□穆玉茂 □金風(fēng)清 □胡紹磊(中國水利水電第十一工程局有限公司)
南水北調(diào)中線一期工程天津干線廊坊市段TJ4-2標(biāo)的工程樁號為88+232.72~99+897,全長11.67km,以現(xiàn)澆混凝土有壓輸水箱涵為主,其它建筑物主要包括:通氣孔、倒虹吸、保水堰、公路涵、鐵路涵等。其中箱涵總長10.275m,涵身為3孔矩形斷面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),單孔過水?dāng)嗝娉叽鐬?.4m×4.4m。箱涵底板厚分別為65cm、60cm、70cm,墻厚為55cm、50cm、45cm,頂板厚為55cm和60cm。主要工程量為:混凝土37.9萬m3,鋼筋制安3.11萬t,土方開挖345萬m3,土方回填242萬m3。
該標(biāo)段箱涵工程施工線路長、工程量大,由于沿線有鐵路、國道、河流及數(shù)條渠道、縣鄉(xiāng)公路穿過,使箱涵施工分段比較零碎,可連續(xù)作業(yè)的施工段不超過1.5km。由于各種原因,工期嚴(yán)重滯后,且該工程地處寒冷地區(qū),每年冬期有3個月不能正常施工,施工工期短,施工進(jìn)度壓力大。
南水北調(diào)天津干線輸水箱涵工程各標(biāo)段施工方案一是采用鋼模臺車方案;二是采用簡易模板臺車方案。個別施工段還采用鋼管架支模澆筑施工方法。
采用鋼模臺車方案優(yōu)點是模板剛度大、周轉(zhuǎn)快、混凝土外觀質(zhì)量好,可采用液壓脫模、電動行走。缺點是模板重量大、成本高,組裝和拆卸困難、占用時間長,適合長線作業(yè)施工。
采用簡易模板臺車用料省、造價低,具有拆裝快、投資小、使用靈活方便、臺車材料可周轉(zhuǎn)使用等特點。主要缺點是脫模移動人工用量大、自動化程度低、模板剛度低、易變形。
由于TJ4-2標(biāo)施工戰(zhàn)線長、分段多、工程量大、工期緊等特點,經(jīng)對鋼模臺車和簡易模板臺車分析比較,認(rèn)為大量投入鋼模臺車在經(jīng)濟(jì)上可行性低,而采用簡易模板臺車方案技術(shù)可行,但需對臺車架構(gòu)、行走系統(tǒng)及脫模系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計,對面板制作安裝精度要進(jìn)行嚴(yán)格控制。為了有效降低施工成本、加快施工進(jìn)度,確保簡易模板臺車的制作、安裝和使用操作程序順利進(jìn)行,對箱涵模板系統(tǒng)進(jìn)行了計算和優(yōu)化,并編制了作業(yè)指導(dǎo)書。
TJ4-2標(biāo)工程共包含772節(jié)三孔一聯(lián)式混凝土箱涵,其中涵標(biāo)準(zhǔn)節(jié)箱涵分段長度15m,底板厚65.00cm,邊墻厚55.00cm,中墻厚50.00cm,頂板厚55.00cm。箱涵混凝土等級為C30W6F150。底板縱向坡為1/7322。相鄰管節(jié)設(shè)30mm寬伸縮縫,縫內(nèi)填塞聚乙烯閉孔泡沫板。管節(jié)分縫設(shè)452-12型環(huán)向橡膠止水,伸縮縫過水面填30mm厚雙組份聚硫密封膠。
箱涵基礎(chǔ)開挖底寬為17.30m,開挖邊坡中部設(shè)2m寬馬道,馬道以上邊坡坡比為1:1.25,馬道以下邊坡坡比為1:1.5。土方回填采用的土料為開挖土的混合料,要求回填壓實度≥0.90。
箱涵底板外側(cè)墻體模板采用定型鋼模板拼裝,橫豎圍柃采用Φ48mm鋼管。底板腋角采用定做55系列鋼模板拼接,豎向圍柃為專門加工,橫向采用Φ48mm鋼管;底板外側(cè)模板與腋角模板采用了Φ14拉桿對拉,拉桿間距為0.75×0.9m;斜角底部安裝一排間距為0.75m的拉桿;端頭模板采用定做鋼模板拼裝,模板安裝與止水帶安裝配合進(jìn)行。堵頭模板主要使用了Φ48鋼管作為圍柃,采用內(nèi)拉外撐的方式支撐加固。
箱涵墻體模板采用了55系列P3015和P6015組合鋼模板,在底板層澆筑時,在腋角上部預(yù)留錐形套筒,用以安裝模板支座以支撐墻體模板。墻體模板采用了Φ14拉桿對拉,拉桿間距為0.75×0.9m。頂板模板采用簡易鋼管架模板臺車,臺車長度為15.0m,鋼管架立桿間距0.8×0.9m,平桿步距0.9m。臺車上腋角與頂板模板聯(lián)成為一個整體,臺車鋼管支架作為頂模受力支撐,臺車下部采用下部Φ32螺桿底托用于支撐和調(diào)整臺車高度。脫模時先將邊墻側(cè)模對拉拉桿打開,通過調(diào)整螺桿將模板整體收至臺車支架上、使模板脫離混凝土表面;然后將行走小車推至臺車鋼管支架下部,旋轉(zhuǎn)底托螺桿使頂模在自重下拉作用脫離頂板混凝土下表面,直至臺車鋼管架完全落于行走小車為止;隨后即可通過倒鏈牽引行走小車向下一施工段移動。
