杭埠河倒虹吸工程施工技術(shù)

歐陽水芽，趙 晨，李 明，薛海龍，王受福

（中國葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北宜昌430002）

1 概述

杭埠河倒虹吸箱涵是引水工程的大型穿河建筑之一，是引江濟(jì)巢工程的起始工程。結(jié)構(gòu)總長415m，分為28段，共10孔，每孔5.5m×4.5m。倒虹吸設(shè)計的輸水總流量為300m3/s。倒虹吸管的主體在箱形涵洞結(jié)構(gòu)設(shè)結(jié)構(gòu)縫分為三部分，分成三個孔或四個孔一部分。每節(jié)段長為15m，箱涵總寬度為66.0m，高度為8.1m，底、頂板混凝土厚度為0.8～1.2m，側(cè)壁和中壁厚度為0.6～1.2m。根據(jù)工程的具體情況，施工現(xiàn)場選擇了截滲混凝土墻、深井降水，一部多孔施工鋼筋臺車，鋼模臺車合作施工，采用直螺紋套筒連接，可靠的施工技術(shù)和溫度控制，不僅保證了工程的合理施工質(zhì)量，加快了工程進(jìn)度，而且產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 倒虹吸工程建設(shè)的特點

1）倒虹吸工程施工深基坑地下水處理是工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。杭埠河倒虹吸箱涵段基礎(chǔ)位于中細(xì)砂⑤2層，陡坡段位于重粉質(zhì)壤土的⑤層和輕粉質(zhì)的⑤1層。⑤1和⑤2層具有很強(qiáng)的透水性，不利于穩(wěn)定的滲流。⑤1層輕粉質(zhì)土，⑤2層中細(xì)砂層，承壓水水頭高度為8～9m，頂部高程一般為-2.17～3.19m。根據(jù)水土平衡基本原理的計算，當(dāng)基坑挖至高程達(dá)1.04m時，達(dá)到極限平衡。但是，基坑開挖至極限平衡面，容易引起深基坑涌水。因此，該標(biāo)段施工的關(guān)鍵和難點是倒虹吸基坑的邊坡穩(wěn)定性問題，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是地下水處理。

2）杭埠河倒虹吸工程的建設(shè)項目多，建設(shè)工期短。杭埠河倒虹吸的建設(shè)項目包括倒虹吸隧洞，進(jìn)口、出口閘室段等。根據(jù)施工總體要求，杭埠河倒虹吸應(yīng)在16個月內(nèi)完工。施工內(nèi)容包括深基坑防滲墻施工，深基坑降排水，開挖基坑，基底換填土，倒虹吸管，混凝土建設(shè)，金屬結(jié)構(gòu)及電氣設(shè)備安裝等，該項目的建設(shè)時間短，建設(shè)項目多，建設(shè)強(qiáng)度高。如何確保在杭埠河倒虹吸工程施工按時完成是該項目的關(guān)鍵點。

3）倒虹吸管混凝土跨度大，施工質(zhì)量要求高。倒虹吸管混凝土跨度大，橫向跨度長64m，縱向長415m，該項目明確提出了對混凝土外觀的規(guī)范和嚴(yán)格要求。因此，工程施工質(zhì)量控制是關(guān)鍵點。

3 工程建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

1）使用防滲墻和深井進(jìn)行降水，降低地下水水位，為開挖基坑創(chuàng)造條件。杭埠河倒虹吸的箱涵段基礎(chǔ)座落在強(qiáng)透水的中細(xì)砂層中，地下水具有量大、水頭高的特點，要確保深基坑挖掘中不受地下水影響，確保深基礎(chǔ)邊坡的穩(wěn)定性。

在倒虹吸箱涵深基坑周圍設(shè)置C15混凝土防滲墻圍護(hù)控制地下水方案：將防滲墻布置在深基坑周圍，墻體厚度為0.3m，防滲墻遠(yuǎn)離倒虹吸箱兩側(cè)邊界線不少于30m，墻底進(jìn)入⑥層2.0m，墻頂高程為-1.45～3.5m。防滲墻頂部的空槽部分采用回填粘性土，以避免在施工期間倒塌。

