□文/王 賢

1 工程概況

南水北調(diào)中線工程輸水干渠全長1 273 km，向天津輸水干渠長155 km。調(diào)水規(guī)模130億m3/a。天津干線因其獨特地理位置，結(jié)合保護水質(zhì)、少占耕地、冬季防凍等特點，采用地埋暗涵形式，有效解決了保護耕地，保護水質(zhì)、防止冰凍等不利因素。此種箱涵適用于大流量、低水頭情況，造價較低。本文以南水北調(diào)中線工程天津干線廊坊市段TJ4-4標工程為例，主要從施工臨建準備、基坑開挖、施工降排水、箱涵澆筑、基坑回填等方面介紹輸水箱涵的施工方法。

南水北調(diào)中線一期工程天津干線廊坊市段TJ4-4標，全長約10.612 km。該段以現(xiàn)澆凝土箱涵為主，為有壓輸水箱涵，其他主要建筑物包括通氣孔6座、分水口2座，小型倒虹吸2座、小型公路涵6座、保水堰1座、廊大公路涵，通信系統(tǒng)的硅芯管采購和埋設以及金屬結(jié)構和電氣設備安裝等。

2 主要項目施工方法

2.1 基坑降水施工

地下水位約在地面以下2.5～5.5 m，為保證土方開挖和基底干場作業(yè)，在開挖前先期進行施工降水。

2.1.1 基槽開挖標準斷面

為復式對稱梯形斷面，降水管井布置在基坑左右兩側(cè)2 m寬的馬道外側(cè)，降水管井間距7～15 m，管井開孔直徑φ700mm，井深18～20 m（井口與馬道齊平）。

2.1.2 地面排水溝布置

1）地面排水目的是將從管井及集水坑抽出的水，經(jīng)地面明溝排至泄水區(qū)。

2）地面排水溝位置。在箱涵施工道路外側(cè)設置排水明渠，將基坑兩側(cè)降水井排水集中抽排至排水明渠內(nèi)，跨越施工主干道部位預埋鋼管對水管進行保護；在箱涵開挖邊線無施工道路一側(cè)每隔30 m設置一個集水池，集水池采用土工膜防滲，將降水井內(nèi)的水抽排至集水池。

2.1.3 降水時間

一般土方開挖至馬道后，開始降水，連續(xù)保持井內(nèi)的低水位，保證施工干場作業(yè)，確保工期目標實現(xiàn)。在輸水箱涵及各建筑物混凝土澆筑完成且外側(cè)土方填筑到一定高程后停止抽水，撤泵填井。

2.1.4 成井工藝

管井開孔直徑φ700mm，井管采用φ350mm無砂混凝土管。井管外及井底500mm充填粒徑3～15mm圓形、亞圓形砂卵石濾料。

管井施工工藝流程：施工準備→場地放樣→開挖排水溝→鋪設總管和安裝水泵→成孔→下井管→填濾料→水泵就位→試抽水→正式抽水。

2.2 土方開挖

土方開挖前先測量放線，開挖過程中測量校核基底標高、軸線、樁號和邊坡坡度等是否符合施工圖紙要求。箱涵涵身開挖范圍約在高程-4.6～7.6 m，開挖深度約為10.5 m；開挖邊坡坡比為馬道以上1∶1.5，馬道以下1∶2，馬道寬2 m；開挖開口線寬度約為50 m左右，底板寬度約為18.3 m。開挖分層為表土清理（50 cm）、土方明挖和保護層開挖（30 cm），其中土方明挖第一層開挖深度3.5 m，第二層開挖深度約為3～4.5 m。第三層開挖深度約4 m，第三層為地下水位以下開挖領先開挖排水溝，共分3個開挖順序，見圖 1。

圖1 箱涵基坑開挖典型分層斷面

第一、二層用反鏟南北橫向后退法開挖，反鏟從堆土帶對面一側(cè)開口線開始下鏟，靠近邊坡處預留＞40 cm保護層，反鏟站立下一工作面修坡。開挖時以已完成清表的工作面作為開挖機械及自卸汽車行走平臺，采用反鏟和自卸車聯(lián)合挖運作業(yè)，第一層開挖見圖 2。

