水利水電工程師發(fā)表論文期刊推薦北大核心級期刊《水電能源科學(xué)》，《水電能源科學(xué)》（WaterResourcesandPower）創(chuàng)刊于1983年，由教育部主管，中國水力發(fā)電工程學(xué)會、華中科技大學(xué)、國測水電技術(shù)研究院主辦，面向國內(nèi)外公開發(fā)行，目前為全國中文核心期刊（2008版，水利水電類核心期刊排名第6）及中國科技核心期刊，也為華中科技大學(xué)D類期刊之一。
　　摘要：本文介紹了渡槽施工難度較大，所以渡槽施工成為本工程施工的重點，以此以鎖水閣渡槽為例進行拱式渡槽施工的簡單剖析。

　　關(guān)鍵詞：鎖水閣渡槽,拱式現(xiàn)澆渡槽施工

　　巍山縣東山干渠新建工程位于巍山縣東山腳，北起五茂林水庫輸水隧洞出口，沿東山而行，南至系馬莊河，中途干渠里程K2+427處鎖水閣水庫輸水渠與之相較，形成聯(lián)合調(diào)度。干渠沿線地質(zhì)條件較為復(fù)雜，山體穩(wěn)定性差。渠線設(shè)計原則上以“挖填平衡”為指導(dǎo)思想，邊坡開挖盡量減少，特別是上邊坡，能不挖的盡量不挖。在線形分布上，盡可能根據(jù)灌區(qū)灌溉面積的分布情況，做到“能灌盡灌”，盡可能縮短渠道長度減少水頭損失，達到充分灌溉的目的，從而體現(xiàn)最大的工程效益。渠道總長41.80公里，其中渡槽21座總長1585米。渠道進水閘底板高程1853.767米，渠尾底板高程1828.396米，總落差25.371米。渠道縱坡明渠、封閉段均采用1∕2000，其余渠系建筑物關(guān)巍公路涵、渡槽等采用1/1000。灌區(qū)規(guī)劃渠首流量3.5m3/s,考慮到五茂林水庫和鎖水閣水庫對灌區(qū)聯(lián)合灌溉，設(shè)計渠首流量3.1m3/s,加大流量3.9m3/s。渠道設(shè)計流量分級為3.1-2.5-2.0-1.5m3/s。渠道控制灌溉面積4.367萬畝，設(shè)計灌溉面積2.912萬畝，増灌2.553萬畝，改善0.368萬畝。

　　2008年巍山縣人民政府利用水利、煙草資金實施完成干渠K2+427至K12+413段，全長9941米，實施渡槽4座，分別為鎖水閣渡槽、白邑渡槽、小山箐渡槽、鑼鍋箐渡槽，總長520米。由于渡槽施工難度較大所以渡槽施工成為本工程施工的重點�，F(xiàn)以鎖水閣渡槽為例進行拱式渡槽施工淺析。

　　一、鎖水閣渡槽基本情況

　　鎖水閣渡槽長總長125m，設(shè)為18跨，跨長分為5m、12m、兩種，渡槽采用拱式結(jié)構(gòu)，設(shè)計底坡i=1/1000，槽身為C25鋼筋砼的矩形槽身，斷面為1.7m×1.7m，厚0.2m。進出口邊墩均采用M7.5漿砌塊石的重力墩，墩帽為10cm厚的C20砼。排架采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)的單排架，斷面為0.4m×0.3m。主拱圈為變截面懸鏈線雙肋無鉸拱�？缍�60m，矢高　10m，拱肋中距為1.90m。拱上排架及肋間橫系梁間距為5m，排架頂上擱置簡支矩型槽身，槽身跨度5m。主拱圈采用等寬度矩形截面拱肋，肋寬0.7m，拱頂厚度0.8m，厚度系數(shù)0.5，拱腳厚度1.,077m，拱軸系1.347。主拱圈采用C30砼�；�礎(chǔ)用C20鋼筋砼。槽身每間隔2米設(shè)一拉桿，拉桿斷面尺寸為0.15m×0.15m。渡槽進出口采用圓弧與明渠相連。分縫設(shè)651橡膠止水帶，縫寬2cm，縫內(nèi)采用瀝青砂漿回填。河谷成“u”字型。槽身上口至河地面25米。拱渡由拱肋作為支承，拱肋為變形截面矩形斷面。拱肋間有橫系梁。拱背上為鋼筋混凝土排架，排架上部為槽托，渡槽槽身支承在槽托上。槽身為鋼筋混凝土按5m長度分縫。各部位構(gòu)件均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

　　本方案采用滿堂式鋼管腳手架、制作拱架進行渡槽的施工。拱架的設(shè)計、立模及混凝土澆筑程序及方法是本方案的重點。

　　二、施工程序

　　施工準(zhǔn)備(場地平整、材料準(zhǔn)備等)；→拱架搭設(shè)、設(shè)備就位；→立模，拱肋綁扎鋼筋(拱波、排架、槽托及槽身鋼筋預(yù)先綁扎成骨架)；→拱肋混凝土分段澆筑、養(yǎng)護、拆模；→拱波立模、鋼筋骨架拼裝；→拱波及拱背混凝土澆筑、養(yǎng)護、拆模；→排架立模、鋼筋骨架拼裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護、拆模；→槽托立模、鋼筋骨架拼裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護、拆模；→槽身立模、鋼筋骨架拼裝、混凝土澆筑、養(yǎng)護、拆模；→卸落滿堂式拱架；→工程收尾。

　　三，拱架基礎(chǔ)

　　拱架基礎(chǔ)用在立桿端部墊上底座，使立桿承重后均勻沉陷并有效地將荷載傳給地基。但由于立桿數(shù)量多，分散面寬，每根立桿所處的地基土不一定相同，除按一般支架基礎(chǔ)處理外，可采用分別確定立桿管端承載能力的方法，使各立杯承載后的不均勻沉陷控制在允許范圍內(nèi)。鎖水閣渡槽采用的方法為：開挖棄渣回填主河床，采用30噸震動碾壓實。鋪設(shè)20cm厚的C15砼。砼鋪設(shè)寬度首先按所有荷載加施工荷載結(jié)合回填土承載力確定，并采用單品腳手架抗傾覆能力復(fù)核。

　　四、拱架

　　拱架采用滿堂式腳手架搭設(shè)。該鋼管拱架由立桿(立柱)、小橫桿(順?biāo)�流方�?、大橫桿(順橋軸線方向)、剪刀撐、斜撐、扣件和纜風(fēng)索組成，并以各種形式的扣件(如直角扣件、回轉(zhuǎn)扣件和套筒扣件)聯(lián)結(jié)各桿件。立桿和橫桿鋼管均采用DN40。

　　立桿是承受和傳遞荷載給地基的主要受力桿件，其間距需符合有關(guān)規(guī)范要求。

　　采用該方法的原因是由于桿件輕，運輸傳遞靈活方便，無須特殊起吊設(shè)備，

　　圖1(右)滿堂式鋼管扣件縱向連接示意圖

　　圖2(下)滿堂式鋼管扣件拱架示意圖

　　五、拱架的安裝

　　安裝工具僅需扳手。由兩拱腳開始，全拱圈寬度推進，在拱頂