多孔箱涵排洪涵洞混凝土施工技術

□袁晏齡（南水北調中線建管局河南分局）

1 工程概況

南水北調中線一期總干渠陶岔渠首至沙河南段工程淅川施工4 標段格子河排洪涵洞位于渠道24+891.00 樁號，為6 孔現澆鋼筋混凝土管結構建筑物，3 孔一聯，孔口尺寸為5.80m ×4.70m。主要由進口整治段、進口連接段、洞身段、出口連接段和出口整治段組成。

格子河排洪涵洞進/出口連接段長度為20m，洞身段長度為124m，共8 節管節，每節管節長度為15.50m；洞身段采用C30 鋼筋混凝土，止水采用紫銅止水和652 型橡膠止水。混凝土澆筑28773m3,鋼筋制安2785t。

2 工程地質條件

工程區地層主要由上第三系（N） 與第四系中更新統（al-plQ2）、上更新統（al-lQ3）、全新統（alQ42）組成。上第三系以粘土巖為主，夾砂礫巖、砂質粘土巖及砂巖，中更新統、上更新統為粉質粘土，全新統為粘土。

地下水位132.49～134.94m，粉質粘土、粘土巖及砂質粘土巖具極微～微透水性，砂巖、砂礫巖具中等～強透水性。Q42 粘土呈軟塑狀，強度較低，工程性質較差；Q3 粉質粘土呈可～硬塑狀，屬中壓縮性土，具弱膨脹性；Q2 粉質粘土呈硬塑～堅硬狀，屬低～中等壓縮性，具弱～中等膨脹性；上第三系（N）粘土巖呈硬塑～堅硬狀，屬中壓縮性，具弱～中等膨脹性。砂質粘土巖呈堅硬狀，屬低～中壓縮性，具弱膨脹性。粉質粘土、粘土巖具極微透水性，砂巖、砂礫巖具中-強等透水性。

3 工期要求

工程混凝土施工工期僅3 個月，工程量大，任務重，質量要求高。

4 施工準備

4.1 技術準備

施工前組織編制專項施工方案，再組織現場施工人員進行技術交底，各種技術準備到位，再開始進行施工。

4.2 現場準備

4.2.1 施工道路布置

土方開挖、填筑和混凝土澆筑施工道路主要采用開挖使用的臨時施工道路，一條道路為建筑物基坑開挖開口線外布置一條環形道路，路寬7m；同時在133.70m 高程設置一級馬道，路寬為10m，用于后期混凝土澆筑設備運行道路；另外在進口整治段按10%坡比修筑下基坑道路，以方便于基礎處理設備進場及后續混凝土澆筑。

4.2.2 水、電系統布置

一是格子河施工用電從格子河右岸3#變壓器（500KVA）接取，主要用于施工排水、混凝土澆筑振搗、鋼筋制安、混凝土施工機械及施工照明等；二是施工用水主要是混凝土拌合、沖倉、灑水養護等，拌合用水使用井水，從1#營地已打井中抽取到拌合站蓄水池中，現場施工用水采用水泵從格子河上游圍堰抽取。

4.3 施工設備

主要施工設備見表1。

5 混凝土施工方法

5.1 模板工程

5.1.1 模板規劃設計

排洪涵洞所用模板采用定型組合模板，主要規格有平面模板1500mm ×600mm、1500mm ×300mm 以及其他異形相配合的鋼模板，并配備必要的U 型槽鋼以保證模板的強度及剛度滿足要求,使模板連接支撐牢固，不移位，不變形。模板支設形式為內拉外撐形式，主要支撐為鋼管支撐，局部采用方木。受力主要通過外模架和拉桿來控制。利用現場已形成的混凝土擋土墻做好底板倉號和邊中墻倉號支撐系統。

