大拱跨渡槽施工技术

郑永吉，吴 兴

（中国水利水电第一工程局有限公司，长春 130033）

1 工程概况

四川省都江堰灌区毗河供水一期工程总干渠主要建筑物由渡槽、明渠、隧洞组成，其中卢家坝渡槽位于乐至县童家镇徐家桥村3、4组，打鼓庙4组及天池镇棉花湾村3、9组，属总干渠第六流量段，设计桩号为六调0+000～六调1+013。该渡槽设计全长1 013 m，最大架空高度32 m，设计流量8.10 m3/s，加大流量9.32 m3/s。渡槽设计槽身145跨，为U型薄壁结构，顶宽3.5 m，高为2.7 m；设计排架143榀，为单排架、拱跨相结合，单排架结构槽身单跨长15 m，拱式结构跨径为70 m和60 m的共8跨，上部设置单排架，槽身单跨长5 m。拱跨段分为两段，第一段为5连70 m跨，3跨拱圈为板拱结构，2跨为肋拱结构；第二段为3连60 m跨，均为肋拱结构。其中5连跨段4#拱墩至B#拱座之间有一天然河道，河宽约5 m；3连跨段6#拱墩至D#拱墩之间也有一天然溪流，宽约4 m。

2 大拱跨渡槽拱跨施工技术

2.1 基础开挖

基础开挖主要有土石方开挖，基础置于强风化岩体中下部，覆盖层临时边坡坡比为1∶1，永久边坡坡比为1∶1.5。岩石临时开挖边坡坡比为1∶0.5，永久边坡坡比为1∶1。

根据各拱墩基础设计位置、设计参数及地质情况，按照设计图纸边坡坡比放样，基础结构每边预留50 cm作业面后，确定上部开挖口线。本工程采用全站仪放样，用石灰撒出开挖边线，作为开挖标识。在开挖过程中，实施跟踪检测，开挖完成后，对中线、边线等进行实地测量检查，确保无误。

因渡槽周边在建酒店，岩质基坑采用液压破碎锤强制开挖，如岩石强度超过机械设备工作范围，则采用小药量松动爆破再开挖，用1.6 m3反铲装25 t自卸车，运至业主、监理指定渣场存放。基坑开挖高程以设计图纸高程为依据，如果开挖遇到岩性和图纸不相符的部位，邀请业主、设计、监理工程师现场确定开挖面。在距设计基础高程预留20 cm左右保护层，改用人工使用手持式风镐开挖，避免扰动原基础。

开挖完成的基面，由人工配合50装载机清基。因现场岩石特性的原因，不能采用水清洗基面，故采用从20 m3空压机接高压风枪清理剩余的浮渣等物，直到达验收标准。因卢家坝渡槽岩石性质为粉砂质泥岩遇水易软化，待达到验收标准后及时用同标号混凝土对基面浇筑15 cm垫层，避免因降雨影响基面稳定。

基坑开挖至图纸规定基底标高，并自检合格后，通知监理工程师组织各方进行验收合格后进行下道工序施工。未经监理工程师验收批准之前，不得进行下道工序施工。

2#基坑为群桩基础，地下位置埋有军事光缆，且位于乐至县城区，安全文明施工要求较高，因此采用1台徐工360旋挖钻进行成孔施工。

5#、6#基坑位于洼地，按设计要求开挖深度较大，经监理、设计、业主到现场确认，各方协商决定将5#、6#基坑表面淤泥清除后，采用大块石换填，换填完成后，联系试验室检测人员，检测地基承载力达到设计要求后进行下一环节施工。

根据设计图纸，卢家坝渡槽拱墩基础开挖尺寸较大，3#基坑因为地质原因更大，在开挖过程中密切关注边坡稳定性，如发现坑边缘顶面土有裂纹情况出现，应及时采取可靠的支撑，并书面报告监理工程师确认。

基坑开挖完成后应及时进行验收。

2.2 基础回填

拱墩埋深段基础施工完成，砼强度达到75%以上，通过隐蔽工程验收后，对开挖部分用渣料回填至原地面高程。基坑回填前，如基坑里面存有积水，需将积水抽干，再进行回填。采用25T自卸汽车运输开挖渣料到回填部位，1.6 m3反铲将土方挖运至基坑并从四周均匀填筑，每层回填厚度不大于25 cm，采用2.8 kW蛙式夯机夯实，回填压实度满足设计要求。回填结束后，表层进行人工平整。

在填筑过程中，需专人指挥，防止损伤拱墩基础及墩身混凝土，影响拱墩受力条件，不得整车土方一次性倾倒入基坑中。挖掘机在挖运土方时，不可碰撞已完成的混凝土结构。

2.3 拱墩、墩身混凝土施工

除了2#桩基承台为C25钢筋混凝土外，其余拱墩基础、拱座均为C20钢筋混凝土。因浇筑仓面较大，初步拟定每仓浇筑1.5 m高，模板采用组合大模板拼装，采用15 t塔式起重机支立，模内用3Φ25@1500钢筋束做支撑，Φ12钢筋作为拉杆，拉杆底部与地锚牢固焊接。模外采用Φ30钢管做背肋，纵、横向间距分别为50、150 cm。

