線時，采用應力應變雙控制。預施應力值以油壓表讀數為主，以預應力筋伸長值進行校核。張拉程序為:0→初應力（0.20бcon）→бcon持荷5min。為避免槽體混凝土收縮開裂，預制槽應帶模預張拉，預張拉時，模板應松開，不應對槽體壓縮造成阻礙，張拉數量及張拉力值應符合設計要求。預應力束張拉前，應清除管道內的雜物及積水。初張拉應在槽體混凝土強度達到設計值80%后進行。初張拉后，槽體方可吊離臺位。終張拉應在槽體混凝土強度及彈性模量達到設計值后、齡期≥10d時進行，張拉時以預施力值為主，以預應力筋伸長值作校核。預施力應采用兩端同步對稱張拉，并符合設計張拉順序。在整個張拉過程中，嚴密注意鋼絞線斷絲及錨具滑絲情況，全槽斷絲及滑絲數量不應超過預應力鋼絲總數的0.50%，并不應處于槽的同一側，且一束內斷絲不得超過一絲。預制槽終張拉后應實測槽體彈性上拱，實測上拱值≤1.05倍設計計算值,張拉完畢24h后復查，確認無新滑斷絲即可進行鋼絞線的切割。

4.2 混凝土預制施工要點

澆筑渡槽用的混凝土必須滿足抗凍融、抗滲性、抗氯離子滲透性、抗裂性、抗鋼筋銹蝕和抗堿－骨料反應的耐久性等要求。槽體混凝土灌筑應采用混凝土運輸車運送，混凝土輸送泵＋混凝土泵車泵送混凝土入模。用快速、穩定、連續、可靠的澆筑方式一次澆筑成型,每片槽的澆筑時間≤8h或不超過混凝土的初凝時間。槽體混凝土灌注完畢后，應進行自然養護或蒸汽養護,當環境相對濕度<60%時，自然養護≥28d；相對濕度在60%以上時，自然養護≥14d。同時，對渡槽養護的混凝土試件進行灑水養護，使試件強度與槽體混凝土強度同步增長。當環境氣溫低于5℃時，槽體表面噴涂養護劑，采取保溫保濕措施進行蒸汽養護。

5 現澆腳手架施工方案

5.1 現澆腳手架施工方案中的模板支撐架施工方法

腳手架搭設的工藝流程為:場地平整、夯實→基礎承載力實驗、材料配備→定位設置通長腳手板、底座→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿（擱柵）→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護欄桿→扎安全網。

支立支架:采用扣件式鋼管支架。一般要求按設計計算結果進行搭設場地的平整、夯實等地基處理，確保立桿有穩固可靠的基地。然后按構架設計的立桿間距進行放線定位，鋪設斷面為200mm×60mm（≥60mm厚）墊板（塊）和安放立桿底座，并確保位置準確、鋪放平穩，不得懸空。支立支架要進行預壓重，消除非彈性變形。

為保證架桿的整體穩定，立桿間距橫間保持一致，一般均為50cm，可依結構在允許范圍內調整，如槽型槽下有橫肋梁調為49cm，橫桿層距120cm，縱橫向分別布置。最頂層橫桿距立桿頂<20cm。剪刀撐沿線路方向每6跨在橫截面上設置一道，剪刀撐與地面呈45～60°角。因構造本身荷載差異較大，立桿間距可作適當調整。特別是縱向沿渡槽槽墻、肋梁線下2m范圍調小立桿間距，經計算為40，36，30cm。采用立桿頂上加托方式支撐。U型渡槽支架按設計加預拱度后，底鋼模直接搭設，圓弧及側模支撐可將支架向上架設或與底模做成同一平臺，看側模板設計而定。槽型渡槽按底部有肋梁情況調整安裝支架,也需計算設置預拱度，渡槽側墻部位下的支架立桿可加密。支架及底模搭好后，要按設計荷載的110%進行預壓，可采用裝沙袋加壓方法。用棕繩編織成大網，將砂袋網住，由吊車吊裝至預壓區進行預區;注意砂袋放置應均勻，在預壓過程中，設專人檢查支架、模板的穩固情況，當發現有松動、變形、移位時，應立即記錄發生變形的位置及大小等。預壓完成后，要對支架的標高及模板的尺寸等進行復核，對發生松動、變形、移位等情況的地方及時處理，完全合格后，方可進行鋼筋的綁扎等下一步工作。支撐架及模板安拆及預壓均需要35t以上大噸位的吊車,當混凝土達到設計標號的30%以上，可拆除邊墻側模，達到設計標號的70%以上時，可拆除底模外的各種模板。

