海南紅嶺灌區(qū)工程是我國(guó)172個(gè)重大節(jié)水供水水利工程之一，是紅嶺水利樞紐工程的配套工程，承擔(dān)著向瓊東北地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)居民生活供水的任務(wù)。其中，灣嶺渡槽是紅嶺灌區(qū)工程的控制性工程和施工難點(diǎn)，拱形渡槽更為重中之重，直接關(guān)系到輸水工程的長(zhǎng)期供水運(yùn)行安全，必須嚴(yán)格控制各工序的施工質(zhì)量。因此，拱形渡槽施工前，必須保證拱下支撐體系的施工質(zhì)量。拱肋混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)分段、對(duì)稱(chēng)澆筑等施工順序和施工工藝，確保拱肋結(jié)構(gòu)的施工安全。

1工程概況

海南紅嶺灌區(qū)工程灣嶺渡槽全長(zhǎng)2153.6m，根據(jù)地形共布置39跨拱渡槽+11跨簡(jiǎn)支梁渡槽。槽體半徑3m，壁厚30cm，設(shè)計(jì)過(guò)水流量45m3/s。其中，39跨拱渡槽連拱布置，每隔3~4跨拱圈設(shè)置一個(gè)單向推力墩，共12個(gè)，推力墩之間各拱圈的拱腳高度不變。拱形渡槽共布置三種雙肋變截面懸鏈線(xiàn)無(wú)鉸拱式：第一種是矢跨L=40m，矢高f=10m拱圈，共20跨；第二種是矢跨L=49m，矢高f=12.25m拱圈，共15跨；第三種是矢跨L=65m，矢高f=16.25m拱圈，共4跨。三個(gè)拱圈中距6.5m，拱軸系數(shù)m=1.347，拱厚變化系數(shù)N=0.5。

2連拱拱圈施工技術(shù)

2.1拱圈支撐體系布置。為了減少臨時(shí)工程投資，支架的搭建和拆除方便快捷，保證了施工過(guò)程中支撐體系的穩(wěn)定性和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，本工程采用碗扣式滿(mǎn)堂紅鋼管支撐體系。支架結(jié)構(gòu)由支架基礎(chǔ)(不小于50cm厚石渣，20cm厚C20混凝土面層)、底部方木和可調(diào)底座、48×3.5mm鋼管立桿、橫桿、掃地桿、剪刀支撐、可調(diào)支撐和方木組成。矢跨40m，49m拱圈支架寬9.6m，矢跨65m拱圈支架寬10.2m。支架立桿縱向間距為60cm，橫向間距為60cm，步距為1.2m。支架底部按橫向60cm間距鋪設(shè)10cm×10cm方木，可調(diào)底座放置在底部方木上。立桿頂部采用可調(diào)支撐調(diào)節(jié)拱形，以滿(mǎn)足拱弧變化和卸拱的需要。可調(diào)支撐上橫向設(shè)置10cm×15cm方木，拱肋底模直接鋪設(shè)在方木上。為了增強(qiáng)模板支架周?chē)�立面從底部到頂部連續(xù)設(shè)置豎向剪刀支撐，中間縱向和橫向從底部到頂部連續(xù)設(shè)置豎向剪刀支撐。剪刀支撐間距不大于4.5m。剪刀支撐的斜桿與地面的水平夾角為45~60°，斜桿與立桿的交叉點(diǎn)用旋轉(zhuǎn)扣緊固。

2.2預(yù)拱度的計(jì)算和選擇。在拱肋施工過(guò)程中，模板支架在施工荷載作用下發(fā)生的非彈性變形，如果不嚴(yán)格控制彈性變形和地基沉降，會(huì)直接影響拱肋混凝土的施工質(zhì)量。渡槽通水運(yùn)行后，拱肋混凝土甚至可能出現(xiàn)裂縫。為了使拱軸在不同工況下的荷載作用下滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，拱肋施工時(shí)應(yīng)預(yù)留與變形方向相反的抵消量。支架的非彈性變形和地基沉降通過(guò)支架預(yù)壓消除，支架的彈性變形量計(jì)算。預(yù)拱度主要是支撐系統(tǒng)的彈性變形值和拱肋結(jié)構(gòu)的撓度，通常取δ=L2/6000f~L2/4000f。經(jīng)計(jì)算試驗(yàn)，失跨40m、49m、65m的拱肋預(yù)拱度分別為0~10.09mm、0~12.264mm、0~32.500mm。在安裝拱肋底模之前，失跨40m、49m、65m的拱肋通過(guò)支撐頂托調(diào)整的拱頂預(yù)拱度分別為10.09mm、12.264mm、32.500mm、0mm，拱肋預(yù)拱度與拱鏈方程曲線(xiàn)相對(duì)應(yīng)調(diào)整。

