淺述三級(jí)航道懸臂墻結(jié)構(gòu)閘室主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

張銳

摘要：隨著閘室施工工藝與結(jié)構(gòu)新材料與新技術(shù)的不斷發(fā)展，閘室主體施工要求也越來(lái)越高，其中閘室主體施工方案是多學(xué)科相互交融的復(fù)雜工程，要考慮多方面因素，不僅要考慮地基不均勻沉降等結(jié)構(gòu)問(wèn)題，也要考慮施工質(zhì)量及安全問(wèn)題。本文通過(guò)施工方法的分析，希望可以進(jìn)一步豐富閘室主體的施工方案。

關(guān)鍵詞：閘室主體;施工方案;方法分析

1.工程總體情況

本工程閘室主要建筑物為2級(jí)水工建筑物，采用鋼筋砼整體塢式結(jié)構(gòu)，其長(zhǎng)230.0m，凈寬23.0m。閘室沿縱向設(shè)置伸縮縫，共12節(jié)，靠上閘首首端部一節(jié)長(zhǎng)10m，其余11節(jié)每節(jié)長(zhǎng)20m，。從上閘首至下閘首，將閘室依次編為1#-12#底板，分塊圖見(jiàn)圖1.2。伸縮縫設(shè)兩道止水，一道為水膨脹橡膠止水帶，另一道為紫銅片止水，伸縮縫用2cm厚聚乙烯板填充。

閘室墻結(jié)構(gòu)為懸臂墻結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)段長(zhǎng)20m，消力池段長(zhǎng)10m。閘室標(biāo)準(zhǔn)段底板頂標(biāo)高為▽4.33m，底板底標(biāo)高為▽2.03m;閘室消力池段底板頂標(biāo)高為▽2.63m，底板底標(biāo)高為▽0.23m。二期砼采用C30砼，閘室墻、閘頂擋墻和閘室底板采用C25砼;封底采用C15素砼，厚10mm。

閘室與閘首，1#閘室與2#閘室因底板高程不一，底板下超挖部分采用C15砼回填，以防止閘室產(chǎn)生不均勻沉降。

閘室兩側(cè)20m結(jié)各布置一個(gè)浮式系船柱，全構(gòu)段共22個(gè);1#閘室墻左右兩側(cè)共設(shè)置10個(gè)系船鉤;沿閘室墻縱向設(shè)置鐵爬梯3道;墻頂、邊底板、中底板結(jié)構(gòu)段兩端需布置沉陷釘，全閘共布置96個(gè)，墻面設(shè)置鋼護(hù)木，間距5m，高程為▽8.03～▽16.13，兩側(cè)閘室墻后各布置縱橫排水軟管。

2. 主體結(jié)構(gòu)的施工方法

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段的施工工藝流程下圖所示，具體施工中各節(jié)段及各部位流水交叉施工，先澆筑閘室底板砼，然后將閘室墻身砼分兩次澆筑，第一次澆筑到地連墻標(biāo)高以上30cm（標(biāo)高+9.63m），以方便上部閘室墻模板安裝，第二次澆筑到頂。

閘塘開(kāi)挖時(shí)基槽應(yīng)預(yù)留30cm保護(hù)層土，在閘室底板澆筑前突擊開(kāi)挖，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程并進(jìn)行驗(yàn)槽，如發(fā)生基底土方超挖，首先對(duì)基底土方超挖部分用C15素砼回填，后即用10cm的C15素混凝土封底。

縱向封底砼超出閘室分段施工縫1.5米以避免閘室底板施工縫與封底砼施工縫位于同一平面，在模板、鍍鋅鐵皮止水、砼澆筑設(shè)備及人員等條件完備時(shí)，人工突擊挖除基坑保護(hù)層土方，在驗(yàn)槽后迅速安裝止水、立模，澆筑封底砼。封底砼采用木模，在模板后方30cm處打設(shè)木樁，設(shè)置水平橫撐及斜撐。在封底范圍內(nèi)，按一定1.5m*2m布設(shè)標(biāo)高點(diǎn)控制封底砼高程，封底砼預(yù)留1cm沉降量。砼通過(guò)泵管送入基坑中，使用平板式振搗器振實(shí)，刮板刮平，終凝后灑水養(yǎng)護(hù)。

閘室底板為2.3m厚， 27.8m寬（標(biāo)準(zhǔn)段外側(cè)寬度），230米長(zhǎng)，橫向沿施工寬縫分為三塊，設(shè)置的施工寬縫待沉降穩(wěn)定后澆筑成整體?？v向按設(shè)計(jì)分為12節(jié)，單節(jié)長(zhǎng)度為19.980m，每節(jié)之間設(shè)置兩道止水。閘室墻邊底板和中底板的沉降預(yù)留量分別為1.0cm、0.5cm。

