海南春江补水项目矩型渡槽一体化施工技术

贾立维 张培献 阚兴伟 石光玉

1 工程概况

松涛灌区西干渠乐园至春江水库补水段续建配套工程是琼西北供水工程的重要组成部分，是实现西干渠向水鸣江补水、向西干渠（水鸣江以下段）供水极其关键的一段。工程主体为主要包括两部分，其中大成分干分水闸—乐园为现有西干渠改扩建段，乐园—水鸣江分水闸为新建渠段。该渠段设计流量18.50 m3/s，加大流量22.2 m3/s；本工程共布置4座渡槽，总长1.38 km，共计80跨，每跨长15 m，设计流量18.50 m3/s，加大流量22.2 m3/s。渡槽纵坡为i=1/1 500，渡槽内最大水深为2.4 m。渡槽下部结构型式主要采用直径为1.2 m的钻孔灌注桩为基础，双桩接双圆柱、盖梁结构，柱径1.0 m。渡槽上部采用15 m跨简支钢筋混凝土矩形槽结构，横向过水净面积为4.5 m×2.8 m，外轮廓5.5 m×3.55 m，底板厚度0.4 m，侧墙厚度为0.3 m。渡槽两侧边墙顶均设有检修人行道。渡槽墙身采用C35混凝土，抗渗等级为W6。

2 渡槽常规分层浇筑方法及的问题

矩型渡槽常规国内外多年沿用的分两次浇筑成型的施工做法，仍存在着以下各方面的弊端有待解决。

（1）工期长、进度慢：工序繁琐，存在多个重复性工序，施工组织复杂，交叉作业多，相互干扰大，造成施工进度缓慢，制约工期。

（2）材料损耗量大：增加了侧墙主筋钢筋接头处理，增加了水平施工缝处的止水材料，分两次进行混凝土浇筑增加了混凝土的损耗率。

（3）机械设备及周转材料利用率低：增加了钢筋、模板和混凝土等材料的吊运次数，底板侧模等周转材料的占用时间较长，降低了周转利用率。

（4）劳动力投入多：侧墙增加了水平施工缝，混凝土开仓浇筑进行了两次组织，劳动力投入增加，且功效降低。

（5）结构整体性差：使整体的槽身结构由施工缝分为两部分。

（6）存在质量隐患：施工缝的产生使槽身存在了渗漏隐患，且影响混凝土的外观质量。

3 矩形渡槽一体化施工工艺

针对本工程气候条件复杂、工期紧、结构外观质量要求高等特点，经过方案研究及技术经济综合比选论证，确定了渡槽一体化施工方案。

该方案的优点为：施工周期短；减少施工缝处理、钢筋接头及二次绑扎；无需混凝土浇筑二次组织；外观整体性较好，无施工缝，渗水隐患小。但同时存在着模架等支撑体系安全稳定性要求高、模板设计拼装复杂、钢筋骨架整体绑扎困难、混凝土浇筑振捣难度大等各方面困难。

3.1 模板支架施工

3.1.1 模板支架设计与施工

渡槽槽身下部支撑选用碗扣式脚手架支撑。

立杆的纵距b=0.60 m，立杆的横距L=0.60 m，脚手架步距h=1.50 m。为保证其地基承载力满足要求，在相应支架基础下面用现浇混凝土垫层处理。

3.1.2 支架预压

在安装好底模后，可对支架进行预压。预压重量为设计荷载的110%，用碎石袋进行支架预压。碎石袋的堆积高度按渡槽体自重分布变化取值，从而使预压荷载的分布与渡槽体荷载的分布相吻合。加载时按照60%、80%、100%预压荷载分三级加载，加载时加载重量的大小和加荷速率与地基的强度增长相适应，待地基在前一级荷载作用下，达到一定条件后，再施加下一级荷载，特别是在加载后期，必须严格控制加载速率，防止因整体或局部加载量过大、过快而使地基发生剪切破坏。

3.2 钢筋制安

钢筋的制作加工采用弯曲机、切断机、对焊机、电焊机在钢筋加工厂内集中进行制作。

钢筋加工前，根据施工图以及修改通知单绘出钢筋放样图，报项目监理审批。批准后再安排加工生产。

为保证上下层钢筋网片间的距离准确。采用钢筋桁架进行架立，钢筋桁架由部分上下层钢筋网片中的分布筋，与一些长度等于2层钢筋网净距、规格满足图纸要求的短钢筋在钢筋加工场焊接而成。上下层钢筋间距过大的工程部位，除合理布置架立钢筋外，在模板外侧搭设钢管脚手架做临时支撑，待浇筑完下部混凝土后再拆除。