在防滲墻圍護(hù)范圍內(nèi)，布置深水降水井，降排深基坑⑤2施工期積水、滲水和地表匯集水。排水井距倒虹吸箱涵兩側(cè)的邊界線不少于20m，井距為15～25m。每排有22口井，兩排有44口井。選用鋼管內(nèi)徑為360mm，單井深度為20m。鋼制花管內(nèi)徑為360mm，長12m。離心水泵使用7.5kW潛水排污泵，泵升程為25m。主排水管由內(nèi)徑為360mm的鋼管制成。

2）采用鋼筋臺車和直螺紋套筒連接技術(shù)，以加快鋼筋施工強(qiáng)度。倒虹吸底部混凝土施工后，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計規(guī)定后，即可進(jìn)行倒虹吸管側(cè)拱和頂拱工程的施工。用人力將鋼筋臺車移至倒虹吸箱涵的底部，臺車移位至施工部位，由測量工程師進(jìn)行鋼筋布設(shè)位置及高程的放樣，并用鋼筋臺車進(jìn)行鋼筋安裝和連接。

在鋼筋制作工廠進(jìn)行鋼筋的生產(chǎn)和加工，然后使用平板車運輸，25t起重機(jī)或人工裝卸至現(xiàn)場。根據(jù)設(shè)計圖，測量并標(biāo)識參考點，例如中心線和高程；然后根據(jù)參考點安裝橫梁主筋，并在正確驗證橫梁主筋后，將分布筋鋪展在建筑物橫梁上。

對于φ16mm以上的鋼筋連接，使用直螺紋套筒進(jìn)行連接。在鋼筋加工廠進(jìn)行鋼筋直螺紋加工后運到現(xiàn)場，用扭矩扳手或管扳手?jǐn)Q緊直螺紋接頭的連接，用套筒將鋼筋兩側(cè)的螺紋接頭彼此擰緊。連接完成后，檢查套筒的兩側(cè)外露不得有1個扣以上的螺紋孔。大中型倒虹吸工程采用鋼筋臺車與直螺紋套筒連接的技術(shù)，加快了鋼筋的制安施工進(jìn)度。

3）大中型倒虹吸采用分聯(lián)多孔結(jié)構(gòu)鋼模臺車的聯(lián)合施工，以確?；炷潦┕べ|(zhì)量。杭埠河倒虹吸混凝土箱涵全長415.0m，共28個段，有10個涵洞。每孔過流尺寸為5.5m×4.5m（寬×高），總寬度為64.04m。由于涵洞混凝土用量大，且工程施工的強(qiáng)度高，因此考慮到合同工期的順利進(jìn)展，選擇多孔鋼模臺車聯(lián)合施工，大大縮短模板的支撐和拆卸時間，混凝土施工得到了加速，確保了混凝土的質(zhì)量。針對杭埠河倒虹吸工程的特點，制造了多孔結(jié)構(gòu)的鋼模臺車，優(yōu)化了鋼模臺車的結(jié)構(gòu)，以減輕臺車的凈重，控制成本，提高工程建設(shè)的效率。

倒虹吸由結(jié)構(gòu)分成三部分，左右部分為3孔，中間4孔，設(shè)3或4臺鋼模臺車同時用于工程施工。鋼模臺車有實際操作靈活，方便，易于移動，整體彎曲剛度好且不易變形的特點。在鋼模臺車的底部設(shè)置了行走結(jié)構(gòu)，并使用人力牽引設(shè)備作為臺車前進(jìn)的驅(qū)動力。與傳統(tǒng)的鋼模臺車相比，該項目中的鋼模臺車移動更為方便，支模快速結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，鋼模板車具有足夠的抗彎剛度和抗壓強(qiáng)度。通過可調(diào)絲杠在支撐點的作用，它可以承受混凝土強(qiáng)大的垂直和橫向工作壓力，這樣可以節(jié)省大量模板。倒虹吸工程中使用鋼模臺車提高了施工質(zhì)量、效率和安全性，提高了經(jīng)濟(jì)效益，非常值得在同類項目中推廣應(yīng)用。大型鋼模臺車使用具有緊密節(jié)理的塊狀建筑模板，澆筑形成的混凝土光滑、美觀，可以很好地防止混凝土表面節(jié)理和跳動情況。與常規(guī)的散裝模板相比，鋼模臺車的每個施工周期可節(jié)省20%～30%，加快了項目進(jìn)度。

