自贡市嗅水河渡槽施工支架设计与施工

2016-07-07曹荣东

水利技术监督 2016年1期

关键词：设计施工渡槽支架

曹荣东

（自贡小井沟水利工程有限责任公司，四川自贡643100）

自贡市嗅水河渡槽施工支架设计与施工

曹荣东

（自贡小井沟水利工程有限责任公司，四川自贡643100）

摘要：针对丘陵地区大型水利工程输水建筑物的大跨径拱式渡槽施工支架安全风险高、施工难度大、基础地质条件差等问题，提出拱式渡槽支架设计、施工方案，为类似渡槽施工提供参考。

关键词：渡槽；支架；设计施工

1　工程概况

四川省自贡市小井沟水利工程嗅水河拱式渡槽为下承式混凝土拱式渡槽，全长422.916m。进口柱号28 +824.187，出口桩号为干渠29 +247.103；进口底板高程391.979，出口底板高程391.697；坡降1 /1500，最大高度54.33m。建基面主要为泥岩，主要结构由承台及拱座、主拱圈、排架柱及槽身4部分组成。

主拱圈为双片肋拱结构，净单跨度80m，矢高20m，肋拱间采用横系梁连接，混凝土强度等级C40。承台及拱座为实体重力式结构，混凝土强度等级C20。

排架柱设计为单排架、A型排架，横截尺寸70cm×90cm，设计最大高度22.995m，混凝土强度等级C25。

槽身为U型薄壁结构，断面尺寸3.86m× 3.23m，拱上单跨槽身长度6.5m，拱下单跨槽身最大长度12.07m。施工区域开挖揭示的岩层以砂岩和砂质泥岩为主。

2　渡槽结构设计

嗅水河渡槽为下承式混凝土拱桥，计算跨径为80m，矢高20m，矢跨比为1 /4。拱肋轴线方程为y =f/（m-1）［ch（Kζ）-1］，其中，f为拱肋矢高，取20m，m为共轴系数，m取2.24；K为共轴系数函数，K=ln［m+（m2+1）1 /2］；ζ为X的分段函数，ζ=X/L1；L1为拱肋半跨长度；其中L为拱肋跨度，取80m（详见图1）。

图1　嗅水河渡槽立面图

嗅水河渡槽结构横截面断面形式相同，均为等截面。（详细见断面图2）。

3　拱肋施工支架设计

嗅水河渡槽为下承式混凝土拱桥，采用支架现浇。根据施工现场的地质情况，并结合现场实际施工情况，经过仔细研究，计划采用贝雷片支架和钢管脚手架结合进行现浇施工。

嗅水河拱式渡槽采用支架现浇，由于支架较高，最高位置高达35m，拱架采用钢管脚手架及钢管柱-贝雷片支架相结合的形式，如图3所示。

在主拱两侧1～9和43～56排架之间支架施工高度较低，采用扣件式脚手架作为渡槽现浇支架，步距均为120cm；在渡槽底板下的部位立杆纵横距为0.6m×0.6m，横向每排立9根立杆，在渡槽两侧立杆纵横距为0.6m×0.9m，每排立4根立杆；支架宽度为2m×（0.9 +8）m×（0.6 +2）m×0.9m =8.4m，架体四周及内部增加剪刀撑，以保证支架具有足够的稳定性。

在搭设脚手架时，先将地基整平压实后，再用15cm厚的C25混凝土进行场地硬化。为避免处理好地基受水浸泡，在两侧开挖40cm×30cm的排水沟。在地基不良的情况下，应该在脚手架底托下铺设5cm× 10cm方木，以提高地基承载力，如图5、6所示。

主拱拱肋采用钢管柱-贝雷片支架现浇，支架系统由下而上依次为：支架基础、钢管柱撑架、横梁、贝雷桁架纵梁和分配梁等组成。钢管桩基础采用25号混凝土扩大基础。承台采用6.0m×11m× 1.5m。钢管柱采ψ630×12钢管，用I20a作平联连接和斜撑，5m设置一道。钢管柱竖向采用法兰盘连接。横梁采用2I40：长度为9m，按照桥梁中心线对称布置。

在安装2I40时必须设置险位卡，防止2I40侧移和倾覆。在2I40上安装贝雷片，贝雷片沿桥梁中心线向两边对称布置，中心间距为180cm，共计5组，在安装贝雷片时要设置限位装置，以防止贝雷片滑移。在贝雷片上横向布设I20a，间距为60cm，用U型卡在贝雷片上固定。

最后在分配梁上搭设钢管脚手架，详见图4、5。

为了提高支架的整体抗风性能，在临时墩1#、2#、7#、8#、13#、14#上设置横向缆风索，缆风索布置如图6所示，每束缆风索采用Φ15.5钢丝绳组成，地锚采用C20混凝土锚锭，长宽高均为3m，详见图6所示。

