淮水北調(diào)工程固鎮(zhèn)站長距離壓力箱涵施工

一、工程概況

淮水北調(diào)屬安徽省“三橫三縱”水資源配置體系的跨區(qū)域骨干調(diào)水工程，是支撐和保障皖北地區(qū)加快發(fā)展的重大基礎(chǔ)設(shè)施，也是國家南水北調(diào)東線配水工程和引江濟(jì)淮的延伸工程，兼有工業(yè)供水、灌溉補(bǔ)水和減少地下水開采、生態(tài)保護(hù)等顯著綜合效益。工程從淮河到蕭縣岱山口閘，調(diào)水線路總長268.0km，根據(jù)輸水線路總體規(guī)劃，為確保輸水水質(zhì)，需在本工程二級固鎮(zhèn)翻水站后新建長約6km 的埋地輸水壓力箱涵接至三八運(yùn)河，設(shè)計輸水流量為36m3/s。

壓力箱涵起點(diǎn)起自固鎮(zhèn)站壓力匯水箱出口，設(shè)計樁號為0+325.43，末端接固鎮(zhèn)站出口防洪控制閘樁號為6+180.43，距規(guī)劃已建的S101 省道約150m，箱涵布置總長5855m。輸水線路自南向北需先后穿越索里河、劉園干溝、五固路（S307 省道）及五固河等主要溝渠、道路，與索里河、五固路均呈正交，與劉園干溝、五固河均斜交。

二、基坑開挖與支護(hù)

箱涵在樁號1+115 和1+600 兩處距220kV 高壓鐵塔較近，根據(jù)《電力設(shè)施保護(hù)條例實(shí)施細(xì)則》的規(guī)定，對于66kV 及以上的電力線路，任何單位和個人不得在距架空電力線路桿塔、拉線基礎(chǔ)外緣10m 范圍內(nèi)進(jìn)行取土、打樁、鉆探、開挖等活動。若按照常規(guī)的放坡開挖，則這兩處的基坑均在鐵塔的10m 影響范圍內(nèi)，因此需要采取支護(hù)措施。樁號1+115 處基坑擬采用雙排灌注樁支護(hù)，前后排灌注樁樁徑均為1.2m，樁長14.8m，前后排距3.5m，前排樁間距1.4m，后排樁間距2.8m，為防止樁間土流失，在前排樁樁間設(shè)一道旋噴樁，支護(hù)剖面圖見圖1；樁號1+600 處采用單排樁支護(hù)后再放坡開挖的支護(hù)形式，灌注樁樁徑1.2m，間距1.4m，樁長8m，樁頂以上按照1 ∶2 進(jìn)行放坡開挖，開挖坡頂線距離鐵塔不小于10m，支護(hù)剖面圖見圖2。

圖1 1+115 樁號處遇鐵塔支護(hù)剖面圖

圖2 1+600 樁號處遇鐵塔支護(hù)剖面圖

箱涵在樁號2+700 附近要穿越五固路，五固路為省道，交通量較大，因此對箱涵穿越五固路施工方案有明挖和暗挖兩種。明挖需要修筑保通路，還有少量管線需要臨時遷建，待箱涵施工結(jié)束后再進(jìn)行恢復(fù)。暗挖方案有頂管法、盾構(gòu)法和新奧法等，因暗挖法對洞頂上部覆土有要求，需要該段箱涵降低底高程。經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較后，此次施工采用明挖法施工。另由于五固路兩側(cè)分布有房屋，為減少拆遷，部分段采用單排混凝土灌注樁支護(hù)措施，樁徑1.2m，樁間距1.4m，樁長10.8～14.8m，樁頂以上放坡開挖，邊坡1 ∶2，為保證房屋結(jié)構(gòu)安全及交通要求，坡頂距房屋邊線不小于4.0m，支護(hù)剖面圖見圖3。

支護(hù)設(shè)計計算采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法，經(jīng)計算后，各斷面的抗傾覆安全系數(shù)和抗滑穩(wěn)定系數(shù)均滿足設(shè)計要求，施工過程中在灌注樁的冠梁頂部設(shè)置了觀測點(diǎn)，經(jīng)后期觀測雙排樁水平位移均小于20mm，單排樁水平位移均小于40mm，符合相關(guān)規(guī)范要求。

三、基坑降水

箱涵基坑開挖深度10～12m，倒虹吸段最大約15m 左右，沿線基礎(chǔ)部分坐落在3-1 層砂壤土層，部分下臥砂壤土層，還有近700m 直接坐落在3-3層砂層上，鑒于地下水位較高且具有一定的承壓性，為確保施工期基坑穩(wěn)定和基坑能夠旱地施工，需采取一定的降水措施。由于該基坑深度較大，地下水位高，要求水位降深大，施工采用管井降水加基坑四周明溝排水方式降低地下水位，管井沿箱涵基坑兩側(cè)布置，井深12～15m，井間距30m，排距35m 左右。

按照單位長度來驗(yàn)算穩(wěn)定流潛水完整井群用水量，公式如下：

式中：Q—基坑總涌水量（m3/d）；

k—滲透系數(shù)（m/d）；

R—降水影響半徑（m）；

Sd—地下水位設(shè)計降深（m）；

r0—基坑等效半徑（m）。

根據(jù)總涌水量計算出單井單位長度出水量，選擇井群中干擾影響最大的管井驗(yàn)算其出水能力，經(jīng)驗(yàn)算，絕大部分管井的單井出水量均滿足設(shè)計要求，設(shè)計井深和井間距滿足基坑降水需求，在實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)局部段開挖后降水效果差，可加密管井。

