沙河渡槽預(yù)制架設(shè)方案及現(xiàn)澆腳手架方案比較

□ 戴 毓 □ 曾令昭 □ 熊 燕

（1南水北調(diào)中線建管局河南直管建管局 2河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

0 引言

南水北調(diào)工程作為舉世矚目的世紀(jì)工程，受到了全國人民的關(guān)注，建管及設(shè)計單位均做足充分準(zhǔn)備為了更快更好的完成工程建設(shè)。所以針對各種施工方案進(jìn)行全面的比較和選擇。

1 沙河渡槽預(yù)制架設(shè)方案及現(xiàn)澆腳手架方案概述

沙河渡槽預(yù)制架設(shè)方案的預(yù)制場總體上按制槽區(qū)、存槽區(qū)、提升區(qū)、混凝土生產(chǎn)區(qū)和辦公生活區(qū)5大塊進(jìn)行場地布置。其中渡槽預(yù)制、存放槽場地總占地面積約4.06hm2,拌和站占地1.56hm2,生活區(qū)占地0.95hm2,提升區(qū)占地0.16hm2，共計占地67.27hm2。渡槽預(yù)制架設(shè)的施工方案需要三種特種機械設(shè)備以滿足渡槽的吊裝、運輸和架設(shè)需要，兩個槽場共用一套設(shè)備。該三種特種機械設(shè)備分別是2臺跨墩650t門式起重機（提槽機）、1200t輪軌式運槽車和1200t架槽機。架槽時，先從存槽臺座區(qū)用提槽機直接起吊渡槽，吊運安裝到右線前2跨橋墩上。然后利用提槽機在已安裝好的2跨渡槽上拼裝架槽機和輪軌式運槽車。渡槽在提升站處用提槽機吊移到運槽機上，運槽機馱運至右線第二跨架槽機腹內(nèi)，架槽機吊裝右線第三跨2片渡槽。完成后，運槽臺車驅(qū)動架槽機走行直至過孔到位，繼續(xù)架設(shè)前跨渡槽。右線跨渡槽全部架設(shè)完后，運槽車和架槽機退回到2#墩附近；提升站提槽機架設(shè)左線前兩跨渡槽，并在架設(shè)好的渡槽上安裝架槽機和運槽機走形軌道；提槽機先后將右側(cè)渡槽上的架槽機和運槽機倒裝到左側(cè)前兩跨內(nèi)；按照架設(shè)右線渡槽的施工方法架設(shè)左線渡槽；完成沙河渡槽架設(shè)任務(wù)后，整套設(shè)備倒用到大郎河制槽場。

現(xiàn)澆腳手架施工方案主要采用扣件式鋼腳手架（或采取碗扣式腳手架），做梁式渡槽的現(xiàn)澆支架同時采用人工振搗，混凝土輸送泵輸送的方法施工。在施工中要注意防止堵塞預(yù)應(yīng)力孔道。U型渡槽底模用竹膠?；虼箐撃＃虏堪雸A弧的外、內(nèi)?？捎枚ㄖ其撃＃喜恐眽Χ慰刹捎媒M合鋼模板內(nèi)襯竹膠板做模板，或用大鋼模板。槽型渡槽采用大的鋼?；蜾摽蛑衲z模均可?；炷翝仓謨纱芜M(jìn)行，U型渡槽先澆圓弧下部的4m左右，槽型渡槽先澆至底板以上至少1m以上。下部底板部分必須一次澆筑完，上部側(cè)墻可各自分開來澆，但單個墻身必須一次澆筑完成。

2 沙河渡槽預(yù)制架設(shè)方案總體施工順序

總體施工順序:承臺、墩身施工→地基處理→制槽、存槽臺座施工→提槽機安裝→吊裝已綁扎好的整體式鋼筋入胎膜→澆筑、養(yǎng)護渡槽→張拉預(yù)應(yīng)力筋→吊起存槽→提槽機架設(shè)0～2#右線兩跨四片渡槽→安裝架槽機和運槽臺車→依次架設(shè)右線第3跨～47跨渡槽→提槽機架設(shè)0～2#左線兩跨四片渡槽→架槽機倒放在左線1～3#墩上→同右線架渡槽步驟架設(shè)左線渡槽→倒用到大郎河制槽→附屬工程施工→工程應(yīng)收。

