廖坊灌区二分干渠现浇法渡槽槽身施工问题探讨

张乐星

(江西省水利水电集团有限公司，南昌 330000)

钢筋混凝土渡槽是灌区工程中较常应用的水工建筑物，其下部结构大多为孔桩排架基础或钢筋混凝土板式基础，槽身大多采用拱肋、板拱及梁式支承结构，施工工法大多根据渡槽结构尺寸、型式、重量、吊装设备、地形地貌及施工环境、施工进度要求等加以确定，通常采用预制吊装、预制吊装结合现浇、整体现浇等施工技术。

1 工程概况

廖坊灌区位于抚河中游两岸，东岸灌区位于芦河、琅琚水、东乡河的中下游，西岸灌区位于梦港河的中下游，灌溉面积3.35万hm2，灌区二期工程主要由西干、一、二分干渠、支渠、斗渠、田间工程及其渠系建筑物(节制闸、泄水闸、分水闸、渡槽、倒虹吸、涵洞、桥梁、隧洞)等组成，二分干渠位于桩号0+000-31+351，总长31.351km，其中渡槽建筑物共有55座。因设计调整渠道护坡方案，设计新增分水闸、节水闸、泄水闸灌溉、排洪倒虹吸、灌溉渡槽、排洪渡槽等合同工程量清单以外的建筑物和工程数量。下幕塘渡槽桩号24+450-25+000，11月-次年1月P=10%和P=20%时洪峰流量分别为12.1m3/s和7.19m3/s，洪水位分别为37.46m和37.39m。

2 模板选型设计

2.1 支承系统确定

在该灌区下幕塘渡槽现浇施工过程中，支模结构的合理性与整个渡槽施工质量直接相关。施工开始前必须结合施工方案设计及现场结构，对满堂支撑架、全贝雷架支模、高架跨大直径圆管柱+低跨全贝雷架支模等方案进行比选。通过比较发现，满堂支撑架支模方式较为传统，且材料耗费大、钢材费在单项工程造价中的占比超30%，缺乏经济性，对于高跨架尤为不适用；全贝雷架支模方案机械化程度高，但是对于6m以上的高架跨仍然存在材料耗用量大、支模费用高的技术劣势；高架跨大直径圆管柱+低跨满堂支架支模方案能根据施工现场实际情况进行支撑的合理选择，材料耗用量少，机械化程度高。综上，该灌区下幕塘渡槽现浇施工主要选用高架跨大直径圆管柱+低跨满堂支架支模的支承方案，矩形槽身边墙混凝土一次浇筑成型，渡槽矩形排架混凝土则分层浇筑。

2.2 模板选型

考虑到施工质量方面的要求，下幕塘渡槽槽身进行全钢模施工，并采用大模板桁架自稳结构系统，并使槽身内外模自成系统。采用平面和空间杆件有限元技术[1]进行模板钢结构设计及内力计算，并借助CAD系统绘制设计图，确保结构设计的可靠性及构件加工精度。

在初设阶段，外模按照横纵向分缝式结构设计，所需背撑材料多，经济性无法保证，且机械利用率不高。通过分缝空间桁架结构进行外模定型，单块外模板设计宽度3.0m，通过三榀桁架背撑，总设计高度6.92m，单块重量最大达4.1t。在钢桁架设计时，应在确保桁架结构可靠的基础上，结合各杆件内力进行型式优选；在支撑结构上直接安装外模，并通过M12螺栓连接模板，底口锁口拉条使用φ25钢筋并按0.5m间距布设，上口则以[20工字钢为对拉拉杆。

3 渡槽槽身施工

3.1 槽身底模支撑

下幕塘渡槽左右岸现浇槽身全部位于排架顶部，常规满堂支架搭设既需要大量钢管，又必须全面处理搭设区域地基，避免因支架发生不均匀沉降而引发底模形变。本工程主要以排架上从顶部向下的断面尺寸35cm×40cm的第二根横系梁为支承梁进行钢梁施工平台架设，并在平台上搭设4.0m高的满堂支架，完成底模支撑。

在相邻排架间搭设满堂支架时，必须先测放出相邻排架间的中心点，并过中心点横断面两侧按照0.5m的排距和间距及0.6-0.8m的步距搭设满堂支架。各相邻排架间均搭设5排，将斜向剪刀撑分别设置在满堂支架四个侧面，并使通过万向扣件与立杆连接，以形成整体性受力结构。立杆顶部必须安装高度可调节顶托，底部必须在基础硬化并找平后加垫尺寸5cm×10cm木枋；将[16工字钢铺设于与槽身纵轴线垂直的顶托上，并在从上向下第二个横系梁顶面增设尺寸10cm×10cm木枋；调整顶托上螺帽，以使工字钢梁顶面高程与木枋位于同一平面内。