管井成孔直徑Ф900mm，采用取土式大口錐鉆頭造孔，清水固壁，為保證清水固壁效果，防止出現(xiàn)坍孔，首先開挖明溝抽排，降低地下水位2～3m。井管內(nèi)徑Ф400mm，管壁厚度50mm，由下至上分別為混凝土管座及沉淀管段、無砂混凝土濾管段、普通混凝土管段。為保證成井質(zhì)量，濾管段及管座、沉淀管，包括外包濾層、濾料均在井口逐節(jié)安裝，用土工布袋包裹中粗砂濾料，在井口用起重機(jī)配合，逐節(jié)吊放入井。上部普通混凝土管段在基坑開挖時隨開挖面下降逐層拆除。濾管段四周按設(shè)計要求填入中粗砂及瓜子片石，普通混凝土管段四周用粘土球回填封堵密實(shí)。為防止抽水意外中斷，降水期間應(yīng)加強(qiáng)檢查與管理，并設(shè)應(yīng)急備用電源。

四、混凝土澆筑

有壓箱涵斷面為2 孔，孔口尺寸為3.5m×3.5m（高×寬），外框架尺寸為9.2m×5.1m（高×寬）和9.0m×4.9m（高×寬）兩種尺寸，每節(jié)20m，共294 節(jié)。根據(jù)工程澆筑強(qiáng)度大、工作面周轉(zhuǎn)周期長、所有建筑物結(jié)構(gòu)基本相同等特點(diǎn)，洞身部分分為6 個施工段平行流水施工。

圖3 箱涵穿五固路處支護(hù)剖面圖

每節(jié)涵身混凝土澆筑分兩序進(jìn)行，一序混凝土澆筑至涵洞底板倒角上20cm 左右，二序?yàn)楹磯w與頂板一起澆筑。施工縫設(shè)在底板倒角以上，管底混凝土澆筑完成達(dá)到一定強(qiáng)度后，采用人工鑿毛，并用風(fēng)水槍將倉面沖洗干凈后將水排凈。施工中注意避免施工機(jī)械油污對倉面的污染，保持倉面清潔。二序混凝土澆筑的洞身身內(nèi)外側(cè)模板均采用鋼模臺車進(jìn)行。內(nèi)鋼模臺車主要由臺車和鉸接轉(zhuǎn)動的鋼模兩大部分組成。鋼模由3～4mm 厚的鋼板和型鋼加工制作組成，并分成若干塊用鉸接連在一起形成整體，靠水平和豎直千斤頂調(diào)整就位，在管身鋼模臺車與前期澆筑的管底混凝土接合處設(shè)置細(xì)薄膠條，以防止漏漿。外鋼模臺車亦為平移式鋼模臺車，由桁架和鋼模板組成，模板與臺車桁架由水平千斤頂連接，由水平千斤頂調(diào)整就位，內(nèi)鋼模板和外鋼模板通過對銷螺栓和連接拉桿連成整體。在進(jìn)行管身混凝土澆筑前，外模臺車調(diào)整就位，底部采用在底板預(yù)埋螺栓加固，頂部由拉桿頂拉加固。

混凝土均采用混凝土罐車運(yùn)輸，泵送混凝土至倉面，混凝土配合比除必須滿足混凝土設(shè)計強(qiáng)度和耐久性的要求外，還應(yīng)滿足可泵性要求。先澆筑中墩再澆筑邊墻，最后澆筑頂板，中墩和邊墻混凝土澆筑要均衡上升，邊澆筑邊振搗，澆筑完成后及時養(yǎng)護(hù)。

混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度時，通過可調(diào)支桿和臺車上的千斤頂慢慢將模板和混凝土脫離，最終模板隨臺車下降到軌道上完成脫模。臺車的行走機(jī)構(gòu)采用有軌式，卷揚(yáng)機(jī)牽引行走。臺車與模板牽引至一個待澆段的位置上，重復(fù)進(jìn)行上一個澆筑段的工序。

五、結(jié)語

淮水北調(diào)工程目前已竣工和順利通水，合理的施工組織對工程順利實(shí)施至關(guān)重要，在固鎮(zhèn)站壓力箱涵工程施工組織設(shè)計和實(shí)施過程中遇到問題并解決的過程中，得到了如下經(jīng)驗(yàn)：

（1）線路選擇盡量遠(yuǎn)離現(xiàn)有構(gòu)筑物、電力設(shè)施和房屋等，減少基坑支護(hù)，若難以避免，則應(yīng)選擇安全穩(wěn)妥的支護(hù)方式，以減少施工風(fēng)險。

（2）選擇經(jīng)濟(jì)合理的基坑降水措施，能保證土方開挖和開挖后基坑保持干燥狀態(tài)，可以改善施工條件，提高工程質(zhì)量和施工安全。

（3）長距離同截面的箱涵混凝土澆筑施工使用鋼模臺車，可以提高混凝土外觀質(zhì)量，減少上工人數(shù)，加快施工進(jìn)度，減小施工成本。