倒虹吸进/出口渐变段混凝土施工技术

【摘 要 】在倒虹吸工程中,如何采用普通钢模板进行渐变段扭坡面模板的支立,保证渐变段扭坡混凝土成形质量.

【关 键 词 】倒虹吸；扭坡；模板支立；混凝土浇筑；质量

一、概述

磁河渠道倒虹吸为南水北调中线总干渠（京石段）河北省境内的一座大型河渠交叉建筑物,主要由进口渐变段、进口闸室、管身段、出口闸室及出口渐变段五大部分组成,全长579m.磁河倒虹吸进/出口渐变段采用相同的扭坡结构,各分为四段,段与段间设有闭孔泡沫隔缝材料.其中进口渐变段的基本结构尺寸为：13m×4段等于52m,底宽从10m渐变到2m,最大外倾坡比1：2.5；出口渐变段的基本结构尺寸为：14.5m×4段等于58m,底宽从9.5m渐变到2m,最大外倾坡比1：2.5.设计给出每一段的起、止和中间共计三个典型断面,其他结构尺寸均需要由施工来控制.

二、工程特点

倒虹吸进/出口渐变段扭坡虽然从根本上看每一段的渐变扭曲形式相同,但是每一段的结构型式却截然不同.所以在进行倒虹吸进/出口渐变段扭坡混凝土施工时,其结构尺寸推算的基本原理是一样的,但实际的施工方法却要区别对待.

由于倒虹吸进/出口渐变段扭坡的迎水面与背水面均为扭曲面,此曲面的特点就在于任意一个断面上都不存在曲线,即迎水面线和背水面线均为直线,但是所有断面重叠后形成的实体的迎水面和背水面均呈现曲面,也就是说相近的两个断面的迎水面线或背水面线是存在微小的倾角的,即存在一定的扭度,且这个扭度以与闸室相接的第一段为最大.这样模板支立的难度较大,混凝土成型质量很难控制.

三、施工方案

（1）模板及支撑方案

采用P3015、P1015两种规格的普通钢模板竖向拼装,每三块P3015间隔一块P1015,横向背方采用2根φ48×3.5脚手管,间距0.75cm,P1015模板是考虑用于穿拉筋固定竖向背方用的,竖向背方采用背靠背双槽钢,对拉螺栓加固,即背方间距1.0m.

在扭坡基础混凝土上先浇筑高约2～4m、厚1～2m左右的混凝土芯墙,作为拉筋和架立筋的锚固点.将该砼芯墙作为第一层扭坡混凝土的一部分,然后再支立迎水面及背水面模板.

（2）混凝土浇筑施工方案

同渠道相接段渐变段扭坡由于迎水面坡度极缓,考虑支立模板非常容易在扭坡成型表面产生大量的水气泡,所以采用不支立迎水面模板,直接采取从下到上分层铺料浇筑的施工方法；层铺料厚度不大于30cm～50cm,插入式振捣器振捣,人工抹平压光,但在施工时应注意抹面控制标高或控制线的确定.

其他三段渐变段扭坡均设置一道水平施工缝分上下两层施工.为便于顶层混凝土结构施工,将扭坡后的回填土分层回填,即完成下层混凝土扭坡后回填施工后再进行上层混凝土结构的施工.

四、主要工序施工方法及操作要点

（1）测量放线

每1.0m设置一个控制断面,理论推算出间隔1.0m的各个断面的尺寸,在模板支立过程中,跟踪校核所形成的迎水面线及背水面线的尺寸位置,确保模板支立的施工质量.在整个施工过程中,测量工作的好坏也是关键.

（2）心墙施工

合理确定心墙的尺寸及位置,心墙主要用于支立模板和架立钢筋,除去心墙后所预留的扭坡浇筑厚度要适当,以保证施工质量,磁河渠道倒虹吸工程最小厚度在1.5m～2.0m.

