淺談長距離輸水箱涵高效施工關鍵技術

【摘要】南水北調保定市2段箱涵混凝土結構分三層施工，在輸水箱涵施工過程中，通過對箱涵組合鋼模板的應用、側墻模板的高效吊裝移動、頂板模板的支撐與移動、混凝土垂直入倉及底板止水帶加固限位方法進行綜合研究，實現輸水箱涵的高效施工和精致建造，促進平原地區大型輸水箱涵工程機械化施工技術的發展。

【關鍵詞】南水北調；長距離；輸水箱涵；高效施工

1、工程概況

保定市2段有壓箱涵段總長15.085km，為一聯3孔4.4m×4.4m的現澆鋼筋混凝土結構，箱涵頂板厚0.55m，底板厚0.65m，邊墻寬0.55m，中墻寬0.45m，結構混凝土強度等級采用C30W6F150。輸水規模：設計流量50m3/s，加大流量60m3/s。

2、研究應用背景

2.1 南水北調是重大民生工程，工程建設意義重大。若采用普通鋼模板散支散拼進行箱涵施工，既不能滿足模板周轉頻次要求，箱涵混凝土的施工質量也會因模板使用中的變形、磨損等受到影響，而且散支散拼施工大大降低了模板的周轉速度，制約了工程施工進度，使工程建設成本大幅增加。

2.2 箱涵側墻和頂板模板若采用散支散拼的方式進行施工，每節箱涵側墻和頂板施工完成后，需投入大量的人力進行模板拼裝、拆除和移動，施工成本高、進度慢；若拼裝成大塊組合鋼模板后用吊車吊裝移動，側墻模板需投入大量的吊裝設備完成模板的吊裝移動，施工成本高，但頂板混凝土澆筑完成后無法采用吊車實現高效吊裝施工。

2.3 箱涵混凝土垂直入倉施工若采用龍門有軌移動式皮帶機，施工成本高、時間長、難度大，而且對混凝土配合比、粗細骨料的粒徑和級配、水泥用量、混凝土坍落度有一定要求，不能較好的保證工程的實體質量；若采用混凝土泵車進行施工，則成本太高，施工措施不夠經濟合理。

2.4 在輸水箱涵底板橡膠止水帶和模板安裝過程中，橡膠止水帶很難固定牢固，而在混凝土澆筑過程中，橡膠止水帶上部模板容易出現漲模偏移，橡膠止水帶隨模板一起發生移位，使橡膠止水帶“牛鼻子”產生位移，影響橡膠止水帶的密封質量，箱涵接縫處存在滲漏水的隱患。

3、主要技術研究及創新亮點分析

3.1加厚組合鋼模板的應用。保定2段輸水箱涵配置的每套組合鋼模板需周轉約67次，周轉次數已超過國家標準，故在鋼模板加工制作時將面板和肋板均由2.75㎜增加至4.0㎜，有效防止了模板周轉對鋼模板變形的影響，同時增加了模板的周轉頻次。

3.2 箱涵側墻模板吊裝高效移動技術研究。首節箱涵側墻模板拆除前，用吊車將制作完成的箱涵側墻模板吊裝移動運模臺車吊至施工部位，分塊側墻模板與墻體分離后，手動葫蘆將分塊側墻模板懸掛在運模臺車頂部橫梁兩端，輔以人工推動攜帶分塊側墻模板的運模臺車前行至分節箱涵側墻模板安裝位置進行下一節箱涵側墻的模板安裝。發明的“一種箱涵側墻模板吊裝移動運模臺車”提高了模板的周轉速度，減少了在下一節箱涵側墻混凝土施工前的模板拼裝和吊裝移動工作量，實現側墻模板分塊整體移動，降低了施工成本。

3.3 箱涵頂板模板安全快速施工技術研究。首節箱涵頂板混凝土施工前，用吊車將制作完成的頂板模板施工裝置吊至施工部位，拼裝完成的頂板模板分塊吊至頂托上，以頂板模板施工裝置為支撐，將頂板分塊組合鋼模板連接成整體。箱涵頂板混凝土澆筑施工時，旋緊頂托，可起到支撐頂板模板的作用，混凝土脫模時，懸松頂托，頂板模板通過自重自行與混凝土脫離；輔以人工推動攜帶頂板模板的箱涵頂板模板施工裝置前行至分節箱涵頂板模板安裝位置進行下一節箱涵頂板模板的安裝。發明的“輸水箱涵頂板模板施工裝置”，實現了頂板混凝土澆筑時頂板模板的支撐和拆模后模板的移動，提高了組合頂板模板支撐的可靠性、吊裝移動的施工效率和安全性。

3.4 混凝土垂直入倉方式的創新研究。通過研發牽引式膠帶機，革新傳統混凝土垂直入倉方式，實現輸水箱涵混凝土高效施工。采用牽引式膠帶機進行箱涵混凝土垂直入倉施工，澆筑速度可通過喂料速度和皮帶機轉速進行控制，且輸送的混凝土一般采用常態混凝土，混凝土中的水灰比、粗骨料粒徑、砂率等參數允許一定波動區間，在保證混凝土澆筑速度的同時，還能有效保證成型輸水箱涵實體強度。

3.5 箱涵底板止水帶加固限位技術研究。通過設置的加固限位裝置，配合斜撐、固定管、地錨和固定卡中的一種或多種組合，以較低的成本確保底板橡膠止水帶固定牢固，保證箱涵底板實體質量，減少了因橡膠止水帶偏移而進行的修復和糾偏等措施，節省了工程施工成本，保證了橡膠止水帶的防滲漏作用。

4、實施效果

4.1 箱涵側墻模板吊裝移動運模臺車的成功應用，減少了勞動力的投入和吊裝設備的使用，加快了箱涵側墻模板的安拆和周轉進度；箱涵頂板模板施工裝置的成功應用，確保了箱涵頂板模板的支撐和混凝土施工的安全，減少箱涵頂板模板的拆除、移動等工作量；牽引式膠帶機的研制，節省了混凝土垂直入倉設備的購置、維護等成本，加快了工程整體施工進度，確保了工程的順利履約，為南水北調中線干線工程的如期通水奠定了堅實的基礎，創造了顯著的經濟、社會和環保效益。

4.2 施工期安全監測成果分析。保定市2段工程內有27個監測斷面，根據安全監測報告顯示：箱涵建設期和運行期狀態基本正常，變化過程線相對平緩、數據變化情況符合施工期一般變化規律，監測資料所反映的建筑物狀態與施工期特性相吻合。

4.3 變形縫水密性實驗效果分析。通過對本標段6個特殊部位的箱涵變形縫進行水密性檢驗，所檢驗變形縫全部合格。

5、成果應用前景

通過本技術研究，形成了大型輸水箱涵模板、混凝土澆筑及底板止水高效施工成套技術，使各工序銜接更加緊湊、合理，優質、高效的完成了輸水箱涵建造任務，為公司順利履約和南水北調中線干線的如期通水奠定了堅實基礎，提升了公司的行業影響力和市場競爭力，經濟、社會、環保效益顯著。

本技術研究形成了多項專利技術，關鍵技術達到國內領先水平，并將成果推廣應用于公司承建的多個工程項目，促進了長距離輸水箱涵施工技術的發展。隨著南水北調工程建設的深入，在后續的南水北調西線或其他類似輸水工程建設施工中進行廣泛推廣應用。