3.3 模板施工

现浇槽身下面支撑采用碗扣式脚手架支撑，在碗扣式脚手架支撑搭设完成并按要求进行预压且变形稳定、符合要求后，进行测量放样以定位模板位置。槽身模板由外模、内模和端模3部分组成，下部钢支架支撑。

如图1所示。竖墙外模使用整体定制钢模板，单块长度3 m，高度由槽身底至顶整体成型，面板采用5 mm钢板，横肋采用[80槽钢，骨架采用δ12+[10#+[16#槽钢，附件螺栓采用M20×50，拉杆采用Φ20圆钢，垫片采用10 mm×100 mm×100 mm。

图1 渡槽槽身定型模板组装示意图

竖墙内模和底板大平面底模采用木胶合板拼装组成，内外两侧有八字倒角和两侧承受竖墙荷载的底模部位，采用定制异形钢模板现场组合拼装。

本套模板系统的创新点在于：

（1）外侧及内侧模板一次性成型，单侧模板整体预制，无需在渡槽底板施工另外制安1套模板，减少了模板接缝。

（2）采用了大型定制钢模板，模板板面与型钢支撑系统固定连接，形成整体，有效防止了混凝土的变形，实现了渡槽槽身的浇筑尺寸精确、无变形。

（3）模板系统内部支架可一次搭设成型，减少二次搭设工程量，增加了渡槽的整体性和稳固性。

3.4 混凝土浇筑

3.4.1 混凝土配合比设计

混凝土配合比设计是在满足工程设计和施工要求的强度、容重、抗裂性、抗冻性、抗渗性、耐久性及和易性的条件下，尽量做到优质、经济地选出单位体积混凝土的各种组成材料用量。根据各种不同类型的混凝土结构，所有配合比均通过试验选定，通过对比试验及经济性比较选定最优的混凝土配合比设计。

3.4.2 混凝土浇筑

3.4.2.1 混凝土分层浇筑作业

混凝土的水平运输采用混凝土搅拌运输车运送，运送过程中罐体保持低速旋转。混凝土垂直运输采用象泵，配合溜槽、串筒完成入仓。

混凝土的浇筑自下而上，先浇筑槽身底板后浇筑竖墙。底板浇筑按渡槽宽度由低处向高处分层浇筑振捣，分两层匀速、连续进行，不留施工缝。

侧墙是混凝土浇筑的重点，侧墙浇筑分层同步进行。分层厚度视振动器的作用长度而定，一般为500 mm。振捣定人定位按层有序进行，避免漏振。浇筑速度均匀不宜过快，上一层混凝土在下一层混凝土振捣完成稍微沉淀后进行浇筑，视塌落度大小和墙高必要时中间进行停顿，为保证结构整体性，上一层混凝土的浇筑在下一层混凝土初凝前进行。

浇入仓内的混凝土随浇随平仓，以免堆积。仓内若有粗骨料堆叠时，将粗骨料均匀地分布于砂浆较多处，但不用水泥砂浆覆盖，以免造成内部蜂窝。在倾斜面上浇筑混凝土时，本着先低后高的原则进行。

3.4.2.2 底板与墙体浇筑的间歇时间

通过现场试验，混凝土从入模至初凝约需4.5 h，混凝土在浇筑时保持连续进行，如发生意外，造成浇筑施工间歇，间歇时间不超过规范允许值。

为达到渡槽结构的整体性和防止浇筑上层时破坏下层，要保证上层在先浇筑的一层混凝土初凝前完成。而底板混凝土振捣完毕后，要间隔一定的时间，在底板混凝土初凝前再浇筑侧墙，防止底板混凝土受压隆起，且底板由于从侧墙下料溢出和底板补灰，易造成混凝土不足和骨料集中现象。因此要控制好混凝土浇筑间隔时间和侧墙混凝土的入仓量是保证混凝土质量的重点。

混凝土浇筑施工过程中，经过对混凝土塌落度、底板和侧墙的工作间歇时间进行试验研究，得出混凝土坍落度控制在160 mm最佳，底板混凝土初凝前，同时又能承受侧墙混凝土浇筑压力不外翻的最佳间歇时间为2 h。

3.4.2.3 混凝土的振捣作业

混凝土入仓后要随浇筑随由人工平仓，平仓过程中防止混凝土离析和骨料堆积。如发现骨料堆积由人工将集中骨料分散，禁止直接用砂浆覆盖。

在振捣上层混凝土时，振捣棒插入下层混凝土中5 cm左右，消除两层之间的接缝。振捣时一般每点振捣时间为20～30 s，直至混凝土表面呈水平不再显著下沉，不再出现气泡，表面开始泛出灰浆为准。

