海南紅嶺灌區(qū)工程是我國172個重大節(jié)水供水水利工程之一，是紅嶺水利樞紐工程的配套工程，承擔(dān)著向瓊東北地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鄉(xiāng)居民生活供水的任務(wù)。其中，灣嶺渡槽是紅嶺灌區(qū)工程的控制性工程和施工難點(diǎn)，拱形渡槽更為重中之重，直接關(guān)系到輸水工程的長期供水運(yùn)行安全，必須嚴(yán)格控制各工序的施工質(zhì)量。因此，拱形渡槽施工前，必須保證拱下支撐體系的施工質(zhì)量。拱肋混凝土施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行科學(xué)分段、對稱澆筑等施工順序和施工工藝，確保拱肋結(jié)構(gòu)的施工安全。

1工程概況

海南紅嶺灌區(qū)工程灣嶺渡槽全長2153.6m，根據(jù)地形共布置39跨拱渡槽+11跨簡支梁渡槽。槽體半徑3m，壁厚30cm，設(shè)計(jì)過水流量45m3/s。其中，39跨拱渡槽連拱布置，每隔3~4跨拱圈設(shè)置一個單向推力墩，共12個，推力墩之間各拱圈的拱腳高度不變。拱形渡槽共布置三種雙肋變截面懸鏈線無鉸拱式：第一種是矢跨L=40m，矢高f=10m拱圈，共20跨；第二種是矢跨L=49m，矢高f=12.25m拱圈，共15跨；第三種是矢跨L=65m，矢高f=16.25m拱圈，共4跨。三個拱圈中距6.5m，拱軸系數(shù)m=1.347，拱厚變化系數(shù)N=0.5。

2連拱拱圈施工技術(shù)

2.1拱圈支撐體系布置。為了減少臨時工程投資，支架的搭建和拆除方便快捷，保證了施工過程中支撐體系的穩(wěn)定性和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，本工程采用碗扣式滿堂紅鋼管支撐體系。支架結(jié)構(gòu)由支架基礎(chǔ)(不小于50cm厚石渣，20cm厚C20混凝土面層)、底部方木和可調(diào)底座、48×3.5mm鋼管立桿、橫桿、掃地桿、剪刀支撐、可調(diào)支撐和方木組成。矢跨40m，49m拱圈支架寬9.6m，矢跨65m拱圈支架寬10.2m。支架立桿縱向間距為60cm，橫向間距為60cm，步距為1.2m。支架底部按橫向60cm間距鋪設(shè)10cm×10cm方木，可調(diào)底座放置在底部方木上。立桿頂部采用可調(diào)支撐調(diào)節(jié)拱形，以滿足拱弧變化和卸拱的需要。可調(diào)支撐上橫向設(shè)置10cm×15cm方木，拱肋底模直接鋪設(shè)在方木上。為了增強(qiáng)模板支架周圍立面從底部到頂部連續(xù)設(shè)置豎向剪刀支撐，中間縱向和橫向從底部到頂部連續(xù)設(shè)置豎向剪刀支撐。剪刀支撐間距不大于4.5m。剪刀支撐的斜桿與地面的水平夾角為45~60°，斜桿與立桿的交叉點(diǎn)用旋轉(zhuǎn)扣緊固。

2.2預(yù)拱度的計(jì)算和選擇。在拱肋施工過程中，模板支架在施工荷載作用下發(fā)生的非彈性變形，如果不嚴(yán)格控制彈性變形和地基沉降，會直接影響拱肋混凝土的施工質(zhì)量。渡槽通水運(yùn)行后，拱肋混凝土甚至可能出現(xiàn)裂縫。為了使拱軸在不同工況下的荷載作用下滿足設(shè)計(jì)要求，拱肋施工時應(yīng)預(yù)留與變形方向相反的抵消量。支架的非彈性變形和地基沉降通過支架預(yù)壓消除，支架的彈性變形量計(jì)算。預(yù)拱度主要是支撐系統(tǒng)的彈性變形值和拱肋結(jié)構(gòu)的撓度，通常取δ=L2/6000f~L2/4000f。經(jīng)計(jì)算試驗(yàn)，失跨40m、49m、65m的拱肋預(yù)拱度分別為0~10.09mm、0~12.264mm、0~32.500mm。在安裝拱肋底模之前，失跨40m、49m、65m的拱肋通過支撐頂托調(diào)整的拱頂預(yù)拱度分別為10.09mm、12.264mm、32.500mm、0mm，拱肋預(yù)拱度與拱鏈方程曲線相對應(yīng)調(diào)整。

