淺述三級航道懸臂墻結構閘室主體結構施工技術研究

張銳

摘要：隨著閘室施工工藝與結構新材料與新技術的不斷發展，閘室主體施工要求也越來越高，其中閘室主體施工方案是多學科相互交融的復雜工程，要考慮多方面因素，不僅要考慮地基不均勻沉降等結構問題，也要考慮施工質量及安全問題。本文通過施工方法的分析，希望可以進一步豐富閘室主體的施工方案。

關鍵詞：閘室主體;施工方案;方法分析

1.工程總體情況

本工程閘室主要建筑物為2級水工建筑物，采用鋼筋砼整體塢式結構，其長230.0m，凈寬23.0m。閘室沿縱向設置伸縮縫，共12節，靠上閘首首端部一節長10m，其余11節每節長20m，。從上閘首至下閘首，將閘室依次編為1#-12#底板，分塊圖見圖1.2。伸縮縫設兩道止水，一道為水膨脹橡膠止水帶，另一道為紫銅片止水，伸縮縫用2cm厚聚乙烯板填充。

閘室墻結構為懸臂墻結構，標準結構段長20m，消力池段長10m。閘室標準段底板頂標高為▽4.33m，底板底標高為▽2.03m;閘室消力池段底板頂標高為▽2.63m，底板底標高為▽0.23m。二期砼采用C30砼，閘室墻、閘頂擋墻和閘室底板采用C25砼;封底采用C15素砼，厚10mm。

閘室與閘首，1#閘室與2#閘室因底板高程不一，底板下超挖部分采用C15砼回填，以防止閘室產生不均勻沉降。

閘室兩側20m結各布置一個浮式系船柱，全構段共22個;1#閘室墻左右兩側共設置10個系船鉤;沿閘室墻縱向設置鐵爬梯3道;墻頂、邊底板、中底板結構段兩端需布置沉陷釘，全閘共布置96個，墻面設置鋼護木，間距5m，高程為▽8.03～▽16.13，兩側閘室墻后各布置縱橫排水軟管。

2. 主體結構的施工方法

一個標準節段的施工工藝流程下圖所示，具體施工中各節段及各部位流水交叉施工，先澆筑閘室底板砼，然后將閘室墻身砼分兩次澆筑，第一次澆筑到地連墻標高以上30cm（標高+9.63m），以方便上部閘室墻模板安裝，第二次澆筑到頂。

閘塘開挖時基槽應預留30cm保護層土，在閘室底板澆筑前突擊開挖，開挖至設計高程并進行驗槽，如發生基底土方超挖，首先對基底土方超挖部分用C15素砼回填，后即用10cm的C15素混凝土封底。

縱向封底砼超出閘室分段施工縫1.5米以避免閘室底板施工縫與封底砼施工縫位于同一平面，在模板、鍍鋅鐵皮止水、砼澆筑設備及人員等條件完備時，人工突擊挖除基坑保護層土方，在驗槽后迅速安裝止水、立模，澆筑封底砼。封底砼采用木模，在模板后方30cm處打設木樁，設置水平橫撐及斜撐。在封底范圍內，按一定1.5m*2m布設標高點控制封底砼高程，封底砼預留1cm沉降量。砼通過泵管送入基坑中，使用平板式振搗器振實，刮板刮平，終凝后灑水養護。

閘室底板為2.3m厚， 27.8m寬（標準段外側寬度），230米長，橫向沿施工寬縫分為三塊，設置的施工寬縫待沉降穩定后澆筑成整體。縱向按設計分為12節，單節長度為19.980m，每節之間設置兩道止水。閘室墻邊底板和中底板的沉降預留量分別為1.0cm、0.5cm。

2.1底板鋼筋制作綁扎

鋼筋的制作與存放場地要硬化，鋼筋在現場存放時離地15cm以上，用彩條布覆蓋。鋼筋的級別、種類和直徑嚴格按設計要求采用。鋼筋應平直、無局部曲折，鋼筋表面應潔凈、無損傷或油漬。漆污和鐵銹等應在使用前清除干凈。帶有顆粒狀或片狀銹的鋼筋不得使用。底板底層面筋綁扎設置5cm混凝土墊塊，混凝土墊塊在廠家統一訂購（墊塊均有出廠合格證），在架立筋鋼管上設置標高控制點，嚴格控制頂層面筋鋪設標高，砼澆筑前對鋼筋保護層墊塊進行認真檢查，砼澆筑時確保墊塊不發生松動，以確保混凝土保護層厚度。