圖2 第一層開挖

地下水位以上第一、二層開挖完成后進行基坑降水施工，在地下水位降至基底0.5 m以下后，開始第三層開挖。在開挖至接近基底高程時，為保護建基面，避免開挖機械擾動原狀土和建基面暴露較長時間，基坑開挖底部箱涵建基面以上預留30 cm的保護層，在第三層開挖時人工跟進開挖集料，由第三層開挖的反鏟配合裝運到自卸汽車中，以保護地基原狀土不受擾動，在挖掘機進行開挖作業(yè)時，由測量儀器全程跟蹤測量，保證邊坡坡比、開挖中心線和建基面高程符合設計要求。

由于需采用開挖土料進行回填，開挖土料堆放在箱涵南側(cè)堆土區(qū)。根據(jù)水土保持的要求利用尼龍布對開挖土料進行覆蓋，用土方編織袋進行圍擋，圍擋高度為0.6～1 m，圍擋頂寬0.5 m，底寬1 m并在堆土區(qū)邊緣處設排水溝。

2.3 箱涵混凝土工程

本標段工程主要為3孔4.4 m×4.4 m鋼筋混凝土箱涵，每節(jié)箱涵混凝土分2次澆筑，第1次澆筑到底板八字以上50 cm，第2次澆筑箱涵墻體和頂板。箱涵混凝土主要施工程序：基礎聯(lián)合驗收→墊層混凝土澆筑→底板鋼筋安裝→模板施工→混凝土澆筑前驗收→底板混凝土澆筑→施工縫處理→中墻鋼筋安裝→鋼筋驗收→模板臺車安裝（或平移）→臺車剛模板調(diào)整加固→邊墻、頂板鋼筋安裝→邊墻、頂板外側(cè)模板拼裝、調(diào)整及加固→混凝土澆筑前驗收→頂板混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護→箱涵外模拆?！_車模板脫?！乱还?jié)箱涵施工。

2.3.1 混凝土墊層施工

箱涵底板下設10 cm厚C10混凝土墊層，結(jié)構箱涵墊層寬度為15.4～15.6 m，墊層的澆筑采用汽車混凝土泵輸送入倉，人工平倉，平板振動器振搗，人工抹面的方式進行。

2.3.2 箱涵模板支立

箱涵施工所用模板均為鋼模板，箱涵底板倉號腋角采用定型腋角模板，外側(cè)采用P150普通平面鋼模板。側(cè)墻/頂板倉號內(nèi)側(cè)模板采用簡易鋼模臺車，外側(cè)采用P150系列模板拼裝，鋼管腳手架支撐。堵頭模板結(jié)合止水位置及八字墻腋角形式均采用定型模板。

1）底板模板支立。底板倉號外側(cè)采用3層P6015組合模板拼裝而成，腋角部位采用定型腋角鋼模板。在施工底板倉號時，制作φ48mm鋼管單桁架外對撐形式來加固底腋角模板，每隔3 m設置一道。

兩節(jié)涵身連接處設有一道橡膠止水帶，該部位模板配置由P3015模板和堵頭異型模板配合使用。

2）墻體及頂板模板支立。內(nèi)墻及頂板模板主要采用鋼模臺車施工。箱涵標準段涵身段長15 m，每節(jié)臺車標準結(jié)構尺寸4.4 m×4.4 m×7.5 m（寬×高×長），每節(jié)每孔涵身配置2節(jié)鋼模臺車，即將2節(jié)7.5 m長的鋼模臺車對接成15 m長；鋼模臺車軌距2 m。鋼模臺車主要由模板組、行走機構、臺車架、承重梁、螺桿支撐壓系統(tǒng)、一些輔助平臺構成，面板厚4mm。

φ20mm拉桿采用定位錐對拉固定在模板上，拆模時旋轉(zhuǎn)退出定位錐，用預縮砂漿填堵定位錐孔。

3）模板拆除。不承重的側(cè)面模板，在混凝土強度達到3.5 MPa并能保證其表面及棱角不因拆模而損壞時拆除。頂板模板為承重模板，根據(jù)混凝土試塊強度，在混凝土強度達到設計強度的75%后拆除。

