黃生木

(中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京 100161)

南水北調(diào)工程是我國(guó)重大的民生工程，是有效緩解南北水資源分布不均勻現(xiàn)狀的主要措施，對(duì)于南北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)修復(fù)等意義重大，同時(shí)也是提高水資源利用率的基礎(chǔ)。南水北調(diào)工程由一系列的管道暗渠工程組成，其施工質(zhì)量對(duì)水資源的導(dǎo)流質(zhì)量影響較大，尤其是暗渠工程中的滲漏問題，更是影響南水北調(diào)戰(zhàn)略有效實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[1]。本文以位于石家莊市的中線華柴暗渠管身段土建工程為例，研究其施工工藝，從而為提高安全管身段施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。

1 工程概況

南水北調(diào)中線華柴暗渠管身段土建工程位于石家莊市橋西區(qū)和新華區(qū)，起點(diǎn)總干渠樁號(hào)(224+966)，終點(diǎn)總干渠樁號(hào)為(236+934.9)，該段工程全長(zhǎng)約10.98 km，其中渠道長(zhǎng)10.26 km，暗渠1座，全長(zhǎng)0.72 km；左岸排水建筑物2座，控制性分水口門1座?？偢汕O(shè)計(jì)流量為220 m3/s，加大流量為240 m3/s，起點(diǎn)設(shè)計(jì)水位為77.218 m，終點(diǎn)設(shè)計(jì)水位為76.408 m，總水頭差為0.810 m。

2 施工工藝及注意事項(xiàng)

2.1 施工導(dǎo)流

華柴暗渠施工范圍內(nèi)有污水溝穿過，為確保正常施工，需要進(jìn)行經(jīng)常性施工導(dǎo)流。設(shè)計(jì)洪水采用枯水期5年一遇標(biāo)準(zhǔn)，最終確定導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為10.5 m3/s。華柴暗渠邊坡按1∶1.5坡度放坡后右開挖邊線已經(jīng)進(jìn)入原三環(huán)外污水溝內(nèi)，影響工程結(jié)構(gòu)物的開挖，為防止污水在開挖后回流入基坑以及提高邊坡穩(wěn)定性，確定了如下導(dǎo)流工藝及注意事項(xiàng)：①將原污水溝挖除，清除淤泥挖至溝底壤土層，由于污水溝長(zhǎng)年有污水流過，溝底土壤層含水量較高，選用30 cm厚的15%摻量石灰土做水穩(wěn)層；②用渠身開挖的黏性土將原污水溝開挖后的基坑回填，分層碾壓，每層鋪設(shè)厚度40 cm，確保壓實(shí)度達(dá)到98%；③在基坑開挖線外7 m明挖一溝渠，渠底寬度4 m，渠底高程與原污水溝底高程一致，渠邊邊坡1∶1.5，經(jīng)水文計(jì)算滿足導(dǎo)流要求；④在開挖邊線外2 m做一個(gè)縱向黏土圍堰，黏土取自渠身開挖黏性土，圍堰底寬5 m，圍堰堰高2 m，分層碾壓，確保壓實(shí)度達(dá)到0.98；⑤在渠身段上下游分別做一個(gè)橫向黏土圍堰，黏土取至渠身開挖黏性土，圍堰底寬5 m，圍堰堰高2 m，分層碾壓，確保壓實(shí)度達(dá)到0.98；⑥渠身一期工程回填完畢后，拆除一期圍堰，按一期標(biāo)準(zhǔn)做二期工程圍堰及導(dǎo)流明渠。

2.2 基坑土方開挖及邊坡支護(hù)