3 現(xiàn)澆腳手架施工方案施工順序及施工要點

處理現(xiàn)澆支架場地→支立支架→預(yù)壓支架→支立底模、外側(cè)圓弧?！壴鷪A弧及底板鋼筋、預(yù)埋管→支圓弧內(nèi)?！鷿沧⒒炷痢B(yǎng)生→綁扎直邊墻及頂肋鋼筋→支立側(cè)墻模→澆注混凝土→養(yǎng)生→張拉→拆除模板和支架。

處理現(xiàn)澆場地包括:挖除表層承載力小的砂土，或輕壤土，深度1～2m，視土質(zhì)情況定厚度，最好在地下水之上，可利用冬季枯水季節(jié)施工，地下水視情況決定是否抽排。然后碾壓原質(zhì)土層，再換填粘土（或（有水時）換填開挖的碎石料或級配好的砂礫石混合料），分層碾壓，達(dá)到設(shè)計地基承載力要求。換填高度可以根據(jù)腳手架或設(shè)計要求加高，所有的基礎(chǔ)必須平整，平整度＋5cm內(nèi)，然后表層打10cm的厚的C10混凝土墊層?；靥钔粒o水時最好）還可采用2:8灰土分層夯實，密實度采用環(huán)刀取樣進(jìn)行試驗，并在四周距腳手架外立桿50cm以外處設(shè)一淺排水溝。地基處理寬度為至少21m；處理長度為40m。處理完畢的地基承載力≥242kPa。

4 渡槽預(yù)制、架設(shè)方案預(yù)應(yīng)力張拉及混凝土預(yù)制的施工要點

4.1 預(yù)應(yīng)力張拉施工要點

在渡槽進(jìn)行初張拉后移出內(nèi)模，渡槽內(nèi)模移出時的混凝土強度，要達(dá)到設(shè)計強度的60%以上；槽體混凝土芯部與表層、體內(nèi)與體外、表層與環(huán)境溫差均≤15℃；且能保證棱角完整時方可進(jìn)行拆模工作。另外，氣溫急劇變化時不得拆模，預(yù)施應(yīng)力按預(yù)張拉、初張拉和終張拉3個階段進(jìn)行。生產(chǎn)初期，應(yīng)至少對兩孔渡槽進(jìn)行管道摩阻、喇叭口摩阻等預(yù)應(yīng)力瞬時損失進(jìn)行測試，以保證施加預(yù)應(yīng)力準(zhǔn)確。張拉預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，采用應(yīng)力應(yīng)變雙控制。預(yù)施應(yīng)力值以油壓表讀數(shù)為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長值進(jìn)行校核。張拉程序為:0→初應(yīng)力（0.20бcon）→бcon持荷5min。為避免槽體混凝土收縮開裂，預(yù)制槽應(yīng)帶模預(yù)張拉，預(yù)張拉時，模板應(yīng)松開，不應(yīng)對槽體壓縮造成阻礙，張拉數(shù)量及張拉力值應(yīng)符合設(shè)計要求。預(yù)應(yīng)力束張拉前，應(yīng)清除管道內(nèi)的雜物及積水。初張拉應(yīng)在槽體混凝土強度達(dá)到設(shè)計值80%后進(jìn)行。初張拉后，槽體方可吊離臺位。終張拉應(yīng)在槽體混凝土強度及彈性模量達(dá)到設(shè)計值后、齡期≥10d時進(jìn)行，張拉時以預(yù)施力值為主，以預(yù)應(yīng)力筋伸長值作校核。預(yù)施力應(yīng)采用兩端同步對稱張拉，并符合設(shè)計張拉順序。在整個張拉過程中，嚴(yán)密注意鋼絞線斷絲及錨具滑絲情況，全槽斷絲及滑絲數(shù)量不應(yīng)超過預(yù)應(yīng)力鋼絲總數(shù)的0.50%，并不應(yīng)處于槽的同一側(cè)，且一束內(nèi)斷絲不得超過一絲。預(yù)制槽終張拉后應(yīng)實測槽體彈性上拱，實測上拱值≤1.05倍設(shè)計計算值,張拉完畢24h后復(fù)查，確認(rèn)無新滑斷絲即可進(jìn)行鋼絞線的切割。

