毛俊水庫工程清溪渡槽槽身施工方案研究

徐 成，何 秧

（湖南省水利水電勘測設計研究總院，湖南 長沙 410007）

1 工程概況

毛俊水庫工程位于湘南，是以灌溉為主，結合供水，兼顧發電等綜合利用的大（II）型水利工程，包括樞紐工程和灌區工程。清溪渡槽工程位于左干渠ZG1+069 m～ZG2+469 m 處，全長1 400 m，設計流量15.5 m3/s，是本工程最長的渡槽。清溪渡槽槽身為U 型斷面，采用C30 鋼筋混凝土結構，槽寬5.4 m，槽身凈寬4.0 m，槽深3.25 m，槽身側壁厚0.3 m，底厚0.4 m，槽身頂部拉桿間距1.5 m，斷面尺寸0.2 m×0.2 m。渡槽設計采用雙、單兩種形式的排架與槽身相接，共設88 榀排架，排架中心間距一般為15.0 m，最大為16.9 m，排架高度1.0～32.0 m，采用C25 鋼筋混凝土結構，立柱斷面尺寸0.8 m×0.5 m。排架柱設頂梁支撐槽身，頂梁寬0.7 m，頂梁高0.6 m。排架柱承臺采用C25 鋼筋混凝土結構，承臺以下為Φ1 000 灌注樁。見圖1。

圖1 槽身典型斷面圖

2 施工條件及施工關鍵點

2.1 施工條件

1）清溪渡槽進口接老虎沖隧洞出口，地面高程268～302 m，地形較陡，坡度30°左右；渡槽谷底和出口段為沖洪積地層，地形平緩，高程268～300 m，地形由東向西緩慢抬升，坡度2°～5°。

2）清溪渡槽工程區緊鄰X041 縣道，交通較為便利。

3）高空作業多，施工安全性要求高。

4）清溪渡槽從何家村通過，周邊為大片農田，施工場地較寬闊，周邊有合適的預制場地。

2.2 施工關鍵點

本工程為灌區C1 標施工控制性項目，由于工程進度滯后，施工時間較原計劃壓縮較多。渡槽工程沿線基巖面起伏較大，巖溶發育，鉆孔揭露多個溶洞，最大揭露洞高18.7 m，溶洞內多充填可塑～軟塑狀粘土或含碎石粉質粘土。由于地質條件較差，樁基需施工252 根直徑1 m 的混凝土端承樁，最大樁長達45 m。混凝土灌注樁施工時間長，且傳統的支架法施工非常依賴基礎處理施工的質量。因此，如何選擇合適的槽身施工方案成為制約本工程能否按時保質完成的關鍵。

3 施工方案研究

清溪渡槽槽身共88 榀，單跨自重約140 t，通過對國內外渡槽施工方案資料的收集以及對類似工程的研究和咨詢，結合渡槽自身特點及施工條件，清溪渡槽槽身施工可選方案主要有四種，分別為支架現澆方案、移動模架現澆方案、預制吊裝方案和架槽機架設方案，各方案詳述如下。

3.1 支架現澆方案

支架現澆方案是對渡槽沿線進行基礎處理并搭設布置滿堂腳手架或鋼支架，再立模、綁扎鋼筋、澆筑槽身混凝土的方案，是最常規的渡槽槽身施工方法。

滿堂腳手架采用扣件式腳手架，立桿縱向間距為0.6 m，槽身下承重立桿橫向間距為0.6 m，槽身兩側非承重立桿橫向間距為0.9 m，步距為1.2 m（見圖2）；鋼管貝雷架鋼管立柱直徑為300～660 mm，貝雷片采用國產321 型。以上兩種施工支架搭建完成后，均需進行支架預壓試驗，預壓荷載不得小于施工總荷載的1.1 倍（見圖3）。

圖2 滿堂腳手架施工典型圖

圖3 鋼管貝雷架施工典型圖

支架現澆方案施工優點是無需預制場地，采用滿布式鋼支架施工，不需要大型起吊、運輸設備，槽身整體性好；缺點是施工程序復雜，單跨工期較長，且施工質量控制有一定難度。

支架現澆方案主要工序如下：支架基礎混凝土澆筑—→搭設并預壓滿堂腳手架或鋼支架—→立定型鋼模板、鋼筋制安—→槽身混凝土澆筑、振搗、養護—→拆除模板及支架，進行下一跨作業。

3.2 移動模架現澆方案

移動模架（造槽機）現澆方案源于大跨度橋梁上部結構混凝土箱梁澆筑的現澆方式，是一種新型渡槽施工方法，該工法可自帶模板向前移位過孔，能跨越河流、溝槽等地形，充分利用渡槽排架作為施工平臺，是一種能夠保證槽身安全作業的新工藝。

移動模架主要包含內模及內梁系統、外梁、外模及外肋系統、電氣及液壓系統等結構，移動模架安裝調試后在模板內進行槽身混凝土澆筑，澆筑完一榀后，內外模脫模，外梁頂升過孔進行下一跨施工，如此循環，直至完成所有槽身施工。移動模架方案能夠節約基礎處理工程量、工作安全可靠、且能保證混凝土澆筑質量，但是作為現澆方案，此法同樣存在施工進度較慢的缺點，根據清溪渡槽進度要求，共需2 臺移動模架同時施工，設備投資大。

