大拱跨渡槽施工技術

鄭永吉，吳 興

（中國水利水電第一工程局有限公司，長春 130033）

1 工程概況

四川省都江堰灌區毗河供水一期工程總干渠主要建筑物由渡槽、明渠、隧洞組成，其中盧家壩渡槽位于樂至縣童家鎮徐家橋村3、4組，打鼓廟4組及天池鎮棉花灣村3、9組，屬總干渠第六流量段，設計樁號為六調0+000～六調1+013。該渡槽設計全長1 013 m，最大架空高度32 m，設計流量8.10 m3/s，加大流量9.32 m3/s。渡槽設計槽身145跨，為U型薄壁結構，頂寬3.5 m，高為2.7 m；設計排架143榀，為單排架、拱跨相結合，單排架結構槽身單跨長15 m，拱式結構跨徑為70 m和60 m的共8跨，上部設置單排架，槽身單跨長5 m。拱跨段分為兩段，第一段為5連70 m跨，3跨拱圈為板拱結構，2跨為肋拱結構；第二段為3連60 m跨，均為肋拱結構。其中5連跨段4#拱墩至B#拱座之間有一天然河道，河寬約5 m；3連跨段6#拱墩至D#拱墩之間也有一天然溪流，寬約4 m。

2 大拱跨渡槽拱跨施工技術

2.1 基礎開挖

基礎開挖主要有土石方開挖，基礎置于強風化巖體中下部，覆蓋層臨時邊坡坡比為1∶1，永久邊坡坡比為1∶1.5。巖石臨時開挖邊坡坡比為1∶0.5，永久邊坡坡比為1∶1。

根據各拱墩基礎設計位置、設計參數及地質情況，按照設計圖紙邊坡坡比放樣，基礎結構每邊預留50 cm作業面后，確定上部開挖口線。本工程采用全站儀放樣，用石灰撒出開挖邊線，作為開挖標識。在開挖過程中，實施跟蹤檢測，開挖完成后，對中線、邊線等進行實地測量檢查，確保無誤。

因渡槽周邊在建酒店，巖質基坑采用液壓破碎錘強制開挖，如巖石強度超過機械設備工作范圍，則采用小藥量松動爆破再開挖，用1.6 m3反鏟裝25 t自卸車，運至業主、監理指定渣場存放。基坑開挖高程以設計圖紙高程為依據，如果開挖遇到巖性和圖紙不相符的部位，邀請業主、設計、監理工程師現場確定開挖面。在距設計基礎高程預留20 cm左右保護層，改用人工使用手持式風鎬開挖，避免擾動原基礎。

開挖完成的基面，由人工配合50裝載機清基。因現場巖石特性的原因，不能采用水清洗基面，故采用從20 m3空壓機接高壓風槍清理剩余的浮渣等物，直到達驗收標準。因盧家壩渡槽巖石性質為粉砂質泥巖遇水易軟化，待達到驗收標準后及時用同標號混凝土對基面澆筑15 cm墊層，避免因降雨影響基面穩定。

基坑開挖至圖紙規定基底標高，并自檢合格后，通知監理工程師組織各方進行驗收合格后進行下道工序施工。未經監理工程師驗收批準之前，不得進行下道工序施工。

2#基坑為群樁基礎，地下位置埋有軍事光纜，且位于樂至縣城區，安全文明施工要求較高，因此采用1臺徐工360旋挖鉆進行成孔施工。

5#、6#基坑位于洼地，按設計要求開挖深度較大，經監理、設計、業主到現場確認，各方協商決定將5#、6#基坑表面淤泥清除后，采用大塊石換填，換填完成后，聯系試驗室檢測人員，檢測地基承載力達到設計要求后進行下一環節施工。

根據設計圖紙，盧家壩渡槽拱墩基礎開挖尺寸較大，3#基坑因為地質原因更大，在開挖過程中密切關注邊坡穩定性，如發現坑邊緣頂面土有裂紋情況出現，應及時采取可靠的支撐，并書面報告監理工程師確認。

基坑開挖完成后應及時進行驗收。

2.2 基礎回填

拱墩埋深段基礎施工完成，砼強度達到75%以上，通過隱蔽工程驗收后，對開挖部分用渣料回填至原地面高程。基坑回填前，如基坑里面存有積水，需將積水抽干，再進行回填。采用25T自卸汽車運輸開挖渣料到回填部位，1.6 m3反鏟將土方挖運至基坑并從四周均勻填筑，每層回填厚度不大于25 cm，采用2.8 kW蛙式夯機夯實，回填壓實度滿足設計要求。回填結束后，表層進行人工平整。

在填筑過程中，需專人指揮，防止損傷拱墩基礎及墩身混凝土，影響拱墩受力條件，不得整車土方一次性傾倒入基坑中。挖掘機在挖運土方時，不可碰撞已完成的混凝土結構。

2.3 拱墩、墩身混凝土施工

除了2#樁基承臺為C25鋼筋混凝土外，其余拱墩基礎、拱座均為C20鋼筋混凝土。因澆筑倉面較大，初步擬定每倉澆筑1.5 m高，模板采用組合大模板拼裝，采用15 t塔式起重機支立，模內用3Φ25@1500鋼筋束做支撐，Φ12鋼筋作為拉桿，拉桿底部與地錨牢固焊接。模外采用Φ30鋼管做背肋，縱、橫向間距分別為50、150 cm。