（3）扭面模板支立

采用P3015、P1015两种规格的普通钢模板竖向拼装,每三块P3015间隔一块P1015,横向背方采用2根φ48×3.5脚手管,间距0.75cm,P1015模板是考虑用于穿拉筋固定竖向背方用的,竖向背方采用背靠背双[10槽钢,对拉螺栓加固,即背方间距1.0m.拉筋采用φ16的圆钢,间排距为100cm×75cm.拆模后,将对拉螺栓的锥形扩大圈用电钻卸掉,用M35干硬性水泥砂浆将锥形扩大圈留下的凹坑夯实抹平.

进/出口渐变段为扭坡面,断面中迎水面及背水面的坡面线均为直线,可以做为扭坡面成型的主要控制线,在施工中以竖向槽钢背方作为扭坡模板安装的主要控制线,间距100cm.为保证扭坡面的设计尺寸,模板采用P3015、P1015两种规格的普通钢模板竖向拼装,根据拉筋间排距,每3块P3015模板配1块P1015模板,拉筋直接穿P1015模板,模板横向围令采用2根φ48×3.5的脚手管.

（4）砼浇筑施工方法

根据各段、各层的混凝土浇筑量,充分利用现有布料机械,满足混凝土浇筑强度要求.磁河扭坡面混凝土浇筑时利用了现有塔吊QTZ80,再配以混凝土罐车溜槽入仓,即可满足混凝土浇筑需要.其中磁河采塔吊采用的是自制混凝土吊罐方量为0.7m3,自重0.17t,混凝土重量计1.75t,总吊重约1.92t.

进/出口渐变段扭坡面混凝土按设计结构缝划分的块浇筑量为600～190m3,设置水平施工缝分层浇筑后浇筑量约为350～190m3.

①进口渐变段第1扭坡段及出口渐变段第4扭坡段：在保证扭坡设计厚度的前提下,为便于施工,直接在该段扭坡上用红砖砌筑出背水面；由于迎水面坡度极缓,不支立迎水面模板,直接采取从下到上分层铺料浇筑的施工方法；层铺料厚度不大于30cm～50cm,插入式振捣器振捣,人工抹平压光.

②进口渐变段第2扭坡段及出口渐变段第3扭坡段：混凝土背水面后设有回填基础砂砾土,由于这两段的背水面坡度缓,且背水面与开挖坡面之间的距离小,回填及压实施工困难,所以在保证扭坡设计厚度的前提下,为便于施工,由测量放出背水面控制线,用红砖砌筑出背水面,边砌筑边进行回填及压实施工.

③进口渐变段第3、4扭坡段及出口渐变段第1、2扭坡段：设置两道水平施工缝分三层施工,底层为1.0m厚的基础,基础以上平均分成两层.为便于顶层混凝土结构施工,将扭坡后的回填土分层回填.考虑这四段扭坡的坡底较宽,分别为5m～8m、7.5m～5m,为保证施工质量,同时便于钢筋和模板安装,在扭坡基础混凝土上先浇筑高约2～4m、厚1～2m左右的混凝土芯墙,作为拉筋和架立筋的锚固点.将该砼芯墙作为第一层扭坡混凝土的一部分,然后再支立迎水面及背水面模板,从下向上分层浇筑.

最后一层扭坡混凝土施工时,考虑扭坡坡顶仅有50cm宽,其中20cm为凸台,为了便于混凝土下料及振捣,在进行坡面顶口最后一层模板安装时,沿坡面纵向每隔若干块预留一块,作为混凝土下料的入料口及人工进入仓面进行平仓、振捣的进人孔.对于坡面较陡处的预留孔洞,为便于吊罐下料,在孔口安装下料溜斗,吊罐将混凝土直接卸到下料溜斗中,再由人工配合扒料入仓.混凝土浇筑至预留孔洞时,再进行封模浇筑.顶口处的混凝土则通过在顶口安装的下料溜斗配以人工扒料完成浇筑.