2.3.3 橡膠止水帶和閉孔泡沫板安裝

橡膠止水帶采用止水卡加固，止水帶要埋正對中，止水帶中間可伸縮部分不得埋入混凝土中，保證其可自由變形。

為便于閉孔泡沫板的施工，根據(jù)設計尺寸，采購已加工成型的閉孔泡沫板。閉孔泡沫板采用先貼法安裝，即在支立模板時將泡沫板用鐵絲固定在模板內(nèi)側(cè)。

2.3.4 鋼筋制安

鋼筋進場后首先經(jīng)過現(xiàn)場試驗室取樣檢驗合格后方開始制作安裝。鋼筋制作在后方加工廠完成；鋼筋連接方式有搭接焊、幫條焊、機械連接及閃光對焊。

鋼筋加工完成后，根據(jù)設計圖紙在混凝土墊層上逐根彈好鋼筋位置線，根據(jù)位置線擺放加工好的底層主筋。彎起延伸至墻體內(nèi)的主筋上端利用單排腳手架挑出的順水桿與主筋臨時綁好，確保主筋的垂直度、間距及穩(wěn)定。檢查主筋的間距、根數(shù)等符合要求后，開始綁扎底板底層筋中的分布筋。分布筋的接頭采用焊接，同時將光面鋼筋的末端做成彎鉤。鋼筋網(wǎng)的交叉點采用20#鍍鋅鉛絲綁扎，除靠近外圍的兩行鋼筋的交叉點全部扎牢外，中間部分的交叉點采用倒順扣相隔扎牢，保證不產(chǎn)生位移，然后綁扎腋角的八字筋。每孔底板下層筋與上層筋之間放置4道架立筋，用于保證兩層鋼筋的間距。上層鋼筋網(wǎng)的綁扎方法與下層相同。兩層鋼筋網(wǎng)綁扎合格后，在墻體的主筋底部綁扎2道分布筋，上部綁扎2道分布筋。模板邊鋼筋每隔1.0 m梅花形放置一塊5 cm厚墊塊，作為細部支立并確保鋼筋保護層厚度。

頂板的鋼筋綁扎方式同底板。

2.3.5 混凝土澆筑

箱涵混凝土主要為雙摻C30W6F150混凝土，混凝土拌和采用HZS90型拌合樓集中拌料，混凝土攪拌車進行水平運輸，入倉主要采用移動龍門式布料機直接入倉。每節(jié)箱涵分2次澆筑，第1次澆筑至八字以上50 cm，第2次澆筑剩余的墻體及頂板。

混凝土采用布料機分層均勻下料，每次下料厚度不高于0.3 m。混凝土振搗采用φ50mm軟軸插入式振搗器振搗，經(jīng)平倉后的混凝土用振搗棒依次振搗，間距不超過振搗器有效半徑的1.5倍并垂直插入下層混凝土10 cm，振搗棒插入點采取梅花形布置，振搗時間以混凝土中氣泡已排出，粗骨料不再顯著下沉并開始泛漿時為準。

混凝土澆筑過程中，模板、鋼筋等有關工種均派專人值班，及時對模板、鋼筋進行檢查維護，防止結(jié)構變形、走樣、損壞及鋼筋位移，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

2.3.6 混凝土養(yǎng)護

在澆筑完成后12～18 h內(nèi)開始養(yǎng)護，在成品混凝土的平面位置采用土工布覆蓋灑水養(yǎng)護，墻體等立面位置采用拆模后采用覆蓋薄膜的方式進行養(yǎng)護。養(yǎng)護期間保持混凝土表面濕潤，養(yǎng)護時間不少于28 d。