混凝土水平運輸采用8 m3混凝土罐車，地面以下的混凝土搭設溜槽入倉，地面以上的混凝土采用15 t塔式起重機吊罐入倉。

澆筑砼采用Φ30插入式振搗器進行搗實，防止漏振與過振。混凝土分層進行澆筑，每層厚度不大于30 cm，在下層混凝土初凝前完成上層混凝土澆筑，在振搗時要將振動棒伸入到下層5～10 cm。混凝土振實根據以下現象判斷：混凝土表層不在顯著下沉，不出現氣泡，表面出現一層薄而均勻的水泥漿。待混凝土到達強度后，將外模拆除，混凝土頂面采用高壓水槍沖洗出毛面，將拱墩及墩身依次澆筑至墩帽底部為止。

2.4 墩帽混凝土施工

盧家壩渡槽墩帽結構形式不一，單個墩帽澆筑方量較大，故采用鋼木模結合的方法，以鋼模為主，木模拼接一些異形結構。

墩帽混凝土均采用C25鋼筋混凝土，混凝土采用8 m3混凝土罐車水平運輸至倉位旁，再利用25 t吊車吊罐垂直運輸入倉，混凝土入倉后采用Φ30插入式振搗器進行振搗。墩帽為外露混凝土結構，要求嚴格控制振搗方式和時間，以保證模板拆除后混凝土表面平整光滑。

2.5 拱圈支撐施工

盧家壩渡槽拱跨支撐體系采用組合支架系統（見圖1），鋼管柱坐落于臨時墩上，相鄰鋼拱柱之間用工字鋼焊接確保鋼拱柱的穩定，鋼管柱頂部鋪設I50C，長9 m的橫梁，橫梁上鋪貝雷架，貝雷架上鋪工字鋼分配梁，分配梁上搭設滿堂紅支架，后鋪模板，施工期間材料吊裝采用15 t塔吊。

圖1 盧家壩渡槽拱跨支撐體系示意圖

為保證支撐體系穩定，避免拱圈混凝凝土澆筑后發生應力變形，需對支撐體系進行預壓。通過預壓，有效消除地基的沉降變形、鋼管柱的非彈性變形，從而獲得合理的主梁、貝雷梁的彈性變形數據，指導后期預拱度設置。盧家壩渡槽共計拱跨8跨，為節省資源，僅選擇具有代表性的一跨進行預壓，4#至B#跨越盧家壩河流，地基情況相對復雜，因此擬選定對4#至B#跨段拱跨支撐體系進行預壓，考慮工期及荷載因素，預壓跨中段支撐體系，預壓設計標準重量為210.03 t。預壓完成后分析監測數據指導預拱度設置。

2.6 拱圈及連系梁混凝土施工

盧家壩渡槽拱圈混凝土采用C30混凝土，由就近的筆架山拌合站供料，用8 m3混凝土罐車運輸至施工現場，利用15 t塔吊吊罐垂直運輸入倉。拱圈鋼筋在鋼筋加工廠制作好后采用平板車運至作業面進行安裝，拱圈鋼筋制安非常重要，需嚴格按照設計及方案施工。拱圈澆筑時采用分段對稱澆筑方式，分段位置避開受力鋼筋搭接位置，具體分段澆筑方式如圖2所示。根據分段要求，澆筑順序為①、②段→⑤段→③、④段→⑥、⑦段→8個1 m間隔槽后澆帶。拱圈施工時，非加強墩兩側對稱施工，即第一跨拱圈①、②段澆筑結束后，不能連續進行⑤段的澆筑，需進行下一跨的①、②段澆筑。考慮到后期混凝土的收縮徐變及支撐體系預壓變形，拱圈澆筑要充分考慮預拱度。盧家壩渡槽拱跨根據有限元模型分析計算，取支架拱頂最大預拱度為48 mm，采用二次拋物線法分配預拱度值。

圖2 盧家壩渡槽5連跨板拱分段澆筑示意圖

拱圈澆筑時，要在前一階段的混凝土達到設計強度的70%以上才能澆筑后一階段的混凝土。現場采用兩臺塔機同時進行兩區段的澆筑，各區段拱肋間橫向聯系梁與澆筑拱肋同時施工，砼入倉速度及入倉方量兩區段基本一致。

拱圈混凝土分段施工程序要按照方案進行，且對稱于拱圈中線進行，使拱架變形保持對稱均勻和盡可能地小。

對填充間隔縫混凝土，由兩端向拱圈中線對稱進行澆筑。拱頂和兩端拱腳間隔縫在最后封拱時澆筑，間隔縫與拱段的接觸面應事先按施工縫進行處理。

封拱合攏溫度應符合設計要求，如設計無規定時，可接近當地年平均氣溫，選擇低溫合攏。盧家壩渡槽拱圈合攏時間預計在10月中旬，此時混凝土溫度變化產生的下沉值較小，封拱合攏溫度就比較合適。

3 結語

本文主要研究大拱跨渡槽施工技術問題，為避免拱圈澆筑成型后出現應力變形，需對支撐體系進行預壓，消除地基的沉降變形、鋼管柱的非彈性變形，獲得合理的主梁、貝雷梁的彈性變形數據，同時考慮后期混凝土的收縮徐變，從而合理設置預拱度；為拱圈施工具有可操作性，同時保證拱圈澆筑質量，澆筑拱圈時采用分段對稱澆筑的方式。該大拱跨渡槽施工技術可以為類似工程提供參考。