4）選擇合理的大跨度倒虹吸混凝土入倉方式，加快施工進(jìn)度。倒虹吸混凝土箱涵跨度大，混凝土工程的施工入倉方式是施工中的難點問題。

根據(jù)大跨度倒虹吸涵管結(jié)構(gòu)，經(jīng)過比選，選擇一臺18m長的混凝土布料桿和混凝土輸送泵、一臺混凝土泵車（SY5502THB58E）進(jìn)入倉。合理解決大型大跨度倒虹吸澆筑混凝土入倉的困難，對提高工程建設(shè)的效率，減輕勞動強(qiáng)度起著關(guān)鍵作用。這種布機(jī)的設(shè)計方案是有效的，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，并選擇了360°全轉(zhuǎn)臂平臺織物結(jié)構(gòu)。整個設(shè)備的實際操作簡單，旋轉(zhuǎn)靈活，具有高效、環(huán)保節(jié)能、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、使用方便的特點。根據(jù)科學(xué)研究選擇泵配套設(shè)施，采用大跨度的布桿和加長挖掘機(jī)的混凝土泵車，將混凝土澆筑到倉庫中，從而改善了工程進(jìn)度，減少了人力的使用，節(jié)約了建設(shè)成本。

5）倒虹吸混凝土采取有效的溫度控制和防裂縫措施，以提高混凝土質(zhì)量。該項目位于江準(zhǔn)中河準(zhǔn)邊界的南端。多年平均溫度為15～16℃，最高極限溫度為40.6℃，最低極限溫度為-15.6℃?；炷恋臏囟瓤刂坪头懒芽p是該項目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

高溫季節(jié)溫控防裂措施：

①降低混凝土中水泥的用量、高摻粉煤灰、添加優(yōu)質(zhì)的外加劑和減水劑，以減少混凝土中水化熱量。

②適度堆高骨料的堆存，在施工過程中應(yīng)盡可能從底部裝載骨料。采用鋼骨架遮陽棚防曬。

③在攪拌樓內(nèi)用地表水?dāng)嚢?，必要時加冰攪拌，控制混凝土出口溫度。

④混凝土車輛采取必要的隔熱和遮光措施；加快混凝土進(jìn)入倉庫的速度，減少混凝土運輸和暴露的時間。

⑤混凝土澆筑的時間應(yīng)盡可能安排在早晨、傍晚或雨天，在倉庫表面噴水霧以降低倉庫表面周圍的平均溫度。

⑥使用高效低堿的混合物。使用減水劑時，該項目混凝土有對硫酸鹽的抗腐蝕要求和對堿集料的抑制要求。

冬季溫度控制措施：

①安排專職人員收集氣候資料，及時掌握天氣變化情況，并提前做好各種準(zhǔn)備，以防發(fā)生意外。

②冬季來臨前，對當(dāng)年澆筑的混凝土進(jìn)行外覆蓋保溫。

③骨料倉搭設(shè)暖棚遮蓋防凍，拌和樓采用加熱水拌和混凝土。

④混凝土采用混合運輸工具運輸，外包防凍保溫棉被。

⑤在倉庫內(nèi)設(shè)置隔熱棚，覆蓋所有倉表面。

4 結(jié)語

在杭埠河倒虹吸施工中，根據(jù)深井降排水、防滲墻的選擇情況，采用一單元三孔或一單元四孔鋼筋臺車、鋼模臺車協(xié)調(diào)工程施工，直螺紋套筒可靠的施工技術(shù)、混凝土溫度控制和防裂縫措施，可確保施工質(zhì)量，生產(chǎn)安全，安全文明的施工以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)，并有助于完成引江濟(jì)淮工程的施工。