鋼筋綁扎：采用鋼筋綁扎支架進行。豎筋及橫向鋼筋采用閃光對焊的連接方法。綁扎順序：綁扎架搭設，綁最上兩根橫筋，然后將豎筋定位綁好，之后將豎筋與插筋焊綁連接，最后將橫筋從上至下依次綁扎。支撐嚴格按照鋼筋網間距排列，伸出的鋼筋在安裝時與上下層鋼筋焊接。

閘室底板高2.3米，架立筋采用Φ4.8x2.5mm無縫鋼管，1.8mx1.6米布置。

2.2底板模板安裝

底板施工封頭模板主要采用竹膠板+方楞+鋼管拼裝而成，以便于止水的安裝。施工寬縫模板用型鋼焊制骨架，在骨架上拼裝建筑鋼模。鋼模板表面應平整、光滑、無銹蝕，外表面應涂刷防銹漆，制作時長度和寬度偏差應控制在±2mm以內，表面平整度偏差控制在2mm以內，連接孔眼位置偏差應控制在1mm以內。底板模板采用18mm厚竹膠板，橫向支撐采用雙拼的Φ48鋼管，間距為35cm，豎向采用5*10cm木方作為圍囹，豎向圍囹間距為25cm，在橫向圍囹上橫向每隔80cm設置一個螺桿孔，用Φ12鋼筋跟底板主筋牢固焊接。

2.3底板砼澆筑

砼由拌和站統一集中拌制，砼拌制必須嚴格按照試驗合格的配合比進行，砂石、水泥及外加劑都必須事先經檢驗合格，并計量準確。砼拌和要攪拌均勻。自全部材料（包括水）裝入拌和機起，至開始卸料時止，其連續攪拌的最短時間應符合規定要求。砼攪拌完畢后，應檢測拌和物的稠度，且應在攪拌地點和澆筑地點分別取樣檢測，每一工作班對坍落度至少檢查2次，并應作好記錄，混凝土塌落度要求為140mm-180mm， 試塊取樣頻率為200方/組，考慮到拆模時需要驗證砼抗壓強度，需要另外增加2組同等條件養護試塊。

2.4閘室墻施工

根據本工程的特點，閘室墻采用兩次澆筑到頂的施工方案：第一次從底板面澆筑至▽9.63，詳見圖4.3.1;第二次從▽9.63澆筑到頂，詳見圖4

閘室墻施工工藝流程圖如下：

模板采用自制鋼模，組合建筑鋼模。自制模板用于臨水面，同時，為保證鐵爬梯和系船鉤預埋件位置準確、固定可靠及砼面的平整光潔，這些位置也采用自制定型鋼模。詳細模板結構尺寸及驗算見閘室墻模板專項方案。

a、結構

自制大面模板按墻面形狀分塊制作，采用螺栓連接組合拼裝，為提高模板的剛度及整體性，在模板的外側設橫向與豎向圍囹，在有鋼護木的位置模板留有缺口。預埋件鋼盒依照尺寸制成鋼板盒。

b、安裝

閘墻墻身直立段模板施工采用大模板與軌道龍門拼裝成的整體式移動模板。模板組拼后吊裝在軌道龍門上，軌道龍門下部設牛腿承載鋼模自重、調整模板高度。在龍門豎向排架上安裝供立模、拆模專用裝置，可方便大模板的立模與脫模施工，提高工作效率。由于大部分節段的鋼護木、系船鉤等預埋件位置相同，所以此模板組拼完成后可連續地用于標準節段閘墻施工。

為了保證墻體砼面的接縫平順，在此段模板底口位置設一道拉桿螺栓與墻背模板對拉。模板其它位置除安裝套管與對拉螺絲外還可利用龍門以短方木及木楔加固模板。根據以往的施工經驗，大鋼模的強度、剛度和穩定性完全能滿足施工要求。

為了防止墻后回填土時閘墻前傾，在立模板時擬將閘墻迎水面模板頂部后傾15mm。

閘室墻背面+6.3m一下采用磚模，且砼澆完成后不拆除，+6.13m以上采用組合建筑鋼模，由250×250cm的標準塊件拼制而成，豎向加強采用10#槽鋼，橫向加強采用6mm厚，80mm寬的鋼板。橫向圍囹仍采用10#槽鋼，豎向圍檁采用雙拼20#槽鋼，背水面與臨水面鋼模的圍囹位置相對應。固定采用對拉螺栓。

