箱涵逆作法施工技術(shù)在溪源泄洪洞工程中的應(yīng)用分析

林國強

(福建省江海工程管理有限公司，福建 福州 350003)

1 工程概況

福州地區(qū)大學(xué)新校區(qū)防洪排澇體系新建溪源泄洪洞線路全長7.396 km，主要工程內(nèi)容包括區(qū)段范圍內(nèi)的進水口、隧洞段、淺埋式鋼管段和出水建筑物等。進水口位于溪源水庫大壩左岸上游約300 m，出水建筑物位于竹岐蘇洋村附近，溪源泄洪洞的工程任務(wù)是排洪。泄洪洞設(shè)計流量310 m3/s，最大靜水頭106.72 m。洞式進水口前布置明渠段，泄洪洞隧洞段水平長約6572.6 m，斷面為圓形，內(nèi)徑6.6 m，襯砌鋼筋混凝土厚0.35 m；淺埋式鋼管段水平長約510.5 m，內(nèi)徑6.0 m，鋼襯厚0.026 m，回填混凝土厚1.0 m；出口工作閘室段水平長28 m，泄洪洞總水平長7111.1 m。在進水口下游約100 m隧洞處布置事故檢修閘門井，平板閘門孔口尺寸6 m×6 m；在出口工作閘室段布置工作弧形門，孔口尺寸4.20 m×5.35 m，后接出口挑流泄槽，下游為消力池及與閩江連接的明渠段；在隧洞段出口附近布置4 m×4 m的檢修井，檢修井中布置抽水泵、控制閥及進人孔；在泄洪洞出口附近布置管理樓和連接道路等,箱涵從西棟安置房中間過道下方穿過，為不影響交房，箱涵應(yīng)提前做好覆土[1-3]。

2 箱涵逆作法施工技術(shù)應(yīng)用

2.1 箱涵逆作法施工流程

開挖至箱涵頂板并將頂板以上的支撐系統(tǒng)完成→頂板的位置放樣→頂板與地連墻接角面鑿毛→鉆孔→整理頂板底面場地→植筋→頂板鋼筋制安→模板制安→驗倉→澆筑并預(yù)留出通往側(cè)墻的喂料口→養(yǎng)護及進入下一循環(huán)→所有頂板完成→從箱涵口由外而入一期開挖→箱涵一期底板施工→箱涵側(cè)墻施工→箱涵頂部覆土→箱涵內(nèi)二期實施短進尺開挖→箱涵內(nèi)實施二期底板及側(cè)墻→不斷循環(huán)至箱涵結(jié)構(gòu)工程全部完成。

2.2 箱涵逆作法施工關(guān)鍵要點

逆作法的目的是提前完成箱涵頂部結(jié)構(gòu)，為箱涵頂部覆土創(chuàng)造條件，實在是為了確保安置房交房才提出的工法，關(guān)鍵的要點如下：

(1)對頂板植筋進行驗算是否滿足要求[4]。

(2)箱涵內(nèi)部開挖應(yīng)分成二期：①一期開挖因為箱涵頂板上部無覆土，初期可采取由外而內(nèi)先實施底板再實施側(cè)墻的方式，通過嘗試性開挖并加大安全監(jiān)測頻次，如嘗試過程中通過安全監(jiān)測體系反映的數(shù)據(jù)判定結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，視實情可采取增加臨時支撐直接開挖到適當(dāng)?shù)臉短?利用箱涵底部的CFG樁及旋噴樁形成樁群對地連墻形成的約束力)，從該樁號由內(nèi)而外實施底板及側(cè)墻工程，這樣可進一步加快進度；②箱涵內(nèi)部二期開挖由于安置房要求移交而不得不實施箱涵頂部覆土，二期開挖及結(jié)構(gòu)施工均只能采取短進尺結(jié)合臨時支撐的方式實施。

2.3 頂板擬采用的植筋方案

(1)錨固部位的原構(gòu)件混凝土不得有局部缺陷。若有局部缺陷，應(yīng)先進行補強或加固處理后再植筋；植筋前應(yīng)對原混凝土面層鑿毛、清理，植筋鋼筋除銹，并對鋼筋和鉆孔用丙酮清洗。

(2)確保植筋用的鋼筋質(zhì)量和規(guī)格符合要求，植筋的直徑采用28 mm(HRB400鋼筋)，對應(yīng)鉆孔直徑為35 mm，間距為200 mm，分上下兩排，植筋入地連墻深度為750 mm；為保證植筋與箱涵頂板下部和上部鋼筋(即5號和6號鋼筋)焊接時接頭錯開，植筋外露部分可取長度750 mm和1050 mm，對應(yīng)植筋總長度為1.5 m和1.8 m，焊接時焊點距地連墻表面450 mm。

(3)植筋用膠粘劑應(yīng)采用改性環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠粘劑或改性乙烯基酯類結(jié)構(gòu)膠粘劑，同時應(yīng)采用A級膠。