混凝土水平运输采用8 m3混凝土罐车，地面以下的混凝土搭设溜槽入仓，地面以上的混凝土采用15 t塔式起重机吊罐入仓。

浇筑砼采用Φ30插入式振捣器进行捣实，防止漏振与过振。混凝土分层进行浇筑，每层厚度不大于30 cm，在下层混凝土初凝前完成上层混凝土浇筑，在振捣时要将振动棒伸入到下层5～10 cm。混凝土振实根据以下现象判断：混凝土表层不在显著下沉，不出现气泡，表面出现一层薄而均匀的水泥浆。待混凝土到达强度后，将外模拆除，混凝土顶面采用高压水枪冲洗出毛面，将拱墩及墩身依次浇筑至墩帽底部为止。

2.4 墩帽混凝土施工

卢家坝渡槽墩帽结构形式不一，单个墩帽浇筑方量较大，故采用钢木模结合的方法，以钢模为主，木模拼接一些异形结构。

墩帽混凝土均采用C25钢筋混凝土，混凝土采用8 m3混凝土罐车水平运输至仓位旁，再利用25 t吊车吊罐垂直运输入仓，混凝土入仓后采用Φ30插入式振捣器进行振捣。墩帽为外露混凝土结构，要求严格控制振捣方式和时间，以保证模板拆除后混凝土表面平整光滑。

2.5 拱圈支撑施工

卢家坝渡槽拱跨支撑体系采用组合支架系统（见图1），钢管柱坐落于临时墩上，相邻钢拱柱之间用工字钢焊接确保钢拱柱的稳定，钢管柱顶部铺设I50C，长9 m的横梁，横梁上铺贝雷架，贝雷架上铺工字钢分配梁，分配梁上搭设满堂红支架，后铺模板，施工期间材料吊装采用15 t塔吊。

图1 卢家坝渡槽拱跨支撑体系示意图

为保证支撑体系稳定，避免拱圈混凝凝土浇筑后发生应力变形，需对支撑体系进行预压。通过预压，有效消除地基的沉降变形、钢管柱的非弹性变形，从而获得合理的主梁、贝雷梁的弹性变形数据，指导后期预拱度设置。卢家坝渡槽共计拱跨8跨，为节省资源，仅选择具有代表性的一跨进行预压，4#至B#跨越卢家坝河流，地基情况相对复杂，因此拟选定对4#至B#跨段拱跨支撑体系进行预压，考虑工期及荷载因素，预压跨中段支撑体系，预压设计标准重量为210.03 t。预压完成后分析监测数据指导预拱度设置。

2.6 拱圈及连系梁混凝土施工

卢家坝渡槽拱圈混凝土采用C30混凝土，由就近的笔架山拌合站供料，用8 m3混凝土罐车运输至施工现场，利用15 t塔吊吊罐垂直运输入仓。拱圈钢筋在钢筋加工厂制作好后采用平板车运至作业面进行安装，拱圈钢筋制安非常重要，需严格按照设计及方案施工。拱圈浇筑时采用分段对称浇筑方式，分段位置避开受力钢筋搭接位置，具体分段浇筑方式如图2所示。根据分段要求，浇筑顺序为①、②段→⑤段→③、④段→⑥、⑦段→8个1 m间隔槽后浇带。拱圈施工时，非加强墩两侧对称施工，即第一跨拱圈①、②段浇筑结束后，不能连续进行⑤段的浇筑，需进行下一跨的①、②段浇筑。考虑到后期混凝土的收缩徐变及支撑体系预压变形，拱圈浇筑要充分考虑预拱度。卢家坝渡槽拱跨根据有限元模型分析计算，取支架拱顶最大预拱度为48 mm，采用二次抛物线法分配预拱度值。

图2 卢家坝渡槽5连跨板拱分段浇筑示意图

拱圈浇筑时，要在前一阶段的混凝土达到设计强度的70%以上才能浇筑后一阶段的混凝土。现场采用两台塔机同时进行两区段的浇筑，各区段拱肋间横向联系梁与浇筑拱肋同时施工，砼入仓速度及入仓方量两区段基本一致。

拱圈混凝土分段施工程序要按照方案进行，且对称于拱圈中线进行，使拱架变形保持对称均匀和尽可能地小。

对填充间隔缝混凝土，由两端向拱圈中线对称进行浇筑。拱顶和两端拱脚间隔缝在最后封拱时浇筑，间隔缝与拱段的接触面应事先按施工缝进行处理。

封拱合拢温度应符合设计要求，如设计无规定时，可接近当地年平均气温，选择低温合拢。卢家坝渡槽拱圈合拢时间预计在10月中旬，此时混凝土温度变化产生的下沉值较小，封拱合拢温度就比较合适。

3 结语

本文主要研究大拱跨渡槽施工技术问题，为避免拱圈浇筑成型后出现应力变形，需对支撑体系进行预压，消除地基的沉降变形、钢管柱的非弹性变形，获得合理的主梁、贝雷梁的弹性变形数据，同时考虑后期混凝土的收缩徐变，从而合理设置预拱度；为拱圈施工具有可操作性，同时保证拱圈浇筑质量，浇筑拱圈时采用分段对称浇筑的方式。该大拱跨渡槽施工技术可以为类似工程提供参考。