澆筑倒角混凝土時側壓力較小，倒角段容易產生蜂窩、麻面及氣泡等砼通病現象。為了盡量減少以上混凝土表面缺陷及增強混凝土密實性，在閘室墻倒角模板中增加了透水模板布。

2.5止水、沉降縫施工

1、防滲止水

a、橡膠止水帶：

采購的止水帶的規格、型號要同施工圖一致。止水帶拉伸強度、伸長率、硬度等符合規范規定，接頭的連接方法采用冷粘接，粘接劑的技術性能及有關參數報工程師批準后實施，止水帶安裝視施工部位的具體情況確定采取先裝還是后裝法，安裝誤差不大于20mm。砼澆筑時，振搗器不得觸及止水帶，嵌固止水帶的模板應適當推遲拆模。先裝法拆模后的裸露止水帶應采取保護措施加以保護，以防損壞。

b、鍍鋅鐵皮止水：

鍍鋅鐵皮臨時止水在施工場內加工，現場焊接連成一整體后待安裝，封底基礎土模開挖成型后，測量好臨時止水的安裝位置，采用竹片樁支撐固定后澆筑封底砼，施工安裝必須確保沉降凹槽和封底結構縫吻合。

c、銅片止水

水垂直采用Z-250止水，安裝時焊接鋼筋上下支撐固定止水銅片，砼澆筑時，振搗器不得觸及止水帶，嵌固止水帶的模板應適當推遲拆模。先裝法拆模后的裸露止水帶應采取保護措施加以保護，以防損壞，止水銅片連接時不得釘孔連接。

2、沉降縫

沉降縫采用低發泡高壓聚乙烯板，施工時根據施工的具體情況再確定采用先貼法還是采用后貼法。先貼采用鐵釘固定在模板上，粘貼時，必須保持接觸面平整、垂直、緊貼。與止水接觸處必須正對止水凹槽，粘貼前，止水凹槽清理干凈，灌注瀝青，并保證密實，無空隙。

2.6墻后回填及排水施工

閘室墻砼達到設計強度80%后，可以進行墻后回填。墻后土方回填采用挖掘機配合1方自卸汽車運土，履帶式推土機復整并碾壓密實，緊臨建筑物邊緣2m范圍內回填以蛙式打夯機夯實為主，邊角等部位土方回填以手持式柴油打夯機夯實為主。回填前先對不同的回填土料分別進行碾壓試驗，確定壓實的厚度、松鋪厚度、碾壓遍數及最佳含水量，成果報請批準后進行。閘室墻后回填土應分層夯實，層厚不大于30cm，回填土的干容重不得小于15.3KN/m3，且壓實度不小于90%（輕型擊實）。

在鋪設Ф100mm軟式排水管前，回填土應先回填至墻后排水管頂面處，夯實待土體穩定后，再開挖鋪設軟式排水管，施工時應注意在墻身埋設掛鉤，以便將排水管固定在墻上，同時不得使用壓彎、壓折、壓裂的軟式排水管。縱向軟式排水管和橫向軟式排水管周圍均有菱形粗砂包裹。縱橫向軟式排水管接頭時，小直徑的管子伸入大直徑管道內，并用兩道土工布包扎。排水管施工完成后，再繼續進行墻后回填土的工序。井筒為預制管節，運至現場安裝，井筒墻后控制隨填土逐節安裝，井管周圍的填土采用手動打夯機夯實。安裝垂直度符合相關規范。

2.7胸墻施工

⑴模板制作：模板采用自制定型鋼模，基本結構與閘室墻模板相同。胸墻臨水面模板底部需錨固在閘室墻最頂層的對拉螺栓上，其頂部則與背面模板使用拉桿螺栓及木質內支撐進行對拉、調整、固定;背面模板底部由墻頂預埋鋼筋固定。

⑵鋼筋綁扎：鋼筋需在閘室墻內預埋，施工時需對鋼筋除銹;

⑶砼澆筑：混凝土采用水平分層澆筑，由于擋浪板的斷面尺寸小，混凝土分層澆筑厚度宜控制在30cm左右，振搗要密實不離析，拆模后灑水養護砼。

2.8施工寬縫封鉸及二期砼

當閘室墻墻身澆筑到頂，閘室墻沉降基本穩定后，并滿足封鉸條件后，方可封鉸。封鉸條件：

（1）底板澆筑歷時大于90d;

