高大跨渡槽施工安全控制

2023-01-08刘孙勇

工程建设与设计 2022年10期

刘孙勇

（中铁五局集团第一工程有限责任公司，长沙 410000）

1 引言

水利水电工程是一种清洁的可再生能源，我国西南部水利资源丰富，但受制于地形条件，绝大部分水资源利用率低。因而，国家加大了水利水电资源的开发利用。在西南部山高、谷深，有些山谷水流急、流量大，因此，高大跨度渡槽是水利工程首选方案之一。黔中水利总干渠C1 标白鸡坡是高大跨度渡槽，项目采取了多种方式进行安全管理，通过白鸡坡渡槽的安全管理得总结出了一些经验，希望能为高大跨度渡槽工程现场安全管理提供一些借鉴意义。

2 工程概况

本工程主要分以下3 个部分内容：

1）白鸡坡渡槽位于贵州省六盘水市六枝特区梭戛乡老卜底村境内，起止里程为总干8+113～总干8+363，全长250 m，横跨三岔河谷，为拱式渡槽。槽壳距离地面最大高度约125 m。

2）本渡槽平面位于直线段上，为16 m×15 m 梁柱式渡槽，底坡为1/1 500；其主拱圈跨度156 m，主跨高120 m，矢高39 m（设置永久预拱度0.25 m），矢跨比1/4。该渡槽设15 根排架，2 个边墩，其中4#～14#排架座于主拱圈上。支承结构采用箱型主拱加排架式轻型墩柱；槽壳采用标准A1 型（15 m 跨）槽壳，槽壳断面5.5 m×4.7 m。

3）本渡槽由3 片预制拱箱组合而成，拱圈宽7.5 m、高3 m，每片拱箱分15 段预制，共45 段拱箱；每段拱箱长度基本相等，单件最大设计吊重720 kN（72 t）；拱轴线为悬链线，拱轴系数为1.988。拱圈采用分段预制和悬索吊悬臂安装，通过纵横缝连接形成闭合箱形拱圈。边箱箱体预制宽度2.64 m、中箱箱体预制宽度2.37 m，预制箱高2.8 m，吊装合龙后另现浇0.2 m 使箱体总高度达到3.0 m；拱箱合龙后，预制箱段的纵向通过接头预埋件焊接，横向通过横隔板处伸出的钢筋焊接，拱箱上下缘通过横向连接筋连接，纵横向之间现浇填缝混凝土，完成后浇筑顶板现浇层，顶板现浇混凝土达到设计强度的80%后，施作拱上排架柱和槽壳部位。

3 重点和难点分析

白鸡坡渡槽由拱座、拱圈（由左、中、右3 片预制拱箱，上下游对称Ⅶ节断和合龙第Ⅷ节，共45 片组合而成，拱圈宽7.5 m、高3 m）、排架和槽壳组合而成。

1）本渡槽采用缆索吊无支架缆索吊装施工，工艺流程为：缆索起重机安装、调试→进（出）口岸中箱第Ⅰ段吊装→安装扣索、锚索→拱箱标高及轴线调整→接头焊接→张拉扣索、锚索并放松吊点→进（出）口岸中箱第Ⅱ段吊装→安装扣索→拱箱标高及轴线调整→钢板及主筋接头焊接→张拉扣索、锚索并放松吊点→直至两岸第Ⅳ段安装完毕→浇筑上下游台座至第Ⅳ段之间的横缝混凝土，使前4 段拱箱成刚性体，以保证拱箱整体稳定→继续吊装两岸拱箱第Ⅴ段至第Ⅶ段拱箱→钢板及主筋接头焊接至第Ⅶ段→合龙段吊装→校核拱箱标高→焊接合龙段接头，中箱合龙完毕→放松吊点，完成体系转换→按照安装中箱的顺序与方法安装左边箱，每安装一段后横向与中箱定位焊接→最后按同样的顺序与方法安装右边箱→3 箱合龙。因跨度大、施工工艺要求高、工序复杂、控制难度大、安全风险高，多节段拱圈合龙是本渡槽的重点、难点。