2.3支架預(yù)壓和預(yù)拱度復(fù)測(cè)。為了檢驗(yàn)支架的穩(wěn)定性，消除支撐系統(tǒng)的非彈性變形和基礎(chǔ)沉降，測(cè)量支架的彈性變形與理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析，為后續(xù)支架搭設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，底模鋪設(shè)后應(yīng)進(jìn)行支架預(yù)壓。支架預(yù)壓荷載是拱肋鋼筋混凝土和模板重量之和的1.2倍，預(yù)壓材料是砂袋。

(1)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置。在模板支架預(yù)壓之前，對(duì)支架進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置，雙拱肋沿拱軸線(xiàn)每隔1/8矢跨度布置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面對(duì)稱(chēng)布置兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

(2)加載。支架縱向加載時(shí)，拱肋跨中支點(diǎn)對(duì)稱(chēng)加載，橫向加載時(shí)，拱肋中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)加載至兩側(cè)。加載完成并預(yù)壓72小時(shí)后，觀察各監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

(3)卸載。預(yù)壓完成并滿(mǎn)足要求后，卸載預(yù)壓砂袋。預(yù)壓砂袋按后壓先卸、先壓后卸的順序卸載，卸載時(shí)對(duì)稱(chēng)、均衡、同步卸載。卸載6小時(shí)后，監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的彈性變形和非彈性變形。卸載后，基礎(chǔ)無(wú)明顯沉降，支架最大沉降量為20mm，支架的彈性變形與理論計(jì)算值基本一致。測(cè)量人員根據(jù)預(yù)拱度值最后一次校正拱肋底模各點(diǎn)標(biāo)高控制線(xiàn)，用頂托將底模調(diào)整到控制標(biāo)高線(xiàn)并加固。2.4模板結(jié)構(gòu)形式與安裝。由于拱肋是變截面結(jié)構(gòu)，為了保證混凝土的外觀質(zhì)量，拱圈模板采用定型鋼模板，由底模、側(cè)模、蓋模和系梁模板組成，根據(jù)跨度和弧長(zhǎng)分段制作，每個(gè)模板都有固定的編號(hào)，便于安裝。拱肋模板安裝包括底模控制點(diǎn)設(shè)置、模板安裝、拱軸復(fù)核等步驟。

(1)設(shè)置底模控制點(diǎn)。以拱腳中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，拱跨為X軸，拱高為Y軸，以拱肋下緣全跨48點(diǎn)坐標(biāo)為控制點(diǎn)。

(2)模板安裝。根據(jù)模板編號(hào)順序，依次鋪設(shè)底模，并在支架上連接成拱。為了防止拱肋模板在澆筑過(guò)程中向上反拱，下拉加固底模。安裝側(cè)模時(shí)，應(yīng)考慮拱肋預(yù)留間隔槽，側(cè)模應(yīng)一次到位。在拱軸線(xiàn)陡段的拱段，在蓋模上間隔設(shè)置下料窗，混凝土從窗口下料振搗，在混凝土澆筑邊上升時(shí)安裝窗蓋。為了消除模板制造誤差和模板安裝偏差，造成模板安裝和拆模困難，在模板設(shè)計(jì)中，拱頂?shù)啄�、�?cè)模和蓋模對(duì)稱(chēng)兩側(cè)預(yù)留2厘米的間隙，模板安裝時(shí)間隙用木板等軟性材料填充。

(3)拱軸線(xiàn)復(fù)核。底模、側(cè)模和蓋模安裝完畢后，對(duì)拱軸線(xiàn)校驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核測(cè)量，以減少誤差。

2.5拱肋混凝土澆筑。

(1)混凝土配合比的選擇。本工程采用自建攪拌樓攪拌混凝土，混凝土泵車(chē)送料入倉(cāng)的施工方法。拱肋混凝土采用C35二級(jí)泵送混凝土，坍落度160~180mm，加入緩凝高效減水劑和粉煤灰。