3.4.2.4 混凝土养护和表面保护

（1）混凝土养护。混凝土上表面养护采取洒水养护的方法或利用浸湿的土工布（土工膜）覆盖养护。混凝土养护用水同拌合用水，洒水养护在混凝土浇筑后的12～18 h内进行，养护时间不少于28 d。

（2）混凝土的表面保护。成形的混凝土结构严禁撞击、锤砸、车碰，拆模过程中尽量避免影响构件表面，其它各工种作业过程中严禁乱扔物品，防止砸坏混凝土表面。达到拆模强度后才能拆模，拆模过程中注意采用正确的拆模方法，防止墙面损坏。

3.5 槽身下倒角部位施工处理

矩形渡槽一次浇筑施工中，难度较大的部位是底板以上墙身的倒角的浇筑。该部位钢筋密集，水平横、纵向钢筋以及墙身竖向钢筋和八字角斜筋互相交汇、穿擂和搭接，钢筋最小间距只有10余厘米。加之倒角斜面模板尺寸较大，约为30 cm。倒角下口设有10 cm的水平压浆板。混凝土振捣、下料等都比较困难，稍有疏忽或不当，该部位就会出现露筋、露石、蜂窝等外观质量缺陷。在施工过程中采取了以下防止混凝土表面缺陷的措施

（1）必须保证混凝土的和易性，控制好坍落度值。倒角部位的混凝土流动性不宜过大，但是泵送混凝土又要求流动性大，其坍落度值一般在16～20 cm。为既能满足泵送要求，又能使倒角下口不会大量翻浆，坍落度值取16 cm左右较好，这就要求混凝土和易性相当好。否则，泵送困难。为此在配合比设计中，可适当提高砂率，现场经验是砂率取43%～45%比较合适。当外掺粉煤灰时，砂率可降低为40%～43%。掺粉煤灰也能改善和易性。

（2）要注意浇筑次序，尤其是浇满底板混凝土将浇倒角时应特别注意下口齐平。当混凝土第一次下料完毕经振捣后，由于下沉密实而低于倒角下口，此时，必须再加料直到底板混凝土与倒角下口齐平为止，以便能阻挡八字角的混凝土从底板流失。其经验是，只要保证振捣倒角时底板处的混凝土不低于倒角下口，即使在振捣倒角混凝土时，部分混凝土从下口底板翻出，也不至于出现倒角部位有空穴露筋现象。

（3）应控制好倒角部位混凝土的下料厚度和开始下料的时间。其厚度宜控制在以不超过上口20 cm为好，这样既便于振捣棒斜插，又能避免在墙身与斜面交界处形成空穴。开始下料的时间则控制在已浇筑的底板混凝土接近初凝，但还未初凝的时间为好。这样，振捣时从底板翻浆量将大大减少，并且承受上部混凝土压力的能力也有提高。还应指出，下料时应将输送管出口尽量靠近浇筑面。因为下料管斜插入墙身，或距离浇筑面太高都将加重混凝土的离析，使石子露出。

（4）振捣时，振捣棒宜选用50型电动振捣棒，振捣倒角部位时，将振捣作业半径缩短到15 cm左右。在振捣的同时，模板外侧采用橡胶锤敲击辅助振捣，确保将浮在模板上的气泡排出，每层振捣完成后，采用金属锤沿已振条带检查，发现有空音的地方，重新加强振捣，避免留下缺陷。

4 结论与建议

矩形断面渡槽混凝土浇筑一次成型施工方案在春江补水项目的成功实施，取得了一定的经济效益和社会效益，主要体现在以下方面：

（1）通过施工实践，整段槽身混凝土一次性浇筑与传统施工方法相比，工期可缩短30%～35%，渡槽施工质量有了很大提高，造价可降低10%～20%。经济效益和社会效益显著，该技术可为类似工程的应用提供借鉴。

（2）本题涉及的矩形断面渡槽混凝土浇筑一次成型施工方案具有较高的经济型、环保性、节能和社会可持续发展优势，其模板安装和混凝土浇筑技术将广泛应用于以后的大规模现浇渡槽的施工，具有较大的推广意义。

（3）通过模板选型、细部研究和支撑体系的优化设计，使得本题矩形渡槽一次性浇筑模架体系得到创新，钢木组合模板体系运用成功，其效益在经济性、安全稳定性和节能环保等方面得以充分体现。

春江补水工程项目采用渡槽槽身混凝土整体一次性浇筑成型，达到了降低工程造价、缩短工期、提高工程外观质量等优质效果，具有较强的推广价值。