表1 主要施工設備表

綜合受力計算分析以格子河排洪涵洞管身段混凝土澆筑時受力分析計算，滿堂腳手架搭設滿足安全施工和承載要求，腳手架水平桿和立桿承載力均滿足規范要求；

技術要求為：架管采用φ48 ×3 鋼管，間排距為60cm ×60cm，步距1.20m；外架搭設斜支撐，架管內部每300cm 搭設剪刀撐。底部做型鋼或方木墊片，頂部下部做絲托，上部設雙排鋼管支撐模板。

5.1.2 模板的制安和支撐安裝

采用大型組合鋼模板以及部分異形鋼模板,模板在加工廠制作、拼裝。根據施工部位的結構特點和施工要求，進行模板設計，選用材質符合要求的不同型號的型鋼或方木，制作模板、圍囹及支撐桁架，以保證模板的強度及剛度滿足要求,且連接支撐牢固，不移位，不變形。為保證混凝土外觀質量，模板制作必須滿足規范要求的平整度，制作偏差按施工技術規范和設計要求進行控制,并保證模板拼接質量。采用10t 載重汽車運輸，模板采用人工安裝。根據工程進度計劃4 套模板，鋼管約120t。

其中頂板每孔支撐為整體支撐，給整體支撐安裝簡易的移動結構（滾動支撐桁架），采用3t 卷揚機拖動，將整體支撐鋼管架，拖移至另一管節。

箱涵底板有45°倒角，施工中易產生氣泡，在施工中采用模板布。減少氣泡產生，保證工程質量。

5.1.3 模板的拆除

排洪涵洞底板、邊墻、頂板側面為非承重模板，應在混凝土強度達到2.50MPa 以上，保證混凝土表面及棱角部不因拆模而損壞時，才能進行拆模作業。

承重模板的拆除：排洪涵洞頂板單孔跨度6.50m 的為承重模板，根據相關技術規范要求，跨度2～8m 的梁、板應在混凝土達到>70%強度后（7d 強度），才能拆除。

在頂板倉號澆筑結束時，取同倉混凝土試塊進行等同施工環境（自然養護）下進行養護，在5d 和7d 后進行試塊的強度抗壓試驗，在滿足規范要求的前提下方可進行拆除頂模作業，確保工程質量。

5.2 鋼筋制安

鋼筋在3#營地加工，其中直徑>25mm 的鋼筋接頭采用直螺紋滾絲連接，接頭采用止規、環規檢查，其他鋼筋采用搭接焊接，施工前作試驗，并指導施工。鋼筋加工完成后，采用25t 汽車吊，自制運輸車輛，并吊至工作面，人工安裝。

5.3 排洪涵混凝土澆筑

格子河排洪涵洞工程管身段分左右兩幅，每幅為3 孔一聯，每一聯管節分3 個倉號：底板倉號，側墻倉號、頂板倉號。管身段倉號分層澆筑布置示意圖見圖1。

圖1 管身段倉號分層澆筑布置示意圖

5.3.1 入倉方式

混凝土攪拌罐車運料至布料機上料皮帶機直接卸料，布料機入倉（混凝土汽車泵作為備用）。BLJ600-40 履帶式混凝土輸送布料機生產率分析：每小時運輸能力：Q=45m3/h。最大一個底板倉36.13×15.50=560.02m3,為保證澆筑質量，采用臺階法澆筑，每層臺階高50cm,首個臺階寬度按6m 或5m 澆筑為了防止混凝土料下落出現骨料分離現象，在布料機下料處下方配備6m 長的布料溜管，控制下料速度。出料口距離混凝土澆筑面應控制在1.50～2.00m 之間。

在底板、頂板混凝土澆筑中，對未澆筑面進行覆蓋保護，避免施工中污染施工面。

邊墻澆筑時由于邊墻厚度為1m，倉號面積為13.30m2，倉號受料寬度相對狹窄，考慮側墻模板支撐系統的安全，澆筑速度不宜過快，按混凝土上升速度（平鋪法）0.30m/h 計算，則其澆筑強度為13.30×0.30=4m3/h<45m3/h，澆筑倉號采用平鋪法澆筑時，均在布料機覆蓋范圍之內，故滿足平鋪法澆筑要求。