图2　横截面示意图

图3　钢管柱-贝雷片拱架效果图

4　支架施工

主拱圈以上排架及槽身搭设扣件式脚手架，利用主拱圈混凝土及钢管柱-贝雷片支架作为支撑，立杆底端与主拱圈施工支架采用对接扣件连接或置于达到设计强度的拱圈混凝土顶面。主拱圈钢管柱-贝雷片支架应待拱圈以上排架及槽身施工完成后，自上而下逐层卸架。拱上支架起架3层步距按照60cm设置，以上步距均为120cm，支架搭设至槽身顶部高程，两侧设置1.8m宽槽身支架平台。

图4　钢管柱-贝雷片拱架立面图（单位：cm）

图6　拱肋现浇支架缆风布置平面图

槽身底板以下脚手架立杆纵横距为0.6m× 0.6m，槽身两侧脚手架立杆纵横距为0.6 m× 0.9m，架体四周及内部按照增加剪刀撑，剪刀撑在外侧立面根据整个长度和高度连续设置，斜杆与地面的倾角按45°控制，延伸至顶部横梁以上，每道剪刀撑宽度宜为5跨，剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定。每排支架纵向根据槽身位置居中设置1道剪刀撑，设置方法与横向相同，确保脚手架整体稳定。

脚手架立杆必须采用对接扣件连接，顶部立杆无法采用对接扣件连接的部分可采用十字扣件连接，但顶部立杆必须采用双抱箍加强连接。

脚手架搭设过程中，根据需要铺设竹跳板。竹跳板应铺牢固，并分别用10#或12#铁丝单根双圈绑于6.0m横杆上。

结合现场实际地质条件，主拱圈以下两侧排架在搭设施工脚手架前，应先将搭架基础开挖至基岩面，立杆置于岩石基础上，底端浇筑15cm×15cm ×15cm混凝土块体将立杆包裹，强化立杆稳定性，支架搭设尺寸与拱上支架相同，外观必须保持整体平整，横平竖直、几何图形一致，施工过程中及时校正立杆的垂直度和横杆的水平度，保持始终如一的纵距和横距。所有扣件螺栓拧紧扭力矩不应小于40N·m，且不应大于65 N·m，同时要求扣件的开口处（即螺栓的拧合处）朝上。里立杆的对接扣件闭合口朝墙内侧方向；外立杆、外大纵杆扣件闭合口朝脚手架外侧方向，避免在操作中钩挂作业人员衣裤，酿成事故。

架子搭好后要派专人管理，未经安全部门同意，不得改动，不得任意解掉架体连接及拉接件。施工层及临边必须设兜网和立网，以保证高处作业人员的安全，安全网未经许可不得随意拆除。

经常检查铺垫的竹跳板，及时修复断筋、断条，填补空洞。并应同时检查各竹跳板的绑扎点，雨后应检查架体的下沉情况，发现地基沉降或立杆悬空要马上用钢板或木板将立杆楔紧。

5　排架施工

主拱圈以上排架施工必须待主拱圈混凝土强度达到设计要求后进行，5#～18#排架左右对称同步浇筑至拱顶高程，然后按照先浇筑拱顶排架，再对称浇筑两侧排架的顺序逐一浇筑至设计高程。主拱圈以下两侧排架施工根据进度安排，完成相应的承台混凝土施工后即可进行。

5.1排架钢筋制安

排架柱钢筋在钢筋加工厂按设计图纸加工制作，箍筋在钢筋加工厂制作成半成品，运至现场绑扎，按规范要求在现场接长至设计高度。排架柱钢筋绑扎在脚手架平台上进行，先在操作平台上绑扎好上口样箍筋，以防柱钢筋偏移造成模板无法校正或钢筋保护层过小。钢筋的绑扎按规范要求错开接头1.0m，钢筋接头采用单面搭接焊。接头焊接尺寸检查，接头成形后必须进行抽检，并办理有关签证手续。

5.2排架模板施工

模板采用木模板，先进行修整、涂刷脱模剂后，进行人工现场安装。脱模剂采用正规厂家产品，支撑主要采用整体施工脚手架，以外拉、柱箍固定模板，四周用扶正脚手架固定牢固，保证浇筑混凝土时对模板产生的侧压力不致使模板产生倾覆，发生变形和位移，每仓支模高度不超过4m，混凝土施工缝设在联系梁的顶面。木模板只能周转3次就不能再用。

模板施工工序：立模浇筑完一节柱身混凝土，安装第2节模板。待第2节柱身混凝土浇筑完成后拆除第1节柱身模板，起吊安装作为第3节柱身模板并浇注第3节柱身混凝土，混凝土养护、凿毛，循环施工。

5.3排架混凝土浇筑

仓面经监理工程师检验合格后进行混凝土浇筑，排架柱混凝土施工支撑采用整体脚手架，混凝土采用罐车从拌和站运输至工作面，卸入0.5m的混凝土立罐，25t汽车吊或塔吊吊运入仓。分层振捣，每层厚30～50cm，浇至离模板顶5cm时收仓，养护待强，接缝处理，进行上部一节段排架混凝土施工。下部排架拆模后覆盖保水膜围护排架及时洒水养护。

施工到盖梁部位时必须通过精确测量，控制好盖梁高程，预埋钢板，确保盖梁顶高程。