多孔箱涵排洪涵洞混凝土施工技术

□袁晏龄（南水北调中线建管局河南分局）

1 工程概况

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程淅川施工4 标段格子河排洪涵洞位于渠道24+891.00 桩号，为6 孔现浇钢筋混凝土管结构建筑物，3 孔一联，孔口尺寸为5.80m ×4.70m。主要由进口整治段、进口连接段、洞身段、出口连接段和出口整治段组成。

格子河排洪涵洞进/出口连接段长度为20m，洞身段长度为124m，共8 节管节，每节管节长度为15.50m；洞身段采用C30 钢筋混凝土，止水采用紫铜止水和652 型橡胶止水。混凝土浇筑28773m3,钢筋制安2785t。

2 工程地质条件

工程区地层主要由上第三系（N） 与第四系中更新统（al-plQ2）、上更新统（al-lQ3）、全新统（alQ42）组成。上第三系以粘土岩为主，夹砂砾岩、砂质粘土岩及砂岩，中更新统、上更新统为粉质粘土，全新统为粘土。

地下水位132.49～134.94m，粉质粘土、粘土岩及砂质粘土岩具极微～微透水性，砂岩、砂砾岩具中等～强透水性。Q42 粘土呈软塑状，强度较低，工程性质较差；Q3 粉质粘土呈可～硬塑状，属中压缩性土，具弱膨胀性；Q2 粉质粘土呈硬塑～坚硬状，属低～中等压缩性，具弱～中等膨胀性；上第三系（N）粘土岩呈硬塑～坚硬状，属中压缩性，具弱～中等膨胀性。砂质粘土岩呈坚硬状，属低～中压缩性，具弱膨胀性。粉质粘土、粘土岩具极微透水性，砂岩、砂砾岩具中-强等透水性。

3 工期要求

工程混凝土施工工期仅3 个月，工程量大，任务重，质量要求高。

4 施工准备

4.1 技术准备

施工前组织编制专项施工方案，再组织现场施工人员进行技术交底，各种技术准备到位，再开始进行施工。

4.2 现场准备

4.2.1 施工道路布置

土方开挖、填筑和混凝土浇筑施工道路主要采用开挖使用的临时施工道路，一条道路为建筑物基坑开挖开口线外布置一条环形道路，路宽7m；同时在133.70m 高程设置一级马道，路宽为10m，用于后期混凝土浇筑设备运行道路；另外在进口整治段按10%坡比修筑下基坑道路，以方便于基础处理设备进场及后续混凝土浇筑。

4.2.2 水、电系统布置

一是格子河施工用电从格子河右岸3#变压器（500KVA）接取，主要用于施工排水、混凝土浇筑振捣、钢筋制安、混凝土施工机械及施工照明等；二是施工用水主要是混凝土拌合、冲仓、洒水养护等，拌合用水使用井水，从1#营地已打井中抽取到拌合站蓄水池中，现场施工用水采用水泵从格子河上游围堰抽取。

4.3 施工设备

主要施工设备见表1。

5 混凝土施工方法

5.1 模板工程

5.1.1 模板规划设计

排洪涵洞所用模板采用定型组合模板，主要规格有平面模板1500mm ×600mm、1500mm ×300mm 以及其他异形相配合的钢模板，并配备必要的U 型槽钢以保证模板的强度及刚度满足要求,使模板连接支撑牢固，不移位，不变形。模板支设形式为内拉外撑形式，主要支撑为钢管支撑，局部采用方木。受力主要通过外模架和拉杆来控制。利用现场已形成的混凝土挡土墙做好底板仓号和边中墙仓号支撑系统。

表1 主要施工设备表

综合受力计算分析以格子河排洪涵洞管身段混凝土浇筑时受力分析计算，满堂脚手架搭设满足安全施工和承载要求，脚手架水平杆和立杆承载力均满足规范要求；

技术要求为：架管采用φ48 ×3 钢管，间排距为60cm ×60cm，步距1.20m；外架搭设斜支撑，架管内部每300cm 搭设剪刀撑。底部做型钢或方木垫片，顶部下部做丝托，上部设双排钢管支撑模板。

5.1.2 模板的制安和支撑安装

采用大型组合钢模板以及部分异形钢模板,模板在加工厂制作、拼装。根据施工部位的结构特点和施工要求，进行模板设计，选用材质符合要求的不同型号的型钢或方木，制作模板、围囹及支撑桁架，以保证模板的强度及刚度满足要求,且连接支撑牢固，不移位，不变形。为保证混凝土外观质量，模板制作必须满足规范要求的平整度，制作偏差按施工技术规范和设计要求进行控制,并保证模板拼接质量。采用10t 载重汽车运输，模板采用人工安装。根据工程进度计划4 套模板，钢管约120t。

其中顶板每孔支撑为整体支撑，给整体支撑安装简易的移动结构（滚动支撑桁架），采用3t 卷扬机拖动，将整体支撑钢管架，拖移至另一管节。

箱涵底板有45°倒角，施工中易产生气泡，在施工中采用模板布。减少气泡产生，保证工程质量。

5.1.3 模板的拆除

排洪涵洞底板、边墙、顶板侧面为非承重模板，应在混凝土强度达到2.50MPa 以上，保证混凝土表面及棱角部不因拆模而损坏时，才能进行拆模作业。

承重模板的拆除：排洪涵洞顶板单孔跨度6.50m 的为承重模板，根据相关技术规范要求，跨度2～8m 的梁、板应在混凝土达到>70%强度后（7d 强度），才能拆除。

在顶板仓号浇筑结束时，取同仓混凝土试块进行等同施工环境（自然养护）下进行养护，在5d 和7d 后进行试块的强度抗压试验，在满足规范要求的前提下方可进行拆除顶模作业，确保工程质量。