4.2 混凝土預(yù)制施工要點

澆筑渡槽用的混凝土必須滿足抗凍融、抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、抗裂性、抗鋼筋銹蝕和抗堿－骨料反應(yīng)的耐久性等要求。槽體混凝土灌筑應(yīng)采用混凝土運輸車運送，混凝土輸送泵＋混凝土泵車泵送混凝土入模。用快速、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠的澆筑方式一次澆筑成型,每片槽的澆筑時間≤8h或不超過混凝土的初凝時間。槽體混凝土灌注完畢后，應(yīng)進(jìn)行自然養(yǎng)護或蒸汽養(yǎng)護,當(dāng)環(huán)境相對濕度<60%時，自然養(yǎng)護≥28d；相對濕度在60%以上時，自然養(yǎng)護≥14d。同時，對渡槽養(yǎng)護的混凝土試件進(jìn)行灑水養(yǎng)護，使試件強度與槽體混凝土強度同步增長。當(dāng)環(huán)境氣溫低于5℃時，槽體表面噴涂養(yǎng)護劑，采取保溫保濕措施進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護。

5 現(xiàn)澆腳手架施工方案

5.1 現(xiàn)澆腳手架施工方案中的模板支撐架施工方法

腳手架搭設(shè)的工藝流程為:場地平整、夯實→基礎(chǔ)承載力實驗、材料配備→定位設(shè)置通長腳手板、底座→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿（擱柵）→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護欄桿→扎安全網(wǎng)。

支立支架:采用扣件式鋼管支架。一般要求按設(shè)計計算結(jié)果進(jìn)行搭設(shè)場地的平整、夯實等地基處理，確保立桿有穩(wěn)固可靠的基地。然后按構(gòu)架設(shè)計的立桿間距進(jìn)行放線定位，鋪設(shè)斷面為200mm×60mm（≥60mm厚）墊板（塊）和安放立桿底座，并確保位置準(zhǔn)確、鋪放平穩(wěn)，不得懸空。支立支架要進(jìn)行預(yù)壓重，消除非彈性變形。

為保證架桿的整體穩(wěn)定，立桿間距橫間保持一致，一般均為50cm，可依結(jié)構(gòu)在允許范圍內(nèi)調(diào)整，如槽型槽下有橫肋梁調(diào)為49cm，橫桿層距120cm，縱橫向分別布置。最頂層橫桿距立桿頂<20cm。剪刀撐沿線路方向每6跨在橫截面上設(shè)置一道，剪刀撐與地面呈45～60°角。因構(gòu)造本身荷載差異較大，立桿間距可作適當(dāng)調(diào)整。特別是縱向沿渡槽槽墻、肋梁線下2m范圍調(diào)小立桿間距，經(jīng)計算為40，36，30cm。采用立桿頂上加托方式支撐。U型渡槽支架按設(shè)計加預(yù)拱度后，底鋼模直接搭設(shè)，圓弧及側(cè)模支撐可將支架向上架設(shè)或與底模做成同一平臺，看側(cè)模板設(shè)計而定。槽型渡槽按底部有肋梁情況調(diào)整安裝支架,也需計算設(shè)置預(yù)拱度，渡槽側(cè)墻部位下的支架立桿可加密。支架及底模搭好后，要按設(shè)計荷載的110%進(jìn)行預(yù)壓，可采用裝沙袋加壓方法。用棕繩編織成大網(wǎng)，將砂袋網(wǎng)住，由吊車吊裝至預(yù)壓區(qū)進(jìn)行預(yù)區(qū);注意砂袋放置應(yīng)均勻，在預(yù)壓過程中，設(shè)專人檢查支架、模板的穩(wěn)固情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有松動、變形、移位時，應(yīng)立即記錄發(fā)生變形的位置及大小等。預(yù)壓完成后，要對支架的標(biāo)高及模板的尺寸等進(jìn)行復(fù)核，對發(fā)生松動、變形、移位等情況的地方及時處理，完全合格后，方可進(jìn)行鋼筋的綁扎等下一步工作。支撐架及模板安拆及預(yù)壓均需要35t以上大噸位的吊車,當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計標(biāo)號的30%以上，可拆除邊墻側(cè)模，達(dá)到設(shè)計標(biāo)號的70%以上時，可拆除底模外的各種模板。

5.2 現(xiàn)澆腳手架施工方案中混凝土的施工方法

混凝土施工采取泵送，在混凝土澆注前對各種機具設(shè)備進(jìn)行試運行，防止發(fā)生障礙,依據(jù)澆注順序布置好振搗設(shè)備，準(zhǔn)備好備用機械、動力,并會同監(jiān)理部門對支架、模板、鋼筋、預(yù)留管道和預(yù)埋件進(jìn)行檢查?；炷翝沧⑼瓿珊筮M(jìn)行養(yǎng)護，促使混凝土硬化，防止混凝土開裂，防止混凝土受雨淋、日曬、受凍、荷載的振動和沖擊，夏季和干燥氣候季節(jié)進(jìn)行濕治養(yǎng)護，或者采用加溫和保溫養(yǎng)護。