(1)基坑土方開挖。為提高基坑土方開挖質(zhì)量，必須確保華柴暗渠渠身中心線與總干渠中心線重合。由于該段地下水位在基面高程0.5 m以下，故不存在初期排水問題，開挖前嚴(yán)格按照施工導(dǎo)流方案做好導(dǎo)流明渠和擋水圍堰，開挖至設(shè)計(jì)高程前預(yù)留50 cm厚保護(hù)層，在基底兩側(cè)做500 mm×500 mm排水溝，設(shè)集水井形成經(jīng)常性排水系統(tǒng)。渠身結(jié)構(gòu)尺寸為29 m，由于外側(cè)鋼模臺(tái)車及自移式布料機(jī)的工作空間為3 m，及渠底左側(cè)布設(shè)4m寬施工輔道。則開挖左軸距為21.5 m，開挖右軸距為17.5 m。邊坡放坡為1∶1.5，為了加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，在高程為73.5 m設(shè)置2 m平臺(tái)。

(2)基坑邊坡支護(hù)。根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，基坑開挖深度要求和基坑周邊坡頂場(chǎng)地的使用要求等，坡面施工采用土釘墻，靠近公路一側(cè)開挖邊設(shè)置微型樁[2]，其施工參數(shù)和工藝如下：①剖面，在左右岸縱向邊坡采用1∶1.5的坡度進(jìn)行放坡，坡面施工土釘，掛Ф6.5 mm@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)，噴射C20砼80 mm厚；在靠公路一側(cè)的橫向坡采用70°放坡，設(shè)置微型樁及預(yù)應(yīng)力錨桿，坡面施工土釘，掛Ф6.5 mm@200 mm×200 mm鋼筋網(wǎng)；②土釘，采用Ф25 mm鋼筋土釘，成孔直徑60 mm，采用水灰比0.45～0.55的純水泥漿灌注；③噴射混凝土，厚度80 mm，細(xì)石混凝土強(qiáng)度為C20，配合比為水泥∶中砂∶碎石=1∶2∶2.5，采用噴射砼機(jī)高壓噴射；④排水，坡面根據(jù)實(shí)際施工需要設(shè)置泄水管，坡頂、坡底設(shè)置排水溝，進(jìn)行排水；⑤坡頂設(shè)置1.20 m高的防護(hù)欄桿，采用D40鋼管制安；⑥微型樁直徑300 mm，樁之間的凈間距為800 mm，長(zhǎng)約15 m，樁內(nèi)放置18號(hào)工字鋼，孔內(nèi)回填2～3石子，采用PO32.5R普通硅酸鹽水泥，水灰比按1∶ 0.5，分兩次高壓注漿；⑦預(yù)應(yīng)力錨桿孔徑130，機(jī)械成孔，采用Ф28 mm鋼筋，錨頭張拉鎖定在腰梁上，張拉荷載為150 kN，腰梁尺寸200 mm×200 mm，采用支模，噴射C20砼。

2.3 模板工程

模板工程是提高暗渠管身段施工質(zhì)量和施工效率的基礎(chǔ)，模板工程主要包括底模、鋼模臺(tái)車(內(nèi)模和外模)和端模。

(1)底模。底板模板采用5 mm鋼板拼裝而成，外側(cè)模板采用2 m×2 m的大型模板，在距底面60 cm處內(nèi)預(yù)留一對(duì)拉孔，內(nèi)導(dǎo)角模板采用20 cm×2 m和70 cm×2 m模板拼裝而成。渠身底板模板采用普通支模方法，模板用定型組合鋼模板拼裝，模板間用螺桿相連，為防止露漿板縫間用2 mm雙面膠帶壓緊。為提高底模施工質(zhì)量，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①底板外側(cè)模板外面用Ф48 mm鋼腳手管做站筋和圍稟，在圍稟處并用Ф48 mm鋼腳手管打斜撐，共設(shè)置兩道斜撐，第一道斜撐在距離基面1 m處；第二道斜撐在距離底基面1.6 m處，并在預(yù)留孔處設(shè)置對(duì)拉桿，對(duì)拉鋼筋Ф20 mm；②底板內(nèi)模根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸，做八字定型鋼制模板，內(nèi)模支立底角側(cè)邊利用保護(hù)層墊塊輔助定位，鋼管支撐精確定位固定。并在底板澆筑時(shí)預(yù)埋Ф18 mm錨筋，預(yù)埋鋼筋間距1 m，埋入端做180°彎鉤，露出端套絲扣，用于支立導(dǎo)角模板時(shí)拉緊底部。