2.1底板鋼筋制作綁扎

鋼筋的制作與存放場(chǎng)地要硬化，鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)存放時(shí)離地15cm以上，用彩條布覆蓋。鋼筋的級(jí)別、種類(lèi)和直徑嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求采用。鋼筋應(yīng)平直、無(wú)局部曲折，鋼筋表面應(yīng)潔凈、無(wú)損傷或油漬。漆污和鐵銹等應(yīng)在使用前清除干凈。帶有顆粒狀或片狀銹的鋼筋不得使用。底板底層面筋綁扎設(shè)置5cm混凝土墊塊，混凝土墊塊在廠(chǎng)家統(tǒng)一訂購(gòu)（墊塊均有出廠(chǎng)合格證），在架立筋鋼管上設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)，嚴(yán)格控制頂層面筋鋪設(shè)標(biāo)高，砼澆筑前對(duì)鋼筋保護(hù)層墊塊進(jìn)行認(rèn)真檢查，砼澆筑時(shí)確保墊塊不發(fā)生松動(dòng)，以確?；炷帘Ｗo(hù)層厚度。

鋼筋綁扎：采用鋼筋綁扎支架進(jìn)行。豎筋及橫向鋼筋采用閃光對(duì)焊的連接方法。綁扎順序：綁扎架搭設(shè)，綁最上兩根橫筋，然后將豎筋定位綁好，之后將豎筋與插筋焊綁連接，最后將橫筋從上至下依次綁扎。支撐嚴(yán)格按照鋼筋網(wǎng)間距排列，伸出的鋼筋在安裝時(shí)與上下層鋼筋焊接。

閘室底板高2.3米，架立筋采用Φ4.8x2.5mm無(wú)縫鋼管，1.8mx1.6米布置。

2.2底板模板安裝

底板施工封頭模板主要采用竹膠板+方楞+鋼管拼裝而成，以便于止水的安裝。施工寬縫模板用型鋼焊制骨架，在骨架上拼裝建筑鋼模。鋼模板表面應(yīng)平整、光滑、無(wú)銹蝕，外表面應(yīng)涂刷防銹漆，制作時(shí)長(zhǎng)度和寬度偏差應(yīng)控制在±2mm以?xún)?nèi)，表面平整度偏差控制在2mm以?xún)?nèi)，連接孔眼位置偏差應(yīng)控制在1mm以?xún)?nèi)。底板模板采用18mm厚竹膠板，橫向支撐采用雙拼的Φ48鋼管，間距為35cm，豎向采用5*10cm木方作為圍囹，豎向圍囹間距為25cm，在橫向圍囹上橫向每隔80cm設(shè)置一個(gè)螺桿孔，用Φ12鋼筋跟底板主筋牢固焊接。

2.3底板砼澆筑

砼由拌和站統(tǒng)一集中拌制，砼拌制必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)合格的配合比進(jìn)行，砂石、水泥及外加劑都必須事先經(jīng)檢驗(yàn)合格，并計(jì)量準(zhǔn)確。砼拌和要攪拌均勻。自全部材料（包括水）裝入拌和機(jī)起，至開(kāi)始卸料時(shí)止，其連續(xù)攪拌的最短時(shí)間應(yīng)符合規(guī)定要求。砼攪拌完畢后，應(yīng)檢測(cè)拌和物的稠度，且應(yīng)在攪拌地點(diǎn)和澆筑地點(diǎn)分別取樣檢測(cè)，每一工作班對(duì)坍落度至少檢查2次，并應(yīng)作好記錄，混凝土塌落度要求為140mm-180mm， 試塊取樣頻率為200方/組，考慮到拆模時(shí)需要驗(yàn)證砼抗壓強(qiáng)度，需要另外增加2組同等條件養(yǎng)護(hù)試塊。

2.4閘室墻施工

根據(jù)本工程的特點(diǎn)，閘室墻采用兩次澆筑到頂?shù)氖┕し桨福旱谝淮螐牡装迕鏉仓哩?.63，詳見(jiàn)圖4.3.1;第二次從▽9.63澆筑到頂，詳見(jiàn)圖4