6 沙河渡槽預(yù)制架設(shè)及現(xiàn)澆方案比較

6.1 沙河渡槽預(yù)制架設(shè)施工方案優(yōu)點

架槽機作業(yè)面主要在槽墩的頂部，不受河灘軟弱地基或水中環(huán)境影響，施工與渡槽結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，渡槽及薄殼梁結(jié)構(gòu)無任何特殊要求。構(gòu)件施工質(zhì)量有保證，預(yù)應(yīng)力張拉方便；提梁機、門式架梁機、輪軌式運梁車等運輸?shù)趿涸O(shè)備均通過機構(gòu)設(shè)置形成三點受力，避免了渡槽偏載及受扭的可能，使渡槽在起落及運輸過程中的穩(wěn)定性和安全性得到了保證。同時施工場地大，可以大面積鋪開施工；預(yù)制渡槽采用工廠標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，渡槽的質(zhì)量有可靠的保證，預(yù)制廠喂槽采用墩頂同位排隊橫移工藝，節(jié)省大型提升站設(shè)備，降低工程成本。架槽機施工速度快，不控制工期，架槽機的下導(dǎo)梁、龍門吊及運梁車的走行輪組采用拆裝式結(jié)構(gòu)，渡槽工程施工完畢后可以重新組合，使用在其他工程施工設(shè)備上重復(fù)利用率高，節(jié)約社會資源，具有綜合的社會效益。

6.2 沙河渡槽預(yù)制架設(shè)施工方法缺點

吊裝困難；變形縫處紫銅片止水片安裝困難；機械成本較高，需要占用較大的場地。

6.3 現(xiàn)澆腳手架施工優(yōu)點

經(jīng)濟實用、加工簡單，一次投入費用較低；精心設(shè)計腳手架幾何尺寸，可以提高鋼管周轉(zhuǎn)使用率，則材料用量也可得到較大程度的節(jié)約；另外腳手架裝拆方便，搭設(shè)靈活，可適用各種平面或者立面的地基。

6.4 現(xiàn)澆腳手架施工方案缺點

對地基情況要求比較高，要求地基狀況良好；另外扣件易丟失，節(jié)點處桿件為偏心連接，靠抗滑力傳遞荷載和內(nèi)力，因而降低了承載能力；扣件節(jié)點連接質(zhì)量受腳手架扣件本事質(zhì)量和工人操作的影響顯著。

7 結(jié)論

對于沙河渡槽的施工方案選擇問題，要從技術(shù)先進(jìn)性、安全可靠性、場地適應(yīng)性、施工進(jìn)度及經(jīng)濟效益分析等五方面進(jìn)行綜合考慮。從技術(shù)先進(jìn)性方面來說現(xiàn)澆腳手架施工時需大量輔助機械和操作工人，材料用量大；預(yù)制架設(shè)施工方案是采用機械化整套設(shè)備來完成渡槽的施工的，機械化程度高，減少了輔助人工操作，代表著現(xiàn)代施工行業(yè)的發(fā)展方向。從安全可靠性來看，現(xiàn)澆腳手架施工方案為線性多點作業(yè)，工序繁雜，施工質(zhì)量不易保證，而預(yù)制架設(shè)施工方案采用標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程，不受河灘軟弱地基或水中環(huán)境或人為因素影響，施工質(zhì)量有很好的保障。從場地適應(yīng)性來說，現(xiàn)澆腳手架施工方案受地形、地質(zhì)、水流及交通條件制約，場地的適應(yīng)性差，而預(yù)制架設(shè)施工方案預(yù)制場的布置可以根據(jù)環(huán)境調(diào)整，主要作業(yè)面在渡槽墩臺的頂部，不受地基或汛期等地理環(huán)境影響，場地的適應(yīng)性較好。從施工進(jìn)度方面來說，現(xiàn)澆腳手架施工方案完全需要在現(xiàn)場操作，施工工序多，速度慢，施工周期長，而預(yù)制架設(shè)施工方案施工速度快，可以達(dá)到每天數(shù)孔的架設(shè)速度，工期基本上不受施工現(xiàn)場環(huán)境的制約。

綜上所述，建議作為“十五”期間國家戰(zhàn)略性的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的南水北調(diào)中線工程沙河渡槽工程采用預(yù)制架設(shè)的施工方案。