直线扭坡渐变段扭墙模板施工与测量控制

2012-08-31高海成余良碧张玉波中国水利水电第十一工程局有限公司

河南水利与南水北调 2012年22期

□高海成 □余良碧 □张玉波（中国水利水电第十一工程局有限公司）

1.概述

滹沱河倒虹吸工程是南水北调中线京石段应急供水工程最先开工的大型河渠交叉建筑物之一，倒虹吸出口连接闸室与总干渠的构筑物为直线扭坡渐变段，其特点为扭坡挡墙迎水面纵、横向等分点的连线为直线。扭坡渐变段全长90 m，分为6段，每段长15 m，底板宽20.4～21 m，纵向坡比为1∶40.905，底板高程为67.787～69.987 m，挡墙顶部高程为76.937 m。两侧挡墙迎水面坡比由闸室出口的垂直面渐变至明渠进口的1∶3.0，结构表面为圆滑曲面，其结构形式如图1所示。

图1 直线扭坡渐变段结构示意图

2.施工方法

结合扭坡渐变段结构尺寸及体型特征，1#～4#挡墙采用立模分段浇筑混凝土的方法进行施工，扭坡面坡比从垂直渐变至1：1.8092。扭坡渐变段5#～6#挡墙，由于其混凝土表面坡比较平缓，直接采用开挖（或回填）成型土基面作为底胎模，表面铺筑垫层混凝土，然后直接浇筑混凝土，表面扭曲面通过分段架设找平杆、人工配合微振梁收面成型。施工过程中由测量人员采用全站仪全程控制模板及混凝土的结构尺寸，以确保混凝土的外观体型质量。

3.模板施工

3.1 模板选型

结合建筑物结构特点以及现场模板资源情况，采用扭坡渐变段1#～3#扭墙闸室施工闲置下来的大型钢模板施工，按2～3 m分层浇筑。钢模板单块尺寸为2.4 m×3.3 m，模板背面的加固围檩为竖向布置，利用模板连接后的自身弹性变形，达到扭曲变形的目的。与采用小型钢模板拼装相比具有模板接缝少、自身抵抗变形能力强和便于加固的特点。

3.2 施工准备

包括现场施工技术交底，人员、材料、设备就位，混凝土基面清理、测量放样等。重点是让现场施工人员了解直线扭坡渐变段的特点，以及利用模板自身的弹性变形达到扭曲渐变面的目的。

3.3 模板支撑安装

安装模板支撑是整个立模施工的关键，安装前需根据每段模板的倾角不同，先测出钢筋支撑的位置，支撑安装在模板上端约2/3处，且靠近拉杆孔的部位，以便达到内顶、内拉约束模板变形的目的。钢筋支撑一般采用Φ25 mm螺纹钢，目的是满足钢度要求。平均每块模板布置两道支撑，支撑以迎水面模板为主，支撑底部与基础插筋焊接，与模板拉杆配合，确保整个仓号模板的稳定，如图2所示。

由于扭坡挡墙背面多为回填隐蔽面，在满足设计结构尺寸的基础上可适当调整，一般多要求设计将倒坡面调整为直立面，便于支立模板和扭墙背面的土方回填施工。钢筋支撑安装结束后可依托支撑进行结构混凝土的面层钢筋网绑扎。

3.4 模板吊装

模板吊装前先检查模板表面是否清理干净，涂刷脱模剂，检查合格后开始吊装。吊装过程中严格按照测量标记进行控制，模板与模板之间采用螺栓连接，连接前需在一侧模板的边框上安装两条双面泡沫胶带，确保模板连接紧密。模板拉杆系统由拉杆、定位锥、连接丝杆、垫片、蝶形螺母组成，当模板就位后开始焊接拉杆、紧固模板。扭坡面模两端伸出结构缝10 cm以上，便于堵头模板安装。模板安装实物图见图3和图4。

图2 模板安装示意图

图3 模板安装实物图

图4 模板安装实物图

4.测量控制

4.1 直线扭坡渐变段测量的特点

此扭坡的特点和难点在于分布在坡面上的每一个点的三维坐标都是变化的，每个断面的坡度随着建筑物轴线桩号(X)的增大而变缓，迎水面边坡系数由0渐变到3.0，故每个部位距中心轴线的距离（Y）随之不同的桩号和高程而不同，并且同一个桩号上不同高程上的Y值也是不同的，因此，在测量放样时每一个点的三维坐标都要计算，这就要求测量人员熟知直线扭坡渐变段的结构特点才能快速施工。

4.2 测量放样思路与数学模式建立

4.2.1 测量放样思路

扭曲迎水面测量放样过程中，主要是通过距轴线距离（Y）和高程（H）进行放样控制，在计算时主要采用了起始桩号和终止桩号距轴线距离（Y）相减得出增量△Y，再将△Y内插入计算中间某一个桩号（X）上的Y值（包括挡墙迎水面坡脚和坡顶线Y值）。但这样只能解决放坡脚和坡顶线的放样，施工中需要我们能够放出每一个位置的坐标，因此，还需将计算得出的某一桩号上的Y值再在同桩号上根据坡顶线与坡底线的高差来内插，算出不同高程上的Y值增量，再加上该桩号对应坡脚线的Y值即为该桩号计算高程上的设计Y值；在计算任意桩号的底板高程时用起始与终止桩号上的高差在底板总长90 m内进行内插；在计算某个桩号的迎水面坡比时，利用三角函数关系算得。

4.2.2 数学模式建立

X桩号上的坡脚线设计距中：K1=A+△Y1/L×(X-X0)

X桩号上的坡顶线设计距中：K2=K1+△Y2/L×(X-X0)

X桩号上的底板设计高程：M=H1+△H/L×(X-X0)

X桩号上的设计坡比：I=(K2-K1)/(H2-M)

某一桩号上实测Y值应达到的设计高程：E=(Y-K1)/I+M

某一桩号上实测高程Z上的设计距中：D=(Z-M)×I+K1

式中A—起始桩号的坡脚（顶）线距中；△Y1—终止桩号与起始桩号的坡脚线距中的差值；△Y2—终止桩号上迎水面坡顶线距中与坡脚线距中的差值；L——扭曲渐变段总长；X0—起始桩号；H1—底板起始高程；△H—底板起始与终止桩号的高差；H2—扭墙顶部（迎水面坡顶线）高程；X—实测桩号；Y—实测点距中值；Z—实测高程。

4.2.3 放样计算与程序的实现

在现场放样计算时将以上数学模式加程序执行符号，根据施工的需要给施工处放样和控制，比如，控制某仓号的模板时，将实测坐标桩号（X）、距中（Y）、高程（H）按程序提示逐个输入，就可以得出在该X上实测高程的设计距中D，再与实测Y值相减差值Y-D。为了便于判断可在输入实测值时不带符号，如果Y-D为负说明实测值小于设计值，那么需将模板向外调，直到Y-D为零时达到该桩号和高程上的设计距中位置，该模板合格；如果在某一桩号迎水面任意距中位置（Y）上计算应达到的高程时，将实测的桩号（X）、距中（Y）、高程（H）逐个输入，就可以得出在实测X和Y值上应达到的设计高程E，并与实测高程相减H-E。如值为负说明在实测Y上的实测高程低于设计高程，那么需将高程抬高；为正，则降低。在挡墙背水面编程时，思路与迎水面基本相同。通过此程序的使用，可以轻松地完成整个扭坡的测量放样和控制，有效克服了扭曲三位坐标控制和计算的困难。