閘室墻施工工藝流程圖如下：

模板采用自制鋼模，組合建筑鋼模。自制模板用于臨水面，同時(shí)，為保證鐵爬梯和系船鉤預(yù)埋件位置準(zhǔn)確、固定可靠及砼面的平整光潔，這些位置也采用自制定型鋼模。詳細(xì)模板結(jié)構(gòu)尺寸及驗(yàn)算見(jiàn)閘室墻模板專(zhuān)項(xiàng)方案。

a、結(jié)構(gòu)

自制大面模板按墻面形狀分塊制作，采用螺栓連接組合拼裝，為提高模板的剛度及整體性，在模板的外側(cè)設(shè)橫向與豎向圍囹，在有鋼護(hù)木的位置模板留有缺口。預(yù)埋件鋼盒依照尺寸制成鋼板盒。

b、安裝

閘墻墻身直立段模板施工采用大模板與軌道龍門(mén)拼裝成的整體式移動(dòng)模板。模板組拼后吊裝在軌道龍門(mén)上，軌道龍門(mén)下部設(shè)牛腿承載鋼模自重、調(diào)整模板高度。在龍門(mén)豎向排架上安裝供立模、拆模專(zhuān)用裝置，可方便大模板的立模與脫模施工，提高工作效率。由于大部分節(jié)段的鋼護(hù)木、系船鉤等預(yù)埋件位置相同，所以此模板組拼完成后可連續(xù)地用于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段閘墻施工。

為了保證墻體砼面的接縫平順，在此段模板底口位置設(shè)一道拉桿螺栓與墻背模板對(duì)拉。模板其它位置除安裝套管與對(duì)拉螺絲外還可利用龍門(mén)以短方木及木楔加固模板。根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，大鋼模的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性完全能滿(mǎn)足施工要求。

為了防止墻后回填土?xí)r閘墻前傾，在立模板時(shí)擬將閘墻迎水面模板頂部后傾15mm。

閘室墻背面+6.3m一下采用磚模，且砼澆完成后不拆除，+6.13m以上采用組合建筑鋼模，由250×250cm的標(biāo)準(zhǔn)塊件拼制而成，豎向加強(qiáng)采用10#槽鋼，橫向加強(qiáng)采用6mm厚，80mm寬的鋼板。橫向圍囹仍采用10#槽鋼，豎向圍檁采用雙拼20#槽鋼，背水面與臨水面鋼模的圍囹位置相對(duì)應(yīng)。固定采用對(duì)拉螺栓。

澆筑倒角混凝土?xí)r側(cè)壓力較小，倒角段容易產(chǎn)生蜂窩、麻面及氣泡等砼通病現(xiàn)象。為了盡量減少以上混凝土表面缺陷及增強(qiáng)混凝土密實(shí)性，在閘室墻倒角模板中增加了透水模板布。

2.5止水、沉降縫施工

1、防滲止水

a、橡膠止水帶：

采購(gòu)的止水帶的規(guī)格、型號(hào)要同施工圖一致。止水帶拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、硬度等符合規(guī)范規(guī)定，接頭的連接方法采用冷粘接，粘接劑的技術(shù)性能及有關(guān)參數(shù)報(bào)工程師批準(zhǔn)后實(shí)施，止水帶安裝視施工部位的具體情況確定采取先裝還是后裝法，安裝誤差不大于20mm。砼澆筑時(shí)，振搗器不得觸及止水帶，嵌固止水帶的模板應(yīng)適當(dāng)推遲拆模。先裝法拆模后的裸露止水帶應(yīng)采取保護(hù)措施加以保護(hù)，以防損壞。

b、鍍鋅鐵皮止水：

鍍鋅鐵皮臨時(shí)止水在施工場(chǎng)內(nèi)加工，現(xiàn)場(chǎng)焊接連成一整體后待安裝，封底基礎(chǔ)土模開(kāi)挖成型后，測(cè)量好臨時(shí)止水的安裝位置，采用竹片樁支撐固定后澆筑封底砼，施工安裝必須確保沉降凹槽和封底結(jié)構(gòu)縫吻合。

c、銅片止水

水垂直采用Z-250止水，安裝時(shí)焊接鋼筋上下支撐固定止水銅片，砼澆筑時(shí)，振搗器不得觸及止水帶，嵌固止水帶的模板應(yīng)適當(dāng)推遲拆模。先裝法拆模后的裸露止水帶應(yīng)采取保護(hù)措施加以保護(hù)，以防損壞，止水銅片連接時(shí)不得釘孔連接。