（2）閘室墻沉降速率繪制沉降速率曲線。連續10天以后上晝夜平均沉降速率小于0.1mm;

（3）墻后回填土高度達到+9.33m

在同時滿足上述條件后，向監理工程師提出申請，經批準后方可進行封縫。

考慮到寬縫處鋼筋暴露時間較長，需要刷涂防銹劑，封縫前應首先對先澆混凝土面進行鑿毛處理，澆筑前在結合面上涂刷一層水泥漿，封縫采用C30 微膨脹混凝土，混凝土澆筑、振搗方法同底板。

對于浮式系船柱等部位，為了滿足安裝精度要求，要根據圖紙的要求預留二期混凝土。二期混凝土在澆筑前，應詳細檢查倉內，清理模板、鋼筋、預埋件、其他澆筑準備工作等，并作記錄，報項目監理檢查，經監理工程師同意后方可進行澆筑。與二期混凝土接觸的一期混凝土表面應打毛、沖洗干凈，使兩者牢固結合。二期混凝土澆筑空間一般比較狹窄，卸料、平倉、振搗都比較困難，施工中可采用適當加大坍落度、減小混凝土骨料粒徑、采用軟軸式振搗器進行振搗等措施。

2.9預埋件施工

閘室內部預埋件主要包括浮式系船柱、系船鉤、鋼護木、甲種鐵爬梯等預埋件。

浮式系船柱：本工程采用150KN系船柱，閘室內部每20米對稱布置，共布置22個，浮式系船柱一期和二期砼接觸面范圍內增設Φ16插筋，橫豎向間距為50cm，施工二期砼時專人負責系船柱預埋件安裝，避免漏裝錯裝現象。

鋼護木：鋼護木沿閘室軸線方向每5米布置，其中與上下閘首相鄰處按2.5米布置，每根長8.6m，其底標高7.15m，頂標高15.75m，外部鋼板與錨筋焊接后安裝固定，閘室墻外部鋼板采用噴鋅防腐處理，厚度為0.14～0.2mm。

閘室中除含有附屬結構中的系船鉤、鐵爬梯、鋼護木外，還包括因施工需要而設置的預埋件，預埋件的施工需按以下要求施工：

1、每一個砼構件施工前需詳細統計該構件內的預埋件種類及數量并全部制作成形。

2、預埋件的安裝作為一個施工程序與其它工序并行考慮安排施工。

3、預埋件的位置采取精確的放樣方法確定。對裝配精度要求較高的預埋件，放大樣制作定型樣模，隨預埋件一起安裝埋設，以保證位置準確。焊接及預埋需符合相關技術規范。

4、預埋件安裝完成后要全面檢查位置、數量以及固定的可靠性等。

2.10沉降觀測

1、設立沉降觀測點

在澆筑底板時根據設計要求，在閘室墻澆筑到頂時移至墻頂。沉陷釘布置在每結構段的兩端（墻頂，邊底板、中底板均需布設），其中每段底板設置8枚沉降觀測釘，閘室墻4枚。

2、在閘室澆筑底板砼后就開始沉降觀測，在每澆筑一次砼或每增加一級荷載后，觀測一次并作記錄和繪制圖表工作。在沉降速率較大時，應增加觀測密度，一般每周不少于2～3次。

在相鄰兩級加載間，定期觀測，每周觀測兩次并作好記錄。

3、變形觀測按下列要求實施，減少偶然誤差，確保精度。

a、采用相同的觀測路線和觀測方法;

b、使用水準儀及水準尺;

c、固定觀測人員

d、在基本相同的環境和條件下工作。

4、沉降觀測網的水準基準點選在遠離受基坑降水有影響處，并與控制網高程相校核。

5、觀測等級及成果處理

沉降觀測網等級為三級，對每次觀測的成果進行校核，符合限差要求后報監理工程師。

6、詳細的沉降觀測措施及方法見沉降觀測專項方案。

3. 結語

由于閘室主體的特殊性，其主體施工對施工工藝及質量要求比較高，在施工過程中，要不斷的根據項目的實際，完善施工方案，優化施工技術，提高施工工藝，從而確保施工質量，確保閘室的可靠性與穩定性。

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