5.2 钢筋制安

钢筋在3#营地加工，其中直径>25mm 的钢筋接头采用直螺纹滚丝连接，接头采用止规、环规检查，其他钢筋采用搭接焊接，施工前作试验，并指导施工。钢筋加工完成后，采用25t 汽车吊，自制运输车辆，并吊至工作面，人工安装。

5.3 排洪涵混凝土浇筑

格子河排洪涵洞工程管身段分左右两幅，每幅为3 孔一联，每一联管节分3 个仓号：底板仓号，侧墙仓号、顶板仓号。管身段仓号分层浇筑布置示意图见图1。

图1 管身段仓号分层浇筑布置示意图

5.3.1 入仓方式

混凝土搅拌罐车运料至布料机上料皮带机直接卸料，布料机入仓（混凝土汽车泵作为备用）。BLJ600-40 履带式混凝土输送布料机生产率分析：每小时运输能力：Q=45m3/h。最大一个底板仓36.13×15.50=560.02m3,为保证浇筑质量，采用台阶法浇筑，每层台阶高50cm,首个台阶宽度按6m 或5m 浇筑为了防止混凝土料下落出现骨料分离现象，在布料机下料处下方配备6m 长的布料溜管，控制下料速度。出料口距离混凝土浇筑面应控制在1.50～2.00m 之间。

在底板、顶板混凝土浇筑中，对未浇筑面进行覆盖保护，避免施工中污染施工面。

边墙浇筑时由于边墙厚度为1m，仓号面积为13.30m2，仓号受料宽度相对狭窄，考虑侧墙模板支撑系统的安全，浇筑速度不宜过快，按混凝土上升速度（平铺法）0.30m/h 计算，则其浇筑强度为13.30×0.30=4m3/h<45m3/h，浇筑仓号采用平铺法浇筑时，均在布料机覆盖范围之内，故满足平铺法浇筑要求。

顶板浇筑时待边墙混凝土浇筑完成后，用满堂架支立顶板模板，对结合面混凝土进行人工凿毛处理。将边墙混凝土浇至顶板水平面，然后采用台阶法浇筑，每层50cm,首个台阶按6m 或5m 浇筑，此后按每个台阶2m 进行推进，施工方法同底板混凝土浇筑施工方法。

5.3.2 混凝土振捣

混凝土振捣：一般混凝土根据仓面大小、墙宽及浇筑方法等用选用φ50 或φ70 软轴插入式振捣器进行振捣。

作业过程：混凝土浇筑采用通仓薄层平铺法施工，浇筑各层厚度控制在30～50cm；浇筑时均采用人工配合振捣器平仓，应做到随进料随平仓，不得堆积；在靠近模板和钢筋较密的地方，用人工平仓。平仓后立即采用φ50 或φ70 型插入式振捣器进行振捣密实；振捣次序按梅花型排列布置，上层振捣应插入下层混凝土≥5cm。

5.3.3 混凝土养护

拆模后主要采用洒水养护，保持混凝土面的湿润，夏季高温季节浇筑时尽量避开高温时段，主要在晚上浇筑，养护材料选用草帘覆盖，洒水保湿，养护时间≥28d。底板、顶板，边侧墙采用土工布覆盖，洒水。

5.4 施工缝面处理

施工缝的混凝土表面，待混凝土浇筑完成初凝后或终凝前人工用高压水冲毛或人工凿毛等方法，施工缝质量验收标准：无乳皮，微露粗砂。在浇筑下一层混凝土前，将经过冲毛的施工缝面内的松动的石子、泥砂和污物清除掉，用人工清理干净，形成利于结合的毛面，以确保新老混凝土面的良好结合；垂直施工缝在混凝土浇筑完成24h 或强度达到设计强度的60%后拆模后人工凿毛，将松动的石子、泥砂和污物清除掉，再用水冲洗干净。浇筑下一仓混凝土前，先均匀铺设一层2～3cm 厚的高强度水泥砂浆。

6 施工质量保证措施

施工过程中严格按照设计要求、施工规范标准进行施工，建立健全质量保证体系制度，杜绝质量事故发生。施工前，由项目总工程师组织向施工队管理人员、技术员，作业队向施工班组、具体操作人员进行层层技术交底，使全体施工人员在彻底明了即将施工对象的情况下投入施工。检查验收工作将严格按照“三检”制度执行，即初检合格后进行复检，复检合格后终检，终检检验合格后报请监理工程师验收。对采购进场的原材料及成品、半成品由质检工程师组织技术、试验、物资部门、施工队的有关人员进行检验、试验和验收。

系统停电时的应急措施

1#施工营地备用了1 台100kW 和1 台50kW 的柴油发电机，在管身段混凝土浇筑施工中遭遇系统停电时，立即启动柴油发电机对拌合站和混凝土浇筑振捣和照明设施进行供电，确保不因停电而中断混凝土浇筑。

7 应急措施

一是实时了解天气预报，合理安排施工，中雨以上天气不新开混凝土浇筑仓面。二是在小雨天气可进行浇筑施工但应做到适当减少混凝土拌合用水量和出机口的坍落度、加强仓内排水防止雨水流入仓内、做好接头部位和新浇筑混凝土面的保护工作。三是当遭遇大雨、暴雨时，应立即停止进料，对已入仓混凝土振捣密实后覆盖。雨后必须首先排除仓内积水，对受雨水冲刷部位应立即处理，如混凝土还能重塑，加铺一级配混凝土振捣后继续浇筑施工，如果混凝土已初凝，按照施工缝处理。当布料机出现故障时，采用汽车泵进行浇筑施工，积极与布料机现场维护人员联系，在最短时间内及时修复。在底板、顶板混凝土浇筑中，对未浇筑面进行覆盖保护，避免施工中污染施工面。