2、沉降縫

沉降縫采用低發(fā)泡高壓聚乙烯板，施工時(shí)根據(jù)施工的具體情況再確定采用先貼法還是采用后貼法。先貼采用鐵釘固定在模板上，粘貼時(shí)，必須保持接觸面平整、垂直、緊貼。與止水接觸處必須正對(duì)止水凹槽，粘貼前，止水凹槽清理干凈，灌注瀝青，并保證密實(shí)，無(wú)空隙。

2.6墻后回填及排水施工

閘室墻砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，可以進(jìn)行墻后回填。墻后土方回填采用挖掘機(jī)配合1方自卸汽車(chē)運(yùn)土，履帶式推土機(jī)復(fù)整并碾壓密實(shí)，緊臨建筑物邊緣2m范圍內(nèi)回填以蛙式打夯機(jī)夯實(shí)為主，邊角等部位土方回填以手持式柴油打夯機(jī)夯實(shí)為主?；靥钋跋葘?duì)不同的回填土料分別進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，確定壓實(shí)的厚度、松鋪厚度、碾壓遍數(shù)及最佳含水量，成果報(bào)請(qǐng)批準(zhǔn)后進(jìn)行。閘室墻后回填土應(yīng)分層夯實(shí)，層厚不大于30cm，回填土的干容重不得小于15.3KN/m3，且壓實(shí)度不小于90%（輕型擊實(shí)）。

在鋪設(shè)Ф100mm軟式排水管前，回填土應(yīng)先回填至墻后排水管頂面處，夯實(shí)待土體穩(wěn)定后，再開(kāi)挖鋪設(shè)軟式排水管，施工時(shí)應(yīng)注意在墻身埋設(shè)掛鉤，以便將排水管固定在墻上，同時(shí)不得使用壓彎、壓折、壓裂的軟式排水管?？v向軟式排水管和橫向軟式排水管周?chē)辛庑未稚鞍？v橫向軟式排水管接頭時(shí)，小直徑的管子伸入大直徑管道內(nèi)，并用兩道土工布包扎。排水管施工完成后，再繼續(xù)進(jìn)行墻后回填土的工序。井筒為預(yù)制管節(jié)，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝，井筒墻后控制隨填土逐節(jié)安裝，井管周?chē)奶钔敛捎檬謩?dòng)打夯機(jī)夯實(shí)。安裝垂直度符合相關(guān)規(guī)范。

2.7胸墻施工

⑴模板制作：模板采用自制定型鋼模，基本結(jié)構(gòu)與閘室墻模板相同。胸墻臨水面模板底部需錨固在閘室墻最頂層的對(duì)拉螺栓上，其頂部則與背面模板使用拉桿螺栓及木質(zhì)內(nèi)支撐進(jìn)行對(duì)拉、調(diào)整、固定;背面模板底部由墻頂預(yù)埋鋼筋固定。

⑵鋼筋綁扎：鋼筋需在閘室墻內(nèi)預(yù)埋，施工時(shí)需對(duì)鋼筋除銹;

⑶砼澆筑：混凝土采用水平分層澆筑，由于擋浪板的斷面尺寸小，混凝土分層澆筑厚度宜控制在30cm左右，振搗要密實(shí)不離析，拆模后灑水養(yǎng)護(hù)砼。

2.8施工寬縫封鉸及二期砼

當(dāng)閘室墻墻身澆筑到頂，閘室墻沉降基本穩(wěn)定后，并滿(mǎn)足封鉸條件后，方可封鉸。封鉸條件：

（1）底板澆筑歷時(shí)大于90d;

（2）閘室墻沉降速率繪制沉降速率曲線(xiàn)。連續(xù)10天以后上晝夜平均沉降速率小于0.1mm;

（3）墻后回填土高度達(dá)到+9.33m

在同時(shí)滿(mǎn)足上述條件后，向監(jiān)理工程師提出申請(qǐng)，經(jīng)批準(zhǔn)后方可進(jìn)行封縫。

考慮到寬縫處鋼筋暴露時(shí)間較長(zhǎng)，需要刷涂防銹劑，封縫前應(yīng)首先對(duì)先澆混凝土面進(jìn)行鑿毛處理，澆筑前在結(jié)合面上涂刷一層水泥漿，封縫采用C30 微膨脹混凝土，混凝土澆筑、振搗方法同底板。

對(duì)于浮式系船柱等部位，為了滿(mǎn)足安裝精度要求，要根據(jù)圖紙的要求預(yù)留二期混凝土。二期混凝土在澆筑前，應(yīng)詳細(xì)檢查倉(cāng)內(nèi)，清理模板、鋼筋、預(yù)埋件、其他澆筑準(zhǔn)備工作等，并作記錄，報(bào)項(xiàng)目監(jiān)理檢查，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后方可進(jìn)行澆筑。與二期混凝土接觸的一期混凝土表面應(yīng)打毛、沖洗干凈，使兩者牢固結(jié)合。二期混凝土澆筑空間一般比較狹窄，卸料、平倉(cāng)、振搗都比較困難，施工中可采用適當(dāng)加大坍落度、減小混凝土骨料粒徑、采用軟軸式振搗器進(jìn)行振搗等措施。

