毛俊水库工程清溪渡槽槽身施工方案研究

徐 成，何 秧

（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南 长沙 410007）

1 工程概况

毛俊水库工程位于湘南，是以灌溉为主，结合供水，兼顾发电等综合利用的大（II）型水利工程，包括枢纽工程和灌区工程。清溪渡槽工程位于左干渠ZG1+069 m～ZG2+469 m 处，全长1 400 m，设计流量15.5 m3/s，是本工程最长的渡槽。清溪渡槽槽身为U 型断面，采用C30 钢筋混凝土结构，槽宽5.4 m，槽身净宽4.0 m，槽深3.25 m，槽身侧壁厚0.3 m，底厚0.4 m，槽身顶部拉杆间距1.5 m，断面尺寸0.2 m×0.2 m。渡槽设计采用双、单两种形式的排架与槽身相接，共设88 榀排架，排架中心间距一般为15.0 m，最大为16.9 m，排架高度1.0～32.0 m，采用C25 钢筋混凝土结构，立柱断面尺寸0.8 m×0.5 m。排架柱设顶梁支撑槽身，顶梁宽0.7 m，顶梁高0.6 m。排架柱承台采用C25 钢筋混凝土结构，承台以下为Φ1 000 灌注桩。见图1。

图1 槽身典型断面图

2 施工条件及施工关键点

2.1 施工条件

1）清溪渡槽进口接老虎冲隧洞出口，地面高程268～302 m，地形较陡，坡度30°左右；渡槽谷底和出口段为冲洪积地层，地形平缓，高程268～300 m，地形由东向西缓慢抬升，坡度2°～5°。

2）清溪渡槽工程区紧邻X041 县道，交通较为便利。

3）高空作业多，施工安全性要求高。

4）清溪渡槽从何家村通过，周边为大片农田，施工场地较宽阔，周边有合适的预制场地。

2.2 施工关键点

本工程为灌区C1 标施工控制性项目，由于工程进度滞后，施工时间较原计划压缩较多。渡槽工程沿线基岩面起伏较大，岩溶发育，钻孔揭露多个溶洞，最大揭露洞高18.7 m，溶洞内多充填可塑～软塑状粘土或含碎石粉质粘土。由于地质条件较差，桩基需施工252 根直径1 m 的混凝土端承桩，最大桩长达45 m。混凝土灌注桩施工时间长，且传统的支架法施工非常依赖基础处理施工的质量。因此，如何选择合适的槽身施工方案成为制约本工程能否按时保质完成的关键。

3 施工方案研究

清溪渡槽槽身共88 榀，单跨自重约140 t，通过对国内外渡槽施工方案资料的收集以及对类似工程的研究和咨询，结合渡槽自身特点及施工条件，清溪渡槽槽身施工可选方案主要有四种，分别为支架现浇方案、移动模架现浇方案、预制吊装方案和架槽机架设方案，各方案详述如下。

3.1 支架现浇方案

支架现浇方案是对渡槽沿线进行基础处理并搭设布置满堂脚手架或钢支架，再立模、绑扎钢筋、浇筑槽身混凝土的方案，是最常规的渡槽槽身施工方法。

满堂脚手架采用扣件式脚手架，立杆纵向间距为0.6 m，槽身下承重立杆横向间距为0.6 m，槽身两侧非承重立杆横向间距为0.9 m，步距为1.2 m（见图2）；钢管贝雷架钢管立柱直径为300～660 mm，贝雷片采用国产321 型。以上两种施工支架搭建完成后，均需进行支架预压试验，预压荷载不得小于施工总荷载的1.1 倍（见图3）。

图2 满堂脚手架施工典型图

图3 钢管贝雷架施工典型图

支架现浇方案施工优点是无需预制场地，采用满布式钢支架施工，不需要大型起吊、运输设备，槽身整体性好；缺点是施工程序复杂，单跨工期较长，且施工质量控制有一定难度。

支架现浇方案主要工序如下：支架基础混凝土浇筑—→搭设并预压满堂脚手架或钢支架—→立定型钢模板、钢筋制安—→槽身混凝土浇筑、振捣、养护—→拆除模板及支架，进行下一跨作业。

3.2 移动模架现浇方案

移动模架（造槽机）现浇方案源于大跨度桥梁上部结构混凝土箱梁浇筑的现浇方式，是一种新型渡槽施工方法，该工法可自带模板向前移位过孔，能跨越河流、沟槽等地形，充分利用渡槽排架作为施工平台，是一种能够保证槽身安全作业的新工艺。

移动模架主要包含内模及内梁系统、外梁、外模及外肋系统、电气及液压系统等结构，移动模架安装调试后在模板内进行槽身混凝土浇筑，浇筑完一榀后，内外模脱模，外梁顶升过孔进行下一跨施工，如此循环，直至完成所有槽身施工。移动模架方案能够节约基础处理工程量、工作安全可靠、且能保证混凝土浇筑质量，但是作为现浇方案，此法同样存在施工进度较慢的缺点，根据清溪渡槽进度要求，共需2 台移动模架同时施工，设备投资大。