(2)鋼模臺(tái)車(內(nèi)模與外模)。由于華柴暗渠單孔凈高9.8 m，寬8 m。為了保證模板加固的穩(wěn)定性，底板以上的外側(cè)模板及內(nèi)模均選用鋼模組合臺(tái)車。鋼模臺(tái)車外模采用12.3 m×20 m的5 mm厚的鋼板，內(nèi)模墻身采用20 m×8.6 m的5 mm厚的鋼板，內(nèi)模頂板采用20 m×7 m的5 mm厚的鋼板加工而成。模板的橫肋和縱肋采用雙排槽鋼，縱肋每1.5 m設(shè)置一道，橫肋每1.5設(shè)置一道。在縱肋上每隔2 m布置支撐與臺(tái)車連接。支撐桿為液壓系統(tǒng)，可以調(diào)整支撐長(zhǎng)度，用以精確定位模板的位置。外側(cè)鋼模臺(tái)車的連接加固采用對(duì)拉桿，對(duì)拉鋼筋選用Ф25 mmⅡ級(jí)鋼筋。外側(cè)模板橫、縱肋加密成間距1 m，在縱肋與橫肋交點(diǎn)位置布置對(duì)拉桿，對(duì)拉桿內(nèi)設(shè)錐形頭，以防漏漿。

(3)端模。端模采用幾個(gè)模板拼裝而成，每個(gè)模板間設(shè)置止水帶卡槽。臺(tái)車在端部焊接一6 mm厚角鋼與端模外側(cè)的法蘭連接，采用螺桿連接[3]。在端模外側(cè)用D48鋼管設(shè)置站筋，圍稟將端模板連接成一體，在止水帶卡槽處設(shè)置鋼板壓片將止水帶壓緊,鋼板壓片間用螺桿連接。端模的加固主要靠臺(tái)車伸展出的橫梁對(duì)D48鋼管圍稟的拉力，且對(duì)于底板端?？稍谝慌曰炷翂|層澆筑時(shí)預(yù)埋鋼筋來做為斜撐。

2.4 混凝土工程

渠身澆筑以一聯(lián)為一個(gè)澆筑總單元，每個(gè)澆筑總單元分3次澆筑單元，第一次澆筑到渠身側(cè)墻導(dǎo)角處上部20 cm處，注記為①單元；第二次澆筑側(cè)墻離頂板80 cm處，注記為②單元；第三次澆筑至頂板，注記為③單元。

(1)混凝土運(yùn)輸方式。澆筑底板混凝土①單元時(shí)，混凝土運(yùn)輸方式采用兩種方式：水平運(yùn)輸，用混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送；垂直運(yùn)輸，選用兩種方式入倉，在左孔和右孔較近的位置布置溜槽入倉，在中孔等距離較遠(yuǎn)的位置運(yùn)用混凝土布料機(jī)布料入倉。

渠身墻身及頂板②、③單元澆筑時(shí)，混凝土運(yùn)輸方式：水平運(yùn)輸，混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送；垂直運(yùn)輸，采用混凝土布料機(jī)布料入倉，在布料小車下加裝套筒，保證混凝土的自由下落高差不大于1.5 m，避免混凝土由于自由下落高度過大造成離析。

(2)單管節(jié)混凝土澆筑方式。單管節(jié)混凝土澆筑方式，底板及倒八字①單元澆筑方式。在考慮布料機(jī)和溜槽的同時(shí)入倉，每個(gè)澆筑倉面面積不大，采用平鋪法能滿足混凝土間歇時(shí)間的要求，管身底板厚為130 cm，分4層平鋪澆筑，每分層厚度砼攤鋪不超過40 cm,保證砼振搗密實(shí)。倒八字及20 cm墻身在底板澆筑完后8～10 h繼續(xù)澆筑，間歇時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣溫、濕度做適當(dāng)調(diào)整。均采用布料機(jī)配套筒下料入倉，在老混凝土倉面上鋪設(shè)一層20 cm厚富漿混凝土。