2.3.7 混凝土施工縫面處理

施工縫在混凝土初凝前預埋杉木條，在混凝土強度達到2.5 MPa以后剔出，使已澆筑混凝土上部形成一凹槽。杉木條剔除后，進行施工縫的處理工作，混凝土表面采用人工鑿毛，直至露出新鮮石子，然后用高壓水槍將混凝土表面清洗干凈，排除積水。在箱涵施工縫上澆筑第一層混凝土前，先鋪一層2～3 cm厚的水泥砂漿，根據(jù)澆筑速度的快慢，隨鋪隨澆。

2.4 土方回填

回填土料采用開挖土的混合料。一般段土方回填壓實度≮0.90；公路涵、保水堰土方回填壓實度≮0.94。建筑物周圍至少0.5 m和頂板以上1 m范圍內(nèi)采用人工夯實。

回填前進行生產(chǎn)性碾壓試驗，確定鋪土厚度、碾壓機具、碾壓遍數(shù)及機械行走速度。回填土料最大干密度為1.71 g/cm3，最佳含水率為15.5%，機械鋪土厚度35 cm，碾壓遍數(shù)為7遍，碾壓設備為SD16型推土機，自質(zhì)量17 t，行駛速度為一檔，速度為3 km/h勻速狀態(tài)，碾壓時，相鄰作業(yè)面的搭接碾壓寬度，垂直軸線方向≮3 m，相鄰碾跡搭壓寬度≮20 cm；打夯時連環(huán)套打法，夯跡雙向套壓，夯壓夯1/3，行壓行1/3，分段分片夯實，夯跡搭壓寬度＞1/3夯徑，達到壓實度要求。

回填過程采用自卸汽車運料，推土機攤鋪、碾壓或電動夯碾壓。由測量人員控制鋪土厚度，試驗人員按照規(guī)定的頻次進行取樣檢測，檢測合格后方進行下層填筑。箱涵兩側(cè)土方回填同時進行，兩側(cè)回填高度大致相同并保持均衡上升。

降水井在土方回填至馬道高程后，停止降水工作，拆除排水管線，選用砂礫石進行回填，井口2 m范圍內(nèi)回填開挖料，人工木棒振實至井口高程。

2.5 聚硫密封膠工程

在進行密封膠施工之前，首先將箱涵變形縫的縫槽清洗干凈，待干燥后，在要填塞的預留槽兩側(cè)距施工縫5mm處貼上膠條，密封膠的施工采用手動注膠槍注射入施工縫內(nèi)。裝槍時將生產(chǎn)廠家提供的中間帶有出膠孔的壓膠盤置入膠面上，取下槍管前后螺蓋，將密封膠置于槍管內(nèi)，管內(nèi)空氣順槍管后孔排出，將裝滿膠的槍管前后螺蓋裝上，完成裝膠后涂膠。施工時分兩次灌注，先灌注縫兩側(cè)壁，然后灌注中間。聚硫密封膠灌滿后用抹灰刀整型。待密封膠具有一定強度后，撕去膠條，以保證接縫外觀整潔。

密封膠嵌填施工后，養(yǎng)護期為28 d。在注膠完成后禁止人員對未凝固的膠體觸摸或磕碰，防止對膠體外觀造成破壞。

2.6 金屬結(jié)構安裝

金屬結(jié)構及設備安裝位于堂二里北保水堰，包括堰前閘工作閘門、堰后閘工作閘門、連通閘門及相應啟閉機的安裝。

2.6.1 安裝前的檢查

在進行金屬結(jié)構設備安裝時，首先對準備安裝的閘門及埋設件以及啟閉機的全部構件等進行拼裝檢查。門槽埋設件安裝前，先對一期混凝土預留槽進行檢查并進行鑿毛清洗處理，然后將一期插筋進行調(diào)直處理，經(jīng)驗收合格后在進行安裝。

2.6.2 金屬埋件的焊接及防腐

所有焊縫均進行外觀檢查。焊縫的無損探傷按GB/T 11345—89《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》標準進行檢測與評定，焊縫質(zhì)量符合Ⅰ、Ⅱ級要求。所有金屬埋件及閘門在安裝前都做防腐處理。