5.2 現澆腳手架施工方案中混凝土的施工方法

混凝土施工采取泵送，在混凝土澆注前對各種機具設備進行試運行，防止發生障礙,依據澆注順序布置好振搗設備，準備好備用機械、動力,并會同監理部門對支架、模板、鋼筋、預留管道和預埋件進行檢查?；炷翝沧⑼瓿珊筮M行養護，促使混凝土硬化，防止混凝土開裂，防止混凝土受雨淋、日曬、受凍、荷載的振動和沖擊，夏季和干燥氣候季節進行濕治養護，或者采用加溫和保溫養護。

6 沙河渡槽預制架設及現澆方案比較

6.1 沙河渡槽預制架設施工方案優點

架槽機作業面主要在槽墩的頂部，不受河灘軟弱地基或水中環境影響，施工與渡槽結構相適應，渡槽及薄殼梁結構無任何特殊要求。構件施工質量有保證，預應力張拉方便；提梁機、門式架梁機、輪軌式運梁車等運輸吊梁設備均通過機構設置形成三點受力，避免了渡槽偏載及受扭的可能，使渡槽在起落及運輸過程中的穩定性和安全性得到了保證。同時施工場地大，可以大面積鋪開施工；預制渡槽采用工廠標準化作業，渡槽的質量有可靠的保證，預制廠喂槽采用墩頂同位排隊橫移工藝，節省大型提升站設備，降低工程成本。架槽機施工速度快，不控制工期，架槽機的下導梁、龍門吊及運梁車的走行輪組采用拆裝式結構，渡槽工程施工完畢后可以重新組合，使用在其他工程施工設備上重復利用率高，節約社會資源，具有綜合的社會效益。

6.2 沙河渡槽預制架設施工方法缺點

吊裝困難；變形縫處紫銅片止水片安裝困難；機械成本較高，需要占用較大的場地。

6.3 現澆腳手架施工優點

經濟實用、加工簡單，一次投入費用較低；精心設計腳手架幾何尺寸，可以提高鋼管周轉使用率，則材料用量也可得到較大程度的節約；另外腳手架裝拆方便，搭設靈活，可適用各種平面或者立面的地基。

6.4 現澆腳手架施工方案缺點

對地基情況要求比較高，要求地基狀況良好；另外扣件易丟失，節點處桿件為偏心連接，靠抗滑力傳遞荷載和內力，因而降低了承載能力；扣件節點連接質量受腳手架扣件本事質量和工人操作的影響顯著。

7 結論

對于沙河渡槽的施工方案選擇問題，要從技術先進性、安全可靠性、場地適應性、施工進度及經濟效益分析等五方面進行綜合考慮。從技術先進性方面來說現澆腳手架施工時需大量輔助機械和操作工人，材料用量大；預制架設施工方案是采用機械化整套設備來完成渡槽的施工的，機械化程度高，減少了輔助人工操作，代表著現代施工行業的發展方向。從安全可靠性來看，現澆腳手架施工方案為線性多點作業，工序繁雜，施工質量不易保證，而預制架設施工方案采用標準化的作業流程，不受河灘軟弱地基或水中環境或人為因素影響，施工質量有很好的保障。從場地適應性來說，現澆腳手架施工方案受地形、地質、水流及交通條件制約，場地的適應性差，而預制架設施工方案預制場的布置可以根據環境調整，主要作業面在渡槽墩臺的頂部，不受地基或汛期等地理環境影響，場地的適應性較好。從施工進度方面來說，現澆腳手架施工方案完全需要在現場操作，施工工序多，速度慢，施工周期長，而預制架設施工方案施工速度快，可以達到每天數孔的架設速度，工期基本上不受施工現場環境的制約。

綜上所述，建議作為“十五”期間國家戰略性的基礎設施建設的南水北調中線工程沙河渡槽工程采用預制架設的施工方案。