将5根HM300×200型H型钢顺槽身纵轴线向安装在工字钢顶面施工平台，钢梁布置情况详见图1所示。完成H型钢梁安装后还应垂直渡槽轴线向在梁上按0.6m间隔设置4.2m长的[16工字钢；基于工字钢结构通过碗扣式支架按0.6m的间距、排距和步距搭设底模支撑，并将专用顶托安装于立柱顶，通过高度调节使同一断面上立柱顶均位于相同高程面。靠近立柱顶的横钢管应顺槽身横断面分别向两侧悬挑出2.0m，并基于此分别向上挂安全网、密目网，加设防护栏，并搭设双排支架，以形成施工平台。

图1 下幕塘渡槽现浇槽身钢梁布置示意图

3.2 预压

为尽可能降低槽身底部支撑结构形变对槽身的不利影响，应在完成施工平台且排架混凝土强度完全达到设计强度后预压。具体而言，全槽段均应考虑全部施工荷载并根据混凝土实际重量换用袋装砂后预压，根据观测结果，下幕塘渡槽槽身底部支撑最大形变不超过1.0cm，且预压能最大限度消除支架结构非弹性变形及基础沉降变形[2]。

3.3 槽身模板及支座安装

下幕塘渡槽现浇槽身底模为1.8cm厚的钢模，侧模和端模分别为预制钢模板。按照设计要求，进行底模支撑架测放和底模、槽身外侧模安装及底板、侧墙钢筋、端部止水片安装，此后再安装槽身内侧模及端部模板[3]。通过H型内推式装卸限位对拉螺杆进行槽身侧模、槽内斜撑及顶部钢管对拉加固，具体见图2。

图2 H型对拉螺杆模板加固

按设计要求测放出各支座中心线，并在各支座四边分别标出其中心点，待支座就位后在上下座板锚固孔内穿过锚固螺栓并旋入钢套筒，并将密封垫圈布设在钢套筒与座板结合面，随后将锚固螺栓拧紧。支座就位并调平固定后在预留孔和支座底板垫层灌注高标号砂浆，砂浆硬化后将调整用垫块拆除，再继续通过砂浆将垫块位置填满。

3.4 槽身混凝土现浇

结合设计方案及类似工程施工经验，为降低混凝土收缩徐变对下幕塘渡槽槽身结构的不利影响，应将混凝土水灰比严格控制在0.5以内，塌落度不得超出6.0cm，砂料细度模数至少为2.2，并按设计要求掺加粉煤灰以改善混凝土流动性、保水性和黏聚性，预防混凝土材料发生碱集料反应，提升渡槽槽身混凝土结构的耐久性。

槽身混凝土由拌和站机械拌制好后高压泵送至槽身顶部进料平台，斗车人工入仓并平仓后通过插入式振捣器振捣密实。就浇筑次序而言，应先从一端向另一端浇筑底板，再同时按0.5m厚度分层进行两侧墙对称浇筑，最后为拉杆浇筑；浇筑过程中不得移动橡胶支座和止水片的预埋位置。

对于非承重性的内模、端模、侧模等结构应在混凝土浇筑结束3d后且强度达到其棱角和表面不因拆模而损坏状态时方可拆模；而承重性的底模必须待混凝土浇筑结束14d且强度达80%后才能拆除。拆除槽身侧墙对拉螺杆螺帽后墙体上会留下圆孔，应分2次用掺107胶水的水泥砂浆嵌堵，并保证所用水泥砂浆不渗水、不脱落。下幕塘渡槽槽身浇筑施工结束后应用草袋覆盖底板和内外槽壁，并由人工洒水养护至少28d。

4 结 论

综上所述，在灌区渡槽槽身现浇施工过程中支模结构是否合理直接关系到施工质量的好坏，必须综合考虑渡槽结构、支模材料、地形地貌及施工环境、施工进度安排等进行综合考虑，保证所选择支撑支模系统的科学适用性。通过计算机软件优化模板选型，能节省施工材料，控制施工成本，廖坊灌区下幕塘渡槽槽身施工主要采用平面和空间杆件有限元技术进行模板钢结构设计及内力计算，并借助CAD系统绘制设计图，在此基础上通过整体现浇技术，较好解决了河道地形地貌条件复杂、渡槽支撑形式多样等施工矛盾，为该灌区其余渡槽建筑物槽身施工提供了宝贵经验。廖坊灌区下幕塘渡槽于2019年7月通水运行，运行至今情况良好，未出现任何槽身渗漏变形、模板腐蚀等质量问题。