2）拱圈混凝土浇筑和排架施工控制是确保脚手架和槽壳施工的基础，其工艺流程为：拱圈底部模板安装→预制拱箱施工缝钢筋安装→排架柱钢筋预留→拱圈模板安装→混凝土浇筑。由于在拱圈上施工，拱圈坡度陡，行走、施工困难，混凝土浇筑控制困难，也是确保本渡槽施工的重点和难点之一。

3）拱圈上方的槽壳施工，因拱圈坡度大、脚手架搭设难度大，受拱圈宽度影响脚手架宽度仅大于槽壳外模板顶端1.5 m，外模安装难度大、风险高，因此槽壳的施工安全和施工质量也是本项目的重点、难点之一。

4 管控措施

4.1 缆索吊的管控措施

4.1.1 拱箱扣索、锚索的安装

该环节安装步骤主要包括以下内容：

1）扣索、锚索布置：1#、2#扣索、锚索扣于3#及15#交界墩上，3#、4#扣索、锚索锚固于扣塔底部盖梁上，5#、6#扣索、锚索锚固于扣塔塔中的张拉台座上，7#扣索、锚索锚固于扣塔塔顶的张拉台座上。扣索、锚索数量：1#为4 根，2#为6 根，3#为6 根，4#为8 根，5#为8 根，6#为12 根，7#为14 根。

2）扣索安装通过缆索吊装系统安装于拱箱扣点上，采用索塔上扒杆固定倒链将扣索装入扣塔扣索锚箱各张拉孔中。锚索安装通过缆索吊装系统安装于两岸扣索地锚锚固端，采用索塔上扒杆固定倒链将锚索装入扣塔锚索锚箱各张拉孔中。吊装段靠拱圈中心的一端，用横向调位缆风索调整好轴线位置，用扣索调整设计标高，待吊装段全部荷载承重于扣点、拱箱标高和轴线调整满足设计要求后，取下吊点。

4.1.2 松扣和卸扣的稳定性安装控制

松扣和卸扣的稳定性安装控制环节需注意以下要点：

1）单片拱箱合龙、各节段接头焊接完成，逐级松扣，将扣索拉力转换为拱的推力，然后吊装剩余两侧边箱。

2）松扣程序：（1）对称吊装两岸第Ⅰ段～第Ⅵ段拱箱后，一次性对称放松两岸3#扣索并保留10 kN 拉力；（2）吊装合龙段，合龙段焊接完成后，先不松钩，拱箱重量由缆索吊机承受，按次序依次对称放松2#、6#扣索，扣索拉力分3 级，每级放松1/3；各扣索松一级，暂停15～20 min 后，标高、轴线及平面位置经监控单位、监理方确认后，再进行第二级放松；待扣索全部放松后，再松钩使合龙段重量全部由拱肋自身承受。（3）最后按次序依次对称放松4#、5#、7#、1#扣索，扣索拉力分3 级，每级放松1/3。各扣索松一级，暂停15～20 min 后，标高、轴线及平面位置经监控单位、监理方确认后，再进行第二级放松，以此循环至最后全部拆除。

4.1.3 缆风绳的安装控制、拆卸

每节段拱箱缆风绳安装通过缆索吊装系统安装于拱箱扣点上，同时采用电动葫芦将缆风绳装入拱箱抗风索地锚张拉孔中，通过监控测量调整，直至达到要求。拱箱合龙后方可进行缆风绳的拆除[1]。

4.1.4 缆索吊系统控制措施

渡槽的受力监测和稳定性，由业主委托有资质的贵州省交通规划勘察设计研究院试验检测中心进行：

1）对钢丝绳、钢绞线及索具检查：（1）当钢丝绳在受力过程中拉伸、弯曲的次数超过一定值时，钢丝绳与钢丝、钢丝与滑轮、索鞍等相互磨擦发生断丝现象，为保证安全，当钢丝绳的直径减少7%以上时，即不能继续使用。工作钢丝绳的外观检查，每20 d 检查1 次，每4 个月进行1 次定期润滑。（2）钢绞线的检查：当钢绞线外观已出现夹痕较深、锈蚀较多、变形较大等明显缺陷时，则须送专业检测机构进行质量检验，根据检验结果确定是否更换。当钢绞线发生电弧电击、松股变形及僵硬弯折变形等缺陷时，则必须进行更换。（3）索具的检查：定期、定人检查索、吊具。主要是检查钢丝绳及钢绞线夹头、弯曲处的耳环、卸甲、转向轮，收紧处的滑轮组、手动葫芦及动力装置的连接是否可靠，安装是否符合安全要求，是否有裂纹，润滑是否良好。

