砚瓦河渡槽和支渡槽工程槽身现浇施工可行性分析

张传伟

（淮河水利水电开发有限公司，安徽 蚌埠 233001）

渡槽工程是小浪底北岸（济源）灌区工程的重要组成部分，总干渠工程由隧洞、渡槽、暗渠、节制闸、分水闸等部分构成，渠线全长17.29 km。该工程主要利用已经建成的黄河小浪底枢纽小浪底库区预留取水口取水，经由总干渠由西向东沿黄河北岸实现向灌区供水。小浪底北岸（济源）灌区工程建成后能解决济源市2733 hm2灌区的农业灌溉用水及生活、工业用水需求。砚瓦河渡槽全长191 m，砚瓦河支渡槽全长193 m，渡槽工程主要由进口渐变段、槽身段和出口渐变段三个部分组成，属于9 m×20 m梁柱式渡槽结构，下部采用薄壁墩扩大基础，单排架类型，槽身跨径20 m，且采取预应力混凝土矩形槽结构型式。

1 问题的提出

经过吊装公司技术人员和淮河水利水电开发有限公司技术人员研究砚瓦河渡槽和支渡槽施工图纸并实地勘察进场道路和施工现场发现，砚瓦河渡槽和支渡槽单跨槽身重量为258 t，吊装40 m高度需要300～800 t级汽车吊装，吊车分解拖运到场荷载重量90t～100 t，拖运设备长度22 m～23 m。经过专家论证及多家吊装公司派技术人员实地考察，现有的进场道路不能满足300 t～800 t的吊车通行。根据施工图纸及技术需要，为了大型吊装设备进场，需要对现有路基宽度6.5 m的进场道路升级改造，待吊车进场后再进行现场吊装场地改造，为吊车提供施工场地，方可进行吊装。进场道路为村村通水泥路面，中间有两座危桥年久失修需要加固，几处弯道及局部路段要升级改造，道路升级改造需要大量资金和时间，同时涉及协调工作量较大，即使通过道路改造后设备进场，施工现场也需要大量的石方爆破（砚瓦河渡槽进口段）及开挖平整为吊机修建工作平台，同时工期和安全性得不到保障，且投入费用巨大等施工原因，故而将渡槽槽身设计吊装方案变更为现浇施工方案[1]。

2 渡槽槽身现浇施工可行性分析

经专家论证及淮河水利水电开发有限公司技术人员进行现场实地查看后，进行了渡槽槽身现浇施工的可行性论证。

2.1 地形地质可行性

砚瓦河渡槽和支渡槽主要为低山丘陵地貌单元，河岸地面高程为215 m～224 m，河沟底部高程172 m。砚瓦河渡槽和支渡槽场区地层上部为第四系黄土及坡积碎石覆盖，下部为三叠统二马营组砂泥岩，呈现出土岩双夹层结构，并根据岩性不同自上而下划分为黄土、碎石、泥岩及砂岩护层三个地质单元。工程场区地下水赋含于三叠系基岩内，属于基岩裂隙水类型，平均埋深1.0 m～2.9 m，对砼并无腐蚀性。工程区内主要为土岩双层地质结构，地层下部泥岩及砂岩护层具有较高的承载力，而地层上部黄土和坡积碎石承载力稍低，地层空间分布呈现相对稳定性。

2.2 排架施工期安全性

砚瓦河渡槽工程共有9个排架，且全为单排架，排架高度最高达30 m。对于高度≤12 m的排架一次性浇筑完成；对于高度＞12 m的排架分两次完成浇筑，从而减轻浇筑过程中排架自重对下部浇筑完成部分的挤压破坏。排架模板选用定型钢模板翻模施工，并根据槽身脚手架情况进行固定。排架断面尺寸120 cm×400 cm，排架施工时采用串桶下料，并在模板侧面的预留孔洞自下至上进行振捣，并在砼浇筑的同时封堵模板侧面的预留孔洞。由于施工过程中支架整体作用于排架之上，所以施工期间所需考虑的荷载为渡槽湿重+支架和模板自重+施工荷载+龙门吊自重。排架设计荷载为渡槽自重+流水自重+施工荷载+地震荷载+其他荷载。因此，施工过程中排架所承受的荷载和设计荷载存在一定差异[2]。根据施工实际计算得知：设计荷载-施工过程中荷载=流水自重（68 t）-支架自重（22 t）和模板自重（25 t）- 龙门吊自重（3 t）+ 地震荷载 + 其他荷载=18 t+地震荷载+其他荷载。可见，施工过程中排架承载荷载比排架设计荷载小，所以排架施工期安全性符合要求。