箱涵邊墻及頂板模板安裝見圖1。
圖1 箱涵邊墻頂板模板安裝示意圖
(1)基本搭設(shè)參數(shù)
模板支架高H為4.3m,采用扣件式鋼管架承重,模板采用P6015組合鋼模板,鋼管架立桿下部鋪設(shè)Φ32螺桿底托。模板鋼材采用Q235型,各項指標(biāo)符合規(guī)范要求。模板臺車鋼管支架搭設(shè)示意圖見圖2。
圖2 模板臺車鋼管支架搭設(shè)示意圖
(2)模板板底、頂板及側(cè)板的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定計算(略)
箱涵混凝土每個管節(jié)的三孔同時分兩次澆筑完成,澆筑分縫設(shè)在底板腋角以上50cm處,施工縫面設(shè)置倒梯形鍵槽一道。輸水箱涵標(biāo)準(zhǔn)斷面見圖3所示。
圖3 輸水箱涵標(biāo)準(zhǔn)斷面示意圖
箱涵底板外側(cè)墻體模板采用標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板拼裝,底板外側(cè)模板與腋角模板均采用Φ14拉桿對拉。邊墻及頂板外側(cè)模板全部采用平面鋼模板,模板外側(cè)搭設(shè)雙排施工腳手架,外模加固結(jié)合流道內(nèi)模采用螺桿對拉為主。流道內(nèi)孔模板采用了移動式簡易模板臺車。簡易模板臺車面板采用標(biāo)準(zhǔn)組合鋼模板,臺車支撐體系采用整體可移動鋼管架,臺車行走系統(tǒng)為自制機(jī)械式移動小車。箱涵混凝土采用8m3混凝土罐車運(yùn)輸、46m混凝土輸送泵車入倉澆筑。箱涵混凝土施工時按照先底板、后邊墻和頂板的施工順序進(jìn)行混凝土澆筑施工。箱涵混凝土主要施工程序如下:
基礎(chǔ)聯(lián)合驗收→墊層混凝土澆筑→底板鋼筋與模板施工→混凝土澆筑前驗收→底板混凝土澆筑→施工縫處理→邊、中墻鋼筋安裝→鋼筋驗收→模板臺車安裝(或平移)→臺車模板調(diào)整加固→邊墻、頂板外側(cè)模板拼裝、調(diào)整及加固→頂板鋼筋安裝→混凝土澆筑前驗收→墻、頂混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→箱涵外模及臺車模板脫?!乱还芄?jié)施工。底板混凝土主要施工流程見圖4。
箱涵邊墻頂板混凝土主要施工流程見圖5。
6.1 止水帶和閉孔泡沫板塑料板安裝
箱涵伸縮縫止水呈橫向放置的“目”字形,止水丁字接頭眾多,為減少現(xiàn)場焊接工作量,橡膠止水在廠家按設(shè)計尺寸定做成型,僅在箱涵混凝土水平分縫上方留設(shè)豎向接頭。箱涵端頭模板同樣分塊按設(shè)計尺寸進(jìn)行定做成型。止水安裝前先安裝內(nèi)環(huán)模板,然后進(jìn)行止水焊接和安裝,待止水固定好后再進(jìn)行外環(huán)模板安裝。模板全部安裝完成后在模板外側(cè)安裝專用調(diào)節(jié)絲桿,用于調(diào)整止水位置和固定止水。
圖4 箱涵底板混凝土施工流程圖
圖5 箱涵邊墻頂板混凝土施工流程圖
伸縮縫內(nèi)夾填的閉孔泡沫板塑料板在廠家生產(chǎn)時就預(yù)先按設(shè)計斷面形式制作成小塊,并編號備用。閉孔泡沫板塑料板安裝在已澆筑段箱涵混凝土端部,采用水泥鋼釘按編號順序固定在混凝土面上。
6.2 鋼筋制安、混凝土拌和及運(yùn)輸、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)均為常規(guī)施工方法,從略不贅述。
工程實踐證明,投入20臺液壓鋼模臺車和20臺簡易模板臺車均滿足天津干線2標(biāo)11.67km輸水箱涵施工進(jìn)度和施工質(zhì)量要求。經(jīng)過經(jīng)濟(jì)分析和計算,該標(biāo)段箱涵工程采用簡易模板臺車施工需增加人工費(fèi)投入約76萬元,而相對于投入同樣數(shù)量的液壓鋼模臺車其設(shè)備購置費(fèi)高達(dá)600萬元,顯然,采用簡易模板臺車具有較好的經(jīng)濟(jì)效益,值得類似工程參考借鑒。