清溪渡槽移動模架主要技術指標如下：

1）可施工跨度范圍15～16.9 m；

2）可施工縱坡±0.02%；

3）設備過孔速度0～1 m/min；

4）單臺整機總重量約150 t；

5）整機施工進度約20 d/跨。

移動模架現澆方案主要工序如下：安裝外肋及外模，形成外輪廓—→調整外模、綁扎鋼筋—→安裝調整內模，形成內腔輪廓—→安裝端模—→模架預壓—→澆筑混凝土—→內外模脫模、整機過跨—→調整就位，循環作業—→所有槽身澆筑完成后拆除移動模架。

3.3 預制吊裝方案

預制吊裝方案是使用大型起吊設備，將整孔預制梁槽架設安裝，由于單跨梁重達140 t，對起吊設備要求較高。本方法施工速度快，但對周邊道路要求較高，同時需要較大的預制場地。

槽身段在預制場上口朝上正向預制，預制采用3套定型組合鋼模板。模板架立采用Φ100 矩形鋼管（2根10#槽鋼加工成型）做支撐，Φ20 反向螺桿做對拉桿，使用對撐對拉結構固定內、外鋼模板，槽身混凝土澆筑完成后人工將頂部模面收光。先平整場地同時制作鋼筋，預制場地硬化（場內道路施工時進行砂卵石換填夯實），打混凝土基座平臺，然后架立外模，綁扎鋼筋，最后架立內模，封閉兩側堵頭，澆筑混凝土，拆模養護，最后吊裝到位。槽身在預制場用龍門式起重機裝200 t 平板汽車運輸至預吊裝點，汽車吊卸車就位，用2 臺QAY350 汽車吊吊裝就位。

預制吊裝方案主要施工工序如下：場地平整（地基面處理）—→混凝土基座平臺（鋼筋制作）—→調裝底模支撐—→安裝外模—→鋼筋安裝—→安裝內模（預留止水槽）—→安裝預制拉桿、支撐加固—→澆筑混凝土—→拆內模、開始養護—→拆外模—→拆底部支撐—→運輸至預吊裝點—→吊裝就位。

3.4 架槽機架設方案

架槽機架設方案是一種采用提槽機、運槽車及架槽機設備，將在預制場地整體預制好的槽身運送至施工現場進行架設的新型施工方案。為方便槽身提、運、架施工，預制場應布置于清溪渡槽終點處的平地，渡槽槽身在預制場預制完成后，通過提槽機將槽身轉運至存槽場，槽身架設時，首先由提槽機將槽身從存槽場吊運至運槽車上，再由運槽車將槽身運至排架上已架設好的架槽機處，最后通過架槽機進行渡槽槽身的架設，見圖4。

圖4 清溪渡槽架槽機施工三維圖

架槽機架設方案主要工序如下：槽身預制，提槽機提運槽身至存槽臺座—→提槽機將前兩跨槽身安裝到位—→安裝并調試架槽機—→在已架槽頂鋪設軌道，安裝運槽車—→提槽機提運槽身至運槽車，并通過運槽車運至架槽機內—→架槽機起吊并安裝槽身—→架槽機整機前進一跨，循環作業—→所有槽身架設完成后拆除架槽機。

4 施工方案比選

為優選清溪渡槽槽身施工方案，從質量保證率、施工安全性、工藝先進性、經濟性及施工工期等多方面對上述四種施工方案進行技術經濟比較，比較結果見表1。

表1 清溪渡槽槽身施工方案比較表

對上述四種施工方案的比較可知，支架現澆方案、移動模架現澆方案、預制吊裝方案及架槽機架設方案均能運用于清溪渡槽槽身施工。從工程費用來看，預制吊裝方案費用最高，移動模架現澆方案次之，支架現澆方案及架槽機架設方案費用較低且差距不大，但是從施工質量與安全控制方面來看，架槽機架設方案具有較明顯的優勢，且能最大程度地加快工程施工進度。經技術經濟比較，清溪渡槽槽身施工推薦采用架槽機架設方案。

本渡槽架槽機擬采用DF150 型架槽機及其配套設備，該設備是專為140 t 級渡槽運架施工使用而研制的架槽機及運槽車，滿足渡槽槽身及墩臺設計承載力的要求。

5 結 語

截止2020 年3 月，清溪渡槽所在的毛俊水庫工程灌區C1 標已經開工，架槽機廠家也已經確定，槽身即將開始采用架槽機架設施工。高大長渡槽在各類引調水工程中出現的越來越多，如何根據渡槽自身特點及施工條件選擇經濟快速的槽身施工方案非常值得探討與研究。本文通過對清溪渡槽槽身施工方案的研究，分析了幾種施工方案的可行性及優缺點，對類似渡槽工程槽身施工具有一定的借鑒意義。