清溪渡槽移动模架主要技术指标如下：

1）可施工跨度范围15～16.9 m；

2）可施工纵坡±0.02%；

3）设备过孔速度0～1 m/min；

4）单台整机总重量约150 t；

5）整机施工进度约20 d/跨。

移动模架现浇方案主要工序如下：安装外肋及外模，形成外轮廓—→调整外模、绑扎钢筋—→安装调整内模，形成内腔轮廓—→安装端模—→模架预压—→浇筑混凝土—→内外模脱模、整机过跨—→调整就位，循环作业—→所有槽身浇筑完成后拆除移动模架。

3.3 预制吊装方案

预制吊装方案是使用大型起吊设备，将整孔预制梁槽架设安装，由于单跨梁重达140 t，对起吊设备要求较高。本方法施工速度快，但对周边道路要求较高，同时需要较大的预制场地。

槽身段在预制场上口朝上正向预制，预制采用3套定型组合钢模板。模板架立采用Φ100 矩形钢管（2根10#槽钢加工成型）做支撑，Φ20 反向螺杆做对拉杆，使用对撑对拉结构固定内、外钢模板，槽身混凝土浇筑完成后人工将顶部模面收光。先平整场地同时制作钢筋，预制场地硬化（场内道路施工时进行砂卵石换填夯实），打混凝土基座平台，然后架立外模，绑扎钢筋，最后架立内模，封闭两侧堵头，浇筑混凝土，拆模养护，最后吊装到位。槽身在预制场用龙门式起重机装200 t 平板汽车运输至预吊装点，汽车吊卸车就位，用2 台QAY350 汽车吊吊装就位。

预制吊装方案主要施工工序如下：场地平整（地基面处理）—→混凝土基座平台（钢筋制作）—→调装底模支撑—→安装外模—→钢筋安装—→安装内模（预留止水槽）—→安装预制拉杆、支撑加固—→浇筑混凝土—→拆内模、开始养护—→拆外模—→拆底部支撑—→运输至预吊装点—→吊装就位。

3.4 架槽机架设方案

架槽机架设方案是一种采用提槽机、运槽车及架槽机设备，将在预制场地整体预制好的槽身运送至施工现场进行架设的新型施工方案。为方便槽身提、运、架施工，预制场应布置于清溪渡槽终点处的平地，渡槽槽身在预制场预制完成后，通过提槽机将槽身转运至存槽场，槽身架设时，首先由提槽机将槽身从存槽场吊运至运槽车上，再由运槽车将槽身运至排架上已架设好的架槽机处，最后通过架槽机进行渡槽槽身的架设，见图4。

图4 清溪渡槽架槽机施工三维图

架槽机架设方案主要工序如下：槽身预制，提槽机提运槽身至存槽台座—→提槽机将前两跨槽身安装到位—→安装并调试架槽机—→在已架槽顶铺设轨道，安装运槽车—→提槽机提运槽身至运槽车，并通过运槽车运至架槽机内—→架槽机起吊并安装槽身—→架槽机整机前进一跨，循环作业—→所有槽身架设完成后拆除架槽机。

4 施工方案比选

为优选清溪渡槽槽身施工方案，从质量保证率、施工安全性、工艺先进性、经济性及施工工期等多方面对上述四种施工方案进行技术经济比较，比较结果见表1。

表1 清溪渡槽槽身施工方案比较表

对上述四种施工方案的比较可知，支架现浇方案、移动模架现浇方案、预制吊装方案及架槽机架设方案均能运用于清溪渡槽槽身施工。从工程费用来看，预制吊装方案费用最高，移动模架现浇方案次之，支架现浇方案及架槽机架设方案费用较低且差距不大，但是从施工质量与安全控制方面来看，架槽机架设方案具有较明显的优势，且能最大程度地加快工程施工进度。经技术经济比较，清溪渡槽槽身施工推荐采用架槽机架设方案。

本渡槽架槽机拟采用DF150 型架槽机及其配套设备，该设备是专为140 t 级渡槽运架施工使用而研制的架槽机及运槽车，满足渡槽槽身及墩台设计承载力的要求。

5 结 语

截止2020 年3 月，清溪渡槽所在的毛俊水库工程灌区C1 标已经开工，架槽机厂家也已经确定，槽身即将开始采用架槽机架设施工。高大长渡槽在各类引调水工程中出现的越来越多，如何根据渡槽自身特点及施工条件选择经济快速的槽身施工方案非常值得探讨与研究。本文通过对清溪渡槽槽身施工方案的研究，分析了几种施工方案的可行性及优缺点，对类似渡槽工程槽身施工具有一定的借鉴意义。