受限空间大型渡槽槽身拆除重建关键工艺比选与分析

□孙帅

科技创新

受限空间大型渡槽槽身拆除重建关键工艺比选与分析

□孙帅

渡槽是输水工程中跨越河流、道路、山谷的架空输水水槽，是引调水工程中交叉连接性建筑物。介绍受限空间大型渡槽槽身拆除重建的关键工艺，及方案比选方法。

拆除重建；工艺介绍；方案比选

大吨位、大跨度架空渡槽在拆除重建中受到外部空间环境的制约，跨度和重量均较大的结构体高空拆除重建施工作业安全风险较大，采用何种施工方法十分重要。在王务庄渡槽拆除重建工程周围环境复杂等诸多不利条件下,对渡槽重建不同施工工艺进行对比分析，获得在空间有限、工期受限等制约因素下的最优工艺和方案，为安全高效施工提供了有力保障。

1.工程概况

王务庄渡槽（桩号2+665.00～3+319.00）位于唐山市丰润区左家坞镇王务庄村西，是引还入陡输水工程的主要建筑物之一。渡槽于1980年动工，1982年竣工，1987年供水运行，设计年输水总量3亿m3，担负着为唐山市工业、生活及陡河、还乡河下游农业供水的任务。渡槽全长654m，其中主槽段长560m，进口连接段长5m，出口弯道长69m，出口连接段长20m，设计流量65m3/s，加大流量75m3/s。槽墩为浆砌石重力墩，上部为6m×4.4m钢筋混凝土矩形槽，共56跨，跨度10m，单跨混凝土量92.9m3，单跨重约233t。渡槽现状槽身裂缝明显，部分裂缝存在渗水现象，且局部支座处混凝土爆裂，根据渡槽现状和安全鉴定结论，需要保留加固槽墩及其基础、拆除重建槽身及其附属结构。

2.槽身拆除重建难点分析

王务庄渡槽受自身地理位置、结构尺寸影响存在起、终点30m～50m范围内为山坡地，高差5m～6m，坡度较大，局部地形起伏较大；槽身体型尺寸较大、重量较重。外部受渡槽工程架空穿越村庄，沿线两侧紧邻民房、架空电力线，两侧通道仅8m左右，施工场地空间有限，原槽身拆除难度较大，特别是穿越村庄段距周边民房近，基本无法就地原位拆除。还有受供水运行调度的限制，本工程渡槽槽身从拆除至具备过水条件施工工期仅3个月,有效作业时间受限。在考虑工期、渡槽本身情况和周围环境等诸多不利条件下对渡槽不同施工工艺进行对比分析，寻求最适宜此环境的施工工艺，求得有限空间、工期受限下的优化工艺和方案，合理的确定将直接关系到项目的建设成本及目标达成。

3.现浇方案分析研究

现浇方案分为满堂支架法、造槽机方案（移动模架法）。

3.1 满堂支架法

通过搭设满堂支架作为渡槽支撑体系进行现浇工艺，比较常见于各类渡槽现浇施工，王务庄渡槽施工工期仅3个月，从拆除、槽墩基础处理到槽墩现浇、槽身现浇，即使全段56跨同时作业，工期3个月也是无法满足要求。同时施工的情况下，钢筋、混凝土及其他施工材料运输没有施工通道，作业面之间干扰很大，安全隐患多，采用满堂支架现浇法施工不具备可行性。

3.2 造槽机方案（移动模架法）

造槽机法（移动模架法）施工是一种新的渡槽施工方式，它主要借鉴于路桥专业的悬空现浇工艺，通过在槽墩上设置支撑点，然后安装整垮模板结构，进行逐次前移并实现槽身现浇，由于本工程槽墩为浆砌石结构，抗弯拉能力较差，导致大吨位造槽机无法架设，再加上由于工期限制，全线平行施工总共需配置20多台造槽机，受制于工期及槽墩浆砌石结构型式的限制，造成渡槽现浇施工方案也不具备可行性。

4.预制吊装方案分析研究

预制吊装方案按吊装设备分为架槽机方案、履带式起重机吊装方案、门式起重机吊装方案，SPMT液压模块车吊装方案。

4.1 架槽机方案

架槽机法施工采用大型运输及架设设备，将预制场内预制好的大型槽身构件，经大吨位提槽机提槽并落放至轮轨式运槽车上，由运槽车以槽上运槽方式运至槽墩已架好的架槽机喂槽，最后由架槽机完成架设，在南水北调中线沙河渡槽等多个项目得到应用。