2.9預(yù)埋件施工

閘室內(nèi)部預(yù)埋件主要包括浮式系船柱、系船鉤、鋼護(hù)木、甲種鐵爬梯等預(yù)埋件。

浮式系船柱：本工程采用150KN系船柱，閘室內(nèi)部每20米對(duì)稱(chēng)布置，共布置22個(gè)，浮式系船柱一期和二期砼接觸面范圍內(nèi)增設(shè)Φ16插筋，橫豎向間距為50cm，施工二期砼時(shí)專(zhuān)人負(fù)責(zé)系船柱預(yù)埋件安裝，避免漏裝錯(cuò)裝現(xiàn)象。

鋼護(hù)木：鋼護(hù)木沿閘室軸線(xiàn)方向每5米布置，其中與上下閘首相鄰處按2.5米布置，每根長(zhǎng)8.6m，其底標(biāo)高7.15m，頂標(biāo)高15.75m，外部鋼板與錨筋焊接后安裝固定，閘室墻外部鋼板采用噴鋅防腐處理，厚度為0.14～0.2mm。

閘室中除含有附屬結(jié)構(gòu)中的系船鉤、鐵爬梯、鋼護(hù)木外，還包括因施工需要而設(shè)置的預(yù)埋件，預(yù)埋件的施工需按以下要求施工：

1、每一個(gè)砼構(gòu)件施工前需詳細(xì)統(tǒng)計(jì)該構(gòu)件內(nèi)的預(yù)埋件種類(lèi)及數(shù)量并全部制作成形。

2、預(yù)埋件的安裝作為一個(gè)施工程序與其它工序并行考慮安排施工。

3、預(yù)埋件的位置采取精確的放樣方法確定。對(duì)裝配精度要求較高的預(yù)埋件，放大樣制作定型樣模，隨預(yù)埋件一起安裝埋設(shè)，以保證位置準(zhǔn)確。焊接及預(yù)埋需符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范。

4、預(yù)埋件安裝完成后要全面檢查位置、數(shù)量以及固定的可靠性等。

2.10沉降觀測(cè)

1、設(shè)立沉降觀測(cè)點(diǎn)

在澆筑底板時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在閘室墻澆筑到頂時(shí)移至墻頂。沉陷釘布置在每結(jié)構(gòu)段的兩端（墻頂，邊底板、中底板均需布設(shè)），其中每段底板設(shè)置8枚沉降觀測(cè)釘，閘室墻4枚。

2、在閘室澆筑底板砼后就開(kāi)始沉降觀測(cè)，在每澆筑一次砼或每增加一級(jí)荷載后，觀測(cè)一次并作記錄和繪制圖表工作。在沉降速率較大時(shí)，應(yīng)增加觀測(cè)密度，一般每周不少于2～3次。

在相鄰兩級(jí)加載間，定期觀測(cè)，每周觀測(cè)兩次并作好記錄。

3、變形觀測(cè)按下列要求實(shí)施，減少偶然誤差，確保精度。

a、采用相同的觀測(cè)路線(xiàn)和觀測(cè)方法;

b、使用水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)尺;

c、固定觀測(cè)人員

d、在基本相同的環(huán)境和條件下工作。

4、沉降觀測(cè)網(wǎng)的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)選在遠(yuǎn)離受基坑降水有影響處，并與控制網(wǎng)高程相校核。

5、觀測(cè)等級(jí)及成果處理

沉降觀測(cè)網(wǎng)等級(jí)為三級(jí)，對(duì)每次觀測(cè)的成果進(jìn)行校核，符合限差要求后報(bào)監(jiān)理工程師。

6、詳細(xì)的沉降觀測(cè)措施及方法見(jiàn)沉降觀測(cè)專(zhuān)項(xiàng)方案。

3. 結(jié)語(yǔ)

由于閘室主體的特殊性，其主體施工對(duì)施工工藝及質(zhì)量要求比較高，在施工過(guò)程中，要不斷的根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際，完善施工方案，優(yōu)化施工技術(shù)，提高施工工藝，從而確保施工質(zhì)量，確保閘室的可靠性與穩(wěn)定性。

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