2）吊装施工必须进行试吊运转，并对各个系统进行监控，及时处理出现的异常情况，不得让吊装系统带病运转。吊装系统进行吊装作业时必须统一指挥、统一行动，不得蛮干。

3）吊装系统未设工作吊篮，扣索采用拱箱吊装系统拖移就位，施工人员在拱箱上行走时，必须配备安全绳，并在拱箱上布设安全网；施工人员拆除吊点时，在拱箱上设置钢筋梯，钢筋梯采用φ16 mm 以上的钢筋制作，中间采用搭接木板作为平台。跑车的检修保养在两岸的塔架上进行。

4）布置拱箱缆风索时，必须对称进行，两边协调。

5）在塔架顶横移索鞍时，必须采取保护措施防止索鞍倾翻及突然滑移。

6）施工现场风力达到5 级以上，看不见信号的雾天，中、大雨及雷阵雨天气，夜间，以及吊装安全措施没有制定前，吊装作业中事故或故障没有处理完毕，没有经过吊装指挥组同意等情况下不得进行吊装作业。

7）指挥信号系统失灵，影响工作的进行，塔架位移过大，主索地锚开裂；主索、起重索、牵引索、扣索等断丝、打扭；卷扬机故障；行车及转向轮中钢丝绳脱轮等设备异常现象；吊装现场发生重大安全事故等情况时，现场指挥人员有权发布停止作业命令。

4.2 拱圈管控措施

为确保拱圈质量，需采取以下措施：

1）拱圈底部模板安装时，由于无支架作业，采用悬吊挂篮作业平台进行底模安装作业。作业人员进入吊篮中后，必须穿戴好救生衣、挂好安全带，严格遵守高空作业要求。拱箱顶面设置人行梯道、临边护栏、梯步扶手、临边防护网等安全措施。

2）底部模板安装到位后，将预制拱箱施工缝钢筋安装进拱箱之间施工缝，并外露预留与拱箱连接钢筋，钢筋安装好后进行混凝土浇筑施工，混凝土面与拱箱面齐平，该工序必须对称施工。拱箱缝施工完毕待达到混凝土强度要求后进行拱箱顶面钢筋绑扎，在绑扎过程中严格按脚手架施工交底间距预留外露钢筋，以便脚手架施工时角钢焊接在外露筋上作为脚手架立杆平台使用。

3）拱圈模板安装完成后，严格按对称要求进行混凝土浇筑施工。在浇筑过程中严格控制混凝土浇筑的时间、振捣次数、振捣方式，确保模板不浮模、胀模、跑模、爆模，施工完成后注意洒水养护，确保混凝土质量。

4.3 排架、脚手架及槽壳控制

进行排架、脚手架及槽壳控制施工时，需采取以下措施：

1）拱圈混凝土达到强度要求后，使用角钢在拱圈预留钢筋上进行横向焊接作脚手架立杆支点，排架钢筋绑扎、立模、混凝土施工与脚手架搭设施工同步进行，与此同时，安全防护措施同步施工。待脚手架搭设至槽壳施工底部时，排架顶部也施工完成。

2）满堂支架搭设完成后必须进行荷载预压，满足要求后再进行槽壳模板施工。

3）渡槽槽壳采用5 mm 厚的定型钢模，模板由底模、外模（桁架、侧模、端模）和内模3 部分组成，外模由桁架支撑。单跨槽壳模板由12 块侧模、6 块内模、6 块底模、2 块端模及20 片侧模桁架拼装而成。槽壳内模必须设置反压措施防止浮模、胀模、跑模、爆模。槽壳外侧必须设置好临边护栏、防护网，脚手板必须满铺，作业人员必须正确佩戴好高处作业防护用品。