(4)考慮永久結(jié)構(gòu)受力，箱涵頂板5號和6號鋼筋，鋼筋型式長度不能改變，尤其是兩端的錨固型式不變。

(5)為保證澆筑邊墻時，邊墻豎向鋼筋與預(yù)留鋼筋焊接范圍不在受力復(fù)雜的箱涵貼角部位，要求原邊墻7號和8號鋼筋，預(yù)埋長度為2.8 m，入砂層達到2 m。

2.4 錨筋受力驗算

箱涵頂板厚度800 mm，跨度8000 mm，擬按長度30 m為1個施工倉，計算取長度30 m為1個計算單元，計算單元的箱涵頂板自重為489.80 t，植筋采用直徑28 mm(HRB400鋼筋)，植入地連墻750 mm，外露750～1050 mm，鉆孔直徑35 mm，計算單元總共布置300根，分上、下兩排布置。箱涵頂板重量為593.75 t，加上施工可能產(chǎn)生的活載疊加后按800.00 t計算，箱涵斷面具體尺寸關(guān)系見圖1。

圖1 淺埋鋼管段箱涵通道橫剖面(單位：mm)

2.5 驗算成果分析

2.5.1 驗算成果1

按《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》(JGJ 145—2013)得到驗算成果如下：

單根植筋的錨固承載力應(yīng)符合下列式(1)和式(2)：

(1)

Ld≥ΨNΨaels

(2)

植筋的基本錨固深度ls應(yīng)按式(3)計算：

ls=0.2asptdfy/fbd

(3)

式中：aspt為防止混凝土劈裂引用的計算系數(shù)，取aspt=1.1；d為鋼筋公稱直徑,mm；fbd為植筋用膠粘劑的黏結(jié)抗剪強度值,N/mm2,查表得fbd=4.5。

2.5.2 驗算成果2

按《巖土錨桿(索)技術(shù)規(guī)程》(CECS22:2005)得到驗算成果如下：

(1)植筋承載力。植筋垂直拉力設(shè)計值為26.7 kN。

(2)錨桿安全系數(shù)。依照規(guī)程CECS22:2005要求，植筋錨固體抗拔安全系數(shù)K按照危害等級和使用年限選取，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選取安全等級Ⅰ，臨時使用，取1.8；錨桿桿體抗拔安全系數(shù)K1按照桿體材料和使用年限選取，選HRB400，臨時使用，取1.4。

(3)錨桿截面面積計算。鋼筋抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值為36 MPa，鋼筋截面積為103.83 mm2,選用直徑28 mm鋼筋符合要求。

(4)錨桿錨固段長度計算。錨固段長度按式(4)、式(5)計算，取較大值。

(4)

(5)

式中：La為錨桿錨固段長度，m；N1為植筋承載力，為26.7 kN；fmg為錨固段注漿體與混凝土層黏結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值，取1000 kPa；fmg為錨固段注漿體與桿體黏結(jié)強度標(biāo)準(zhǔn)值，取1500 kPa；D為錨桿錨固段鉆孔尺寸，取35 mm；d為錨桿直徑，取28 mm。ε為界面的黏結(jié)強度降低系數(shù)，取1；ψ為錨固長度對黏結(jié)強度的影響影響系數(shù)，取1；n為鋼筋根數(shù)，為1根。

經(jīng)計算La=0.437 m或0.364 m，選取錨桿長度1500～1800 mm，錨固長度750 mm。故采用直徑28 mm長度1500～1800 mm的HRB400鋼筋，錨固長度750 mm，能滿足要求。

2.6 箱涵逆作法施工效果

為確保安置房及時交付，溪源泄洪洞安置房段樁號XHD6+566.272～6+822.572段變更增加箱涵工程。逆作法引入箱涵工程中，主要優(yōu)勢可歸納如下：(1)有利于快速恢復(fù)交通，減小對周邊環(huán)境的影響；(2)有利于縮短工期，有效應(yīng)對工期緊張的情況；(3)有利于保障施工安全，減少明挖法高空作業(yè)安全風(fēng)險；(4)有利于成本控制，減少了模板、腳手架等材料的投入；(5)有利于實踐綠色施工，在節(jié)材、節(jié)地等方面表現(xiàn)較好。

本項目箱涵工程工期緊且施工難度較大，通過逆作法施工確保將作業(yè)面及時交付安置房相關(guān)單位，保證項目順利完成。

3 結(jié) 語

在箱涵工程施工中，逆作法的運用從根本上改善了基坑開挖條件，將傳統(tǒng)的一次性大面積開挖施工，轉(zhuǎn)變?yōu)橛袑哟?、分階段的小面積開挖，在工期、安全及成本等方面均有著顯著優(yōu)勢。在溪源泄洪洞工程中，箱涵逆作法施工技術(shù)的運用取得了較好的效果，有效加快了施工速度，作業(yè)面及時交付安置房相關(guān)單位，保證了安置房項目的順利實施。