(2)拱肋混凝土澆筑。為了避免拱肋混凝土因拱架下沉而開(kāi)裂，降低混凝土的收縮應(yīng)力，拱肋沿拱跨方向?qū)ΨQ(chēng)澆筑，各段接縫面應(yīng)垂直于拱軸線(xiàn)，各段之間應(yīng)預(yù)留間隔槽(后澆帶)，間隔槽寬度為1.2m，寬度滿(mǎn)足鋼筋接頭的需要。分段位置遵循支架受力對(duì)稱(chēng)、均勻變形小的原則，間隔槽位置避開(kāi)橫梁和拱上排架柱。為防止拱肋分段混凝土澆筑時(shí)，底模起拱，避免拱軸變陡造成整體偏差和拱肋模板失穩(wěn)，按設(shè)計(jì)規(guī)定的順序澆筑，即先拱腳，再拱頂，最后拱中澆筑順序進(jìn)行。由于拱肋混凝土結(jié)構(gòu)要求較高，各分段混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑一次，澆筑完成后應(yīng)及時(shí)覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)�；炷�土由攪拌樓集中攪拌，8m3混凝土攪拌車(chē)運(yùn)至施工部位，采用混凝土泵車(chē)同時(shí)澆筑兩段，各分段拱肋橫向聯(lián)系梁與澆筑拱肋同時(shí)施工，混凝土入倉(cāng)速度與入倉(cāng)方量基本一致。拱肋分段澆筑時(shí)，混凝土重量主要通過(guò)底模傳遞給下支撐排架，最終傳遞到支架基礎(chǔ)上。拱肋施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)邊拱座和中拱座的水平位移監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常，采取加固支架等對(duì)策。

(3)拱肋封拱溫度控制。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，間隔槽混凝土在拱肋分段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%后進(jìn)行，封拱合龍溫度在15~23℃之間進(jìn)行。由于項(xiàng)目所在地屬于島嶼熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，拱肋封拱安排在陰天或夜間施工，必要時(shí)采取混合用水和冰塊，提前進(jìn)入水泥，在骨料倉(cāng)內(nèi)設(shè)置遮陽(yáng)棚等混凝土溫度控制措施，降低混凝土出口溫度。間隔槽鋼筋接頭按規(guī)范要求錯(cuò)開(kāi)，采用電弧焊焊接，一期混凝土表面全部鑿毛清理干凈，間隔槽混凝土通過(guò)對(duì)稱(chēng)澆筑封拱。間隔槽混凝土采用比拱肋高一級(jí)C40混凝土。為防止混凝土收縮裂縫，混凝土摻入8~10%膨脹劑，混凝土坍落度10~12厘米。封拱完成后，及時(shí)覆蓋灑水保濕。

2.6拱形支架的卸載。為了使拱架承受的荷載逐漸平穩(wěn)地傳遞給拱圈，防止單拱卸載和不對(duì)稱(chēng)卸載對(duì)拱座推力的影響造成連拱坍塌事故或不利裂縫，采用三(或四)連拱同時(shí)卸載支架的施工技術(shù)。拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，才能允許拱架卸載。卸載前，在拱架上畫(huà)出每次卸載的標(biāo)記，按照事先擬定的卸載程序卸載拱架，分幾個(gè)循環(huán)卸載。卸載量應(yīng)開(kāi)始較小，然后逐漸增加，分三次卸載，并使用口哨和對(duì)講機(jī)配合指揮信號(hào)。單跨拱卸載人數(shù)分為兩組，每次按照三(或四)跨度從拱頂?shù)焦澳_同步、對(duì)稱(chēng)、勻速的順序進(jìn)行。在此期間，觀察拱圈撓度和拱座位移。一旦出現(xiàn)異常，暫停卸載，進(jìn)行全面檢查。第一次:松動(dòng)拱支架頂部支撐約2.5mm；第二次:第一次卸載后一天進(jìn)行，第二次卸載約5mm；第三次:第二次卸載后，觀察拱圈受力情況，無(wú)異常后第三次卸載，拱架完全脫離拱圈，形成裸拱主拱圈的完全受力。

3結(jié)語(yǔ)

拱形渡槽施工采用落地式滿(mǎn)堂紅鋼管支架現(xiàn)澆連拱施工技術(shù)。通過(guò)改變拱肋混凝土的澆筑順序，可以適應(yīng)和調(diào)整拱架的變形順序。采用不分期、不分肋段多工作面對(duì)稱(chēng)澆筑法，在一定程度上突破了無(wú)絞拱常規(guī)一次澆筑成型施工方法，有效保證了工程質(zhì)量和施工安全，加快了施工進(jìn)度，為后續(xù)類(lèi)似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有一定的參考價(jià)值。

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