2.3支架預(yù)壓和預(yù)拱度復(fù)測。為了檢驗(yàn)支架的穩(wěn)定性，消除支撐系統(tǒng)的非彈性變形和基礎(chǔ)沉降，測量支架的彈性變形與理論計(jì)算值進(jìn)行比較分析，為后續(xù)支架搭設(shè)提供準(zhǔn)確可靠的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，底模鋪設(shè)后應(yīng)進(jìn)行支架預(yù)壓。支架預(yù)壓荷載是拱肋鋼筋混凝土和模板重量之和的1.2倍，預(yù)壓材料是砂袋。

(1)監(jiān)測點(diǎn)的布置。在模板支架預(yù)壓之前，對支架進(jìn)行沉降監(jiān)測點(diǎn)布置，雙拱肋沿拱軸線每隔1/8矢跨度布置一個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面對稱布置兩個監(jiān)測點(diǎn)。

(2)加載。支架縱向加載時，拱肋跨中支點(diǎn)對稱加載，橫向加載時，拱肋中心線對稱加載至兩側(cè)。加載完成并預(yù)壓72小時后，觀察各監(jiān)測點(diǎn)。

(3)卸載。預(yù)壓完成并滿足要求后，卸載預(yù)壓砂袋。預(yù)壓砂袋按后壓先卸、先壓后卸的順序卸載，卸載時對稱、均衡、同步卸載。卸載6小時后，監(jiān)測各監(jiān)測點(diǎn)的標(biāo)高，計(jì)算各監(jiān)測點(diǎn)的彈性變形和非彈性變形。卸載后，基礎(chǔ)無明顯沉降，支架最大沉降量為20mm，支架的彈性變形與理論計(jì)算值基本一致。測量人員根據(jù)預(yù)拱度值最后一次校正拱肋底模各點(diǎn)標(biāo)高控制線，用頂托將底模調(diào)整到控制標(biāo)高線并加固。2.4模板結(jié)構(gòu)形式與安裝。由于拱肋是變截面結(jié)構(gòu)，為了保證混凝土的外觀質(zhì)量，拱圈模板采用定型鋼模板，由底模、側(cè)模、蓋模和系梁模板組成，根據(jù)跨度和弧長分段制作，每個模板都有固定的編號，便于安裝。拱肋模板安裝包括底模控制點(diǎn)設(shè)置、模板安裝、拱軸復(fù)核等步驟。

(1)設(shè)置底模控制點(diǎn)。以拱腳中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，拱跨為X軸，拱高為Y軸，以拱肋下緣全跨48點(diǎn)坐標(biāo)為控制點(diǎn)。

(2)模板安裝。根據(jù)模板編號順序，依次鋪設(shè)底模，并在支架上連接成拱。為了防止拱肋模板在澆筑過程中向上反拱，下拉加固底模。安裝側(cè)模時，應(yīng)考慮拱肋預(yù)留間隔槽，側(cè)模應(yīng)一次到位。在拱軸線陡段的拱段，在蓋模上間隔設(shè)置下料窗，混凝土從窗口下料振搗，在混凝土澆筑邊上升時安裝窗蓋。為了消除模板制造誤差和模板安裝偏差，造成模板安裝和拆模困難，在模板設(shè)計(jì)中，拱頂?shù)啄！��?cè)模和蓋模對稱兩側(cè)預(yù)留2厘米的間隙，模板安裝時間隙用木板等軟性材料填充。

(3)拱軸線復(fù)核。底模、側(cè)模和蓋模安裝完畢后，對拱軸線校驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核測量，以減少誤差。

2.5拱肋混凝土澆筑。

(1)混凝土配合比的選擇。本工程采用自建攪拌樓攪拌混凝土，混凝土泵車送料入倉的施工方法。拱肋混凝土采用C35二級泵送混凝土，坍落度160~180mm，加入緩凝高效減水劑和粉煤灰。