2.6.3 平面閘門埋件安裝

平面閘門埋件與二期混凝土施工交叉進行。埋件采用汽車起重機吊裝，人工配合就位安裝。控制點線的測放，統(tǒng)一使用經(jīng)校核后的控制線和高程控制點測放出平面閘門的孔口中心線、高程和樁號控制線。根據(jù)測放的孔口中心線、高程點和樁號控制線將底檻、主軌和反軌放樣，在實地調(diào)整合格后，將埋件錨筋與混凝土內(nèi)插筋焊接固定。在焊接時反復校核其對孔口中心、門槽中心以及兩側(cè)門槽的相對位置。在安裝及二期混凝土施工過程中還要隨時觀測調(diào)整主軌、反軌的位置，以保證安裝的精確度。

2.6.4 平面閘門的安裝

安裝前首先將閘門槽內(nèi)所有雜物、門槽埋件表面水泥漿清除，底檻打掃干凈，埋件的封水面用砂紙打磨光滑且不得有硬點。清理工作完成后，用吊車將閘門放于門槽內(nèi)，同時灑水濕潤橡膠止水，進行就位安裝。

2.6.5 固定卷揚式啟閉機安裝

1）安裝前的準備。首先確定啟閉機的安裝高程和縱橫向中心線，縱橫向中心線應根據(jù)門槽的中心線和孔口中心線而確定，在實地測放的中心應在啟閉機室地面和啟閉機機座處明顯的標識出來，以備安裝時使用。

2）安裝。用吊車將啟閉機吊放于安裝位置，根據(jù)現(xiàn)場測放的控制線進行調(diào)整。雙吊點啟閉機吊距誤差一般不超過±3mm，鋼絲繩拉緊后兩吊軸在孔口內(nèi)水平不超過5mm。每臺啟閉機安裝好以后，對啟閉機進行清理、修補損壞的保護油漆、給減速機及其他應當灌注潤滑油的部位灌注潤滑油。

對每臺啟閉機的過負荷保護接點、行程限位開關、閘門開度指示器，在啟閉機安裝好后派專人負責調(diào)試。對經(jīng)過調(diào)試合格的上述裝置，其供調(diào)整的螺栓等部位，用專門的油漆涂封。

3）調(diào)整。啟閉機粗調(diào)后，可進行細調(diào)，細調(diào)水平調(diào)整和同心度調(diào)整，兩者應結(jié)合進行。兩卷筒的同心用經(jīng)緯儀檢測，進行調(diào)整。整機的水平度用水準儀測量進行調(diào)整。聯(lián)軸器與卷揚機和變速箱的同心度、電動機主軸與制動輪的同心度各部偏差均應滿足相應部位的規(guī)范要求。

4）鋼絲繩的纏繞。隨機到貨的鋼絲繩安裝前要進行松勁處理，防止安裝使用后扭結(jié)，同時檢查鋼絲繩是否有斷絲、銹蝕、扭結(jié)或被砸成偏平狀等缺陷，型號應符合圖紙要求，按廠家給定的纏繞方法在2卷筒上分別進行纏繞。

5）試運轉(zhuǎn)。啟閉機單獨試運行。鋼絲繩纏繞后，在未與閘門連接情況下，做啟閉機的空載運行檢查。經(jīng)檢查各運轉(zhuǎn)機構的運行情況良好，安裝正確，機械潤滑良好，各部軸承溫度正常，機械運轉(zhuǎn)無不正常雜音，三相電流平衡。

將啟閉機與閘門連接好，在閘門不承受水壓力的情況下，作開啟和關閉運行。經(jīng)檢查各傳動機構的運行良好，閘門開度指示器指示正確，各限位開關正確運作，電動機的電流、電壓穩(wěn)定，機械上下極限位置正確。

3 結(jié)語

本文結(jié)合南水北調(diào)天津干線埋涵具體施工，對高水位下長距離地埋工程施工從降排水、土方開挖、模板臺車、鋼筋、混凝土澆筑、土方填筑、密封膠、硅芯管、金屬結(jié)構安裝等方面進行闡述，同時對長距離線性工程從工藝、技術、組織等方面進行詳細的說明與探討，從現(xiàn)場實際施工情況來驗證方案是科學可行的。