墻體②單元澆筑方式：渠身中墻及邊墻厚度為120、130 cm，采用周圈分層布料澆筑，各側(cè)墻均衡上升，分層厚度為30～50 cm。將倉內(nèi)澆筑面分成幾個(gè)區(qū)段，每區(qū)段內(nèi)固定澆搗工人。注意布料機(jī)下料高度不大于1.5 m，以免混凝土離析。

頂板③單元澆筑方式，沿管身軸線方向采用平鋪法澆筑，由一端鋪向另一端。此外，管身頂板厚度為120 cm，分3層平鋪澆筑分層厚度為40 cm。

(3)總體混凝土澆筑流程。為了保證暗渠管身兩側(cè)混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求，華柴暗渠渠身段施工底板施工采用跳倉法施工，墻身及頂板施工采用流水法施工(隨鋼模臺(tái)車及布料機(jī)流動(dòng)作業(yè))。其混凝土澆筑流程包括：①設(shè)置兩個(gè)施工作業(yè)隊(duì)，即結(jié)構(gòu)一隊(duì)、結(jié)構(gòu)二隊(duì)，每個(gè)隊(duì)伍分別包括鋼筋組、模板組、混凝土組，每個(gè)班組兩班作業(yè)；②配置三套底板模板，兩套鋼模臺(tái)車(每節(jié)管節(jié)為一套)，兩臺(tái)自移式布料機(jī)，每臺(tái)鋼模臺(tái)車配置一臺(tái)布料機(jī)；③底板模板根據(jù)施工需要在兩個(gè)作業(yè)隊(duì)中穿插使用，每個(gè)隊(duì)伍對(duì)應(yīng)一臺(tái)鋼模臺(tái)車和布料機(jī)；④鋼筋和模板班組在底板及墻身頂板中穿插作業(yè),提高作業(yè)效率。

為提高渠身段混凝土澆筑質(zhì)量，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：①內(nèi)導(dǎo)角混凝土的澆筑往往會(huì)因?yàn)楦鞣N原因出現(xiàn)質(zhì)量問題，在澆筑的過程中混凝土攤鋪厚度要盡量均勻，不超振，不欠振。為了杜絕出現(xiàn)蜂窩麻面，必要時(shí)可人工用小錘敲擊模板，搗鼓密實(shí)；②在底板澆筑完畢后，讓混凝土達(dá)到一定初凝后方可澆筑導(dǎo)角部位，凝固時(shí)間不能太短，以免混凝土仍然保持流動(dòng)性，凝固時(shí)間不能太長(zhǎng)，以免出現(xiàn)冷接縫，并且澆筑間歇時(shí)間隨著現(xiàn)場(chǎng)的溫度和相對(duì)濕度做適當(dāng)調(diào)整；③墻身混凝土在澆筑時(shí)各墻身要均勻上升，以免出現(xiàn)過大的壓力差，造成臺(tái)車模板變形；④控制好混凝土的坍落度、和易性。布料小車下的套筒長(zhǎng)度要根據(jù)倉面高度做調(diào)整，保證混凝土的自由下落高度不大于1.5 m；⑤止水帶位置的混凝土澆筑是控制的重點(diǎn)，控制不到位可能造成止水帶位置的錯(cuò)位和止水帶周邊混凝土的振搗不密實(shí)失去止水作用，止水帶在澆筑之前要固定好，認(rèn)真檢查端模對(duì)止水帶位置的固定。

3 結(jié)束語

綜上所述，南水北調(diào)中線華柴暗渠管身段土建工程是南水北調(diào)工程的重要組成部分，其施工質(zhì)量關(guān)系到南水北調(diào)戰(zhàn)略部署。因此，加強(qiáng)中線華柴暗渠管身段土建工程的施工工藝對(duì)提升該段施工質(zhì)量至關(guān)重要。本文從4個(gè)方面系統(tǒng)地講述了該工程的施工工藝及注意事項(xiàng)，可為工程施工提供指導(dǎo)，同時(shí)也可為同類工程施工提供參考。