对于本工程架槽机与造槽机方案同样存在无法解决王务庄渡槽槽身拆除、槽墩架设问题，且渡槽起终点山坡段预制件运输受限，因此该方案不适用于本工程。

4.2 履带式起重机吊装方案

预制渡槽采用大吨位履带式起重机起吊，即移动便利，可分别实现王务庄渡槽预制场和渡槽区域的转运吊装工作，施工功效相对稳定，工期可控。本方案存在的主要问题就是架空穿越村庄段460m场地作业空间受限，需要拆除渡槽两侧民房满足施工场地要求，从具体关系协调上难度极大，大量村居房屋征拆不具备可能性，从而导致最能确保工期及便于组织的起重机拆除吊装方案在本项目上无法实施。

4.3 门式起重机吊装方案

门式起重机吊装方案则是采用大吨位门轨式起重机顺渡槽进行架设，既可以实现王务庄渡槽的拆除，也可以将预制场转运过来的槽身构件进行安装，按照门式起重机设备的类型，可以采用轮胎式或轨道式，可以施工工期和质量安全的双把控。但是该方案实施也有一定缺陷，首先门机需要提前预定，其次门机只能沿渡槽移动，预制场区域需要另行设置大型门式起重机或履带起重机以实现槽身构件转运，同时，由于起、终点40m～50m范围内为山坡地，坡度较大，施工场地条件较差，该方案不适用渡槽起终点山坡地段。

表1 现浇方案可行性分析表

表2 预制方案可行性分析表

对于王务庄渡槽，除起、终点局部段落，该方案总体上可行，只是在资源配置上除渡槽拆除、安装区域外，还要考虑预制场的转运、吊装设备配置。

4.4 SPMT液压模块车吊装方案

SPMT液压模块车配门架系统方案，可实现预制场预制槽身构件的转运，也可实现旧槽身拆除和新槽身运输安装，但要求对渡槽下方及两侧进行适度平整和硬化.。根据项目建设需求，渡槽两侧本身是需要按照道路标准进行建设的，施工期做好永临结合的前置下不需增加建设成本，在渡槽下方适度硬化可采用一般平整压实后铺设钢板的方式代替硬化，也能在较少投入下实现拆装基面。该方案的问题是需要对SPMT功能模块及门架进行定制设计加工，以便于匹配与王务庄渡槽的拆除重建，同时，该方案也是不适宜于渡槽起终点山坡段。

5.方案综合分析比选

通过上述6种方案的分析论证和比较，造槽机方案及架槽机方案从技术上不具有适用性，满堂支架法、履带式起重机吊装、门式起重机吊装、SPMT液压模块车方案技术上均能适用于王务庄渡槽施工，但考虑到工期、作业空间、投资控制等因素，王务庄渡槽拆除重建工程最适宜的方案为满堂支架现浇方案与SPMT液压模块车配备门架系统方案相结合。渡槽山坡地段（起点DC0+000～DC0+050）及（DC0+540～DC0+560终点）共70m采用满堂支架现浇方案，可以有效缓解大型设备受起终点上坡段地下影响。预制场及渡槽穿越村庄段（DC0+050～DC0+540）490m采用SPMT液压模块车配备门架系统方案；可采用一套设备进行预制场和渡槽区域的协同运转，功效同门式起重机，相比门式起重机又可以减少预制场设备布置，对道路荷载要求低，投资相对较小。

6.结语

渡槽作为一种高效输水建筑物，通常建设位置环境较为复杂，特别是对于运行多年的渡槽，周边环境和边界条件会发生较大变化，而且本身问题变化较多，需要考虑的因素较多，故在进行渡槽拆除重建时，既要考虑渡槽输水功能稳定的需求，又要考虑渡槽周边环境的复杂性，减少对周边居民影响。在渡槽的拆除重建过程中，要优选适宜的施工方案和工艺，才能在设计投资、施工安全、进度控制和质量保障上取得最佳效果，因而提出以下建议：

一是渡槽拆除重建设计思路应以受限边界条件下可实施施工组织方案为基础，进行渡槽的现浇或预制工艺确定，以施工组织的现实可行性指导设计的实施，并充分考虑投资，从而选择最佳组合方案。

二是SPMT液压模块车配备门架系统在公路、铁路项目上应用较多，在水运如港口码头建设沉箱或方块等重大构件上具有成熟案例，在水利上未有类似案例，跨行业引进SPMT液压模块车配备门架系统并在水利系统应用，应可为类似工程提供借鉴。□

2022-08-18

孙帅，男，汉族，唐山市引滦工程管理局迁西渠道事务中心，高级工程师。