(2)拱肋混凝土澆筑。為了避免拱肋混凝土因拱架下沉而開裂，降低混凝土的收縮應(yīng)力，拱肋沿拱跨方向?qū)ΨQ澆筑，各段接縫面應(yīng)垂直于拱軸線，各段之間應(yīng)預(yù)留間隔槽(后澆帶)，間隔槽寬度為1.2m，寬度滿足鋼筋接頭的需要。分段位置遵循支架受力對稱、均勻變形小的原則，間隔槽位置避開橫梁和拱上排架柱。為防止拱肋分段混凝土澆筑時，底模起拱，避免拱軸變陡造成整體偏差和拱肋模板失穩(wěn)，按設(shè)計(jì)規(guī)定的順序澆筑，即先拱腳，再拱頂，最后拱中澆筑順序進(jìn)行。由于拱肋混凝土結(jié)構(gòu)要求較高，各分段混凝土應(yīng)連續(xù)澆筑一次，澆筑完成后應(yīng)及時覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)。混凝土由攪拌樓集中攪拌，8m3混凝土攪拌車運(yùn)至施工部位，采用混凝土泵車同時澆筑兩段，各分段拱肋橫向聯(lián)系梁與澆筑拱肋同時施工，混凝土入倉速度與入倉方量基本一致。拱肋分段澆筑時，混凝土重量主要通過底模傳遞給下支撐排架，最終傳遞到支架基礎(chǔ)上。拱肋施工時，應(yīng)加強(qiáng)對邊拱座和中拱座的水平位移監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常，采取加固支架等對策。

(3)拱肋封拱溫度控制。根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求，間隔槽混凝土在拱肋分段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%后進(jìn)行，封拱合龍溫度在15~23℃之間進(jìn)行。由于項(xiàng)目所在地屬于島嶼熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，拱肋封拱安排在陰天或夜間施工，必要時采取混合用水和冰塊，提前進(jìn)入水泥，在骨料倉內(nèi)設(shè)置遮陽棚等混凝土溫度控制措施，降低混凝土出口溫度。間隔槽鋼筋接頭按規(guī)范要求錯開，采用電弧焊焊接，一期混凝土表面全部鑿毛清理干凈，間隔槽混凝土通過對稱澆筑封拱。間隔槽混凝土采用比拱肋高一級C40混凝土。為防止混凝土收縮裂縫，混凝土摻入8~10%膨脹劑，混凝土坍落度10~12厘米。封拱完成后，及時覆蓋灑水保濕。

2.6拱形支架的卸載。為了使拱架承受的荷載逐漸平穩(wěn)地傳遞給拱圈，防止單拱卸載和不對稱卸載對拱座推力的影響造成連拱坍塌事故或不利裂縫，采用三(或四)連拱同時卸載支架的施工技術(shù)。拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，才能允許拱架卸載。卸載前，在拱架上畫出每次卸載的標(biāo)記，按照事先擬定的卸載程序卸載拱架，分幾個循環(huán)卸載。卸載量應(yīng)開始較小，然后逐漸增加，分三次卸載，并使用口哨和對講機(jī)配合指揮信號。單跨拱卸載人數(shù)分為兩組，每次按照三(或四)跨度從拱頂?shù)焦澳_同步、對稱、勻速的順序進(jìn)行。在此期間，觀察拱圈撓度和拱座位移。一旦出現(xiàn)異常，暫停卸載，進(jìn)行全面檢查。第一次:松動拱支架頂部支撐約2.5mm；第二次:第一次卸載后一天進(jìn)行，第二次卸載約5mm；第三次:第二次卸載后，觀察拱圈受力情況，無異常后第三次卸載，拱架完全脫離拱圈，形成裸拱主拱圈的完全受力。

3結(jié)語

拱形渡槽施工采用落地式滿堂紅鋼管支架現(xiàn)澆連拱施工技術(shù)。通過改變拱肋混凝土的澆筑順序，可以適應(yīng)和調(diào)整拱架的變形順序。采用不分期、不分肋段多工作面對稱澆筑法，在一定程度上突破了無絞拱常規(guī)一次澆筑成型施工方法，有效保證了工程質(zhì)量和施工安全，加快了施工進(jìn)度，為后續(xù)類似工程施工積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，具有一定的參考價值。

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