2.3 支架移动可行性

除预埋螺栓外，砚瓦河渡槽和支渡槽贝雷梁支架其余部件均采用螺栓连接，而且支架竖向设置了砂桶，当渡槽钢筋混凝土达设计标准后，进行砂桶放砂便能完成支架的卸载，通过小吊车和龙门吊就能进行支架构件的转运及再次组装。综上，分析渡槽支架移动的可行性符合要求。

2.4 经济可行性

双塘桥改造填筑临时施工道路需土石方38000 m3，挖填一次及拆除综合单价60元/m3,费用为228万元，由双塘桥向大庄村方向经过的进场道路小弯道需要扩大转弯半径，需要石方爆破开挖约10000 m3，爆破开挖单价51元，费用为51万元，其他临时征地费用暂计80万元，场外进场道路升级改造费用为359万元。砚瓦河渡槽及支渡槽为山涧渡槽，需进行土石方填筑。考虑到吊车基本参数吊车长20.6 m，自重96t，工作支腿跨距9.6 m，为使其安全作业，顶部填筑宽度为12 m，需进行土石方填筑3.0万m3，改造费用为180万元。场地内外道路改造两项合计费用539万元，加之吊车租赁及其他费用估算金额远远大于539万以上。

而下行式移动模架现浇施工方案单套设备费用225.8万元，组织安装调试费用两次计费30万元，合计成本增加费用255.8万元。下行式移动模架现浇施工方案具有经济上的可行性。

3 渡槽槽身现浇施工方案的比选

在现浇施工通过可行性论证的基础上，就现浇施工方案而言，又可以采取下行式移动模架现浇施工方案和钢管满堂架方案。由表1从施工主体思路、工期、费用等方面的综合论证结果表明，下行式移动模架现浇施工方案优于钢管满堂架方案，建议砚瓦河渡槽采用下行式移动模架现浇施工方案。

表1 砚瓦河渡槽和支渡槽槽身现浇施工方案比选

采用下行式移动模架造桥机能自行完成过孔移位，无须地面其它辅助吊机设备，机械化程度高，操作简单，安全可靠；施工封闭，主梁两侧顶部可设置防雨、防晒顶棚，能保证移动模架造桥机全天候工作，以提高造桥机总体工作效率，缩短工期；当通过连续梁或连续钢构等桥间转场时，只需展开侧模架和底模，即可方便通过，减少整机拆除工作量，提高转场作业效率；占地少，交叉工作少、干扰少。混凝土浇筑、养护方面，相对质量保证系数更高。然而，由于本下行式移动模架为砚瓦河渡槽及支渡槽量身定做，无周转利用价值[3]，一次性投入设备费高。同时只能依次进行每跨施工，不能同时多跨施工，工种间歇时间长，存在一定的窝工现象。

4 结论

砚瓦河渡槽和支渡槽工程施工实践证明，下行式移动模架现浇施工方案运用下行式移动模架造桥机并借助渡槽墩柱作为支撑下行式移动模架设备及整体浇筑槽身施工的荷载，完成每跨槽身的所有工序施工，完成后电力驱动过孔进行下一孔施工，依次完成整个渡槽槽身工程施工。该方案施工效率更高，施工方便快捷，既能确保渡槽槽身质量，又能缩短工期，降低施工成本，保证施工安全可靠，具有很大的推广应用价值。