頂板澆筑時待邊墻混凝土澆筑完成后，用滿堂架支立頂板模板，對結合面混凝土進行人工鑿毛處理。將邊墻混凝土澆至頂板水平面，然后采用臺階法澆筑，每層50cm,首個臺階按6m 或5m 澆筑，此后按每個臺階2m 進行推進，施工方法同底板混凝土澆筑施工方法。

5.3.2 混凝土振搗

混凝土振搗：一般混凝土根據倉面大小、墻寬及澆筑方法等用選用φ50 或φ70 軟軸插入式振搗器進行振搗。

作業過程：混凝土澆筑采用通倉薄層平鋪法施工，澆筑各層厚度控制在30～50cm；澆筑時均采用人工配合振搗器平倉，應做到隨進料隨平倉，不得堆積；在靠近模板和鋼筋較密的地方，用人工平倉。平倉后立即采用φ50 或φ70 型插入式振搗器進行振搗密實；振搗次序按梅花型排列布置，上層振搗應插入下層混凝土≥5cm。

5.3.3 混凝土養護

拆模后主要采用灑水養護，保持混凝土面的濕潤，夏季高溫季節澆筑時盡量避開高溫時段，主要在晚上澆筑，養護材料選用草簾覆蓋，灑水保濕，養護時間≥28d。底板、頂板，邊側墻采用土工布覆蓋，灑水。

5.4 施工縫面處理

施工縫的混凝土表面，待混凝土澆筑完成初凝后或終凝前人工用高壓水沖毛或人工鑿毛等方法，施工縫質量驗收標準：無乳皮，微露粗砂。在澆筑下一層混凝土前，將經過沖毛的施工縫面內的松動的石子、泥砂和污物清除掉，用人工清理干凈，形成利于結合的毛面，以確保新老混凝土面的良好結合；垂直施工縫在混凝土澆筑完成24h 或強度達到設計強度的60%后拆模后人工鑿毛，將松動的石子、泥砂和污物清除掉，再用水沖洗干凈。澆筑下一倉混凝土前，先均勻鋪設一層2～3cm 厚的高強度水泥砂漿。

6 施工質量保證措施

施工過程中嚴格按照設計要求、施工規范標準進行施工，建立健全質量保證體系制度，杜絕質量事故發生。施工前，由項目總工程師組織向施工隊管理人員、技術員，作業隊向施工班組、具體操作人員進行層層技術交底，使全體施工人員在徹底明了即將施工對象的情況下投入施工。檢查驗收工作將嚴格按照“三檢”制度執行，即初檢合格后進行復檢，復檢合格后終檢，終檢檢驗合格后報請監理工程師驗收。對采購進場的原材料及成品、半成品由質檢工程師組織技術、試驗、物資部門、施工隊的有關人員進行檢驗、試驗和驗收。

系統停電時的應急措施

1#施工營地備用了1 臺100kW 和1 臺50kW 的柴油發電機，在管身段混凝土澆筑施工中遭遇系統停電時，立即啟動柴油發電機對拌合站和混凝土澆筑振搗和照明設施進行供電，確保不因停電而中斷混凝土澆筑。

7 應急措施

一是實時了解天氣預報，合理安排施工，中雨以上天氣不新開混凝土澆筑倉面。二是在小雨天氣可進行澆筑施工但應做到適當減少混凝土拌合用水量和出機口的坍落度、加強倉內排水防止雨水流入倉內、做好接頭部位和新澆筑混凝土面的保護工作。三是當遭遇大雨、暴雨時，應立即停止進料，對已入倉混凝土振搗密實后覆蓋。雨后必須首先排除倉內積水，對受雨水沖刷部位應立即處理，如混凝土還能重塑，加鋪一級配混凝土振搗后繼續澆筑施工，如果混凝土已初凝，按照施工縫處理。當布料機出現故障時，采用汽車泵進行澆筑施工，積極與布料機現場維護人員聯系，在最短時間內及時修復。在底板、頂板混凝土澆筑中，對未澆筑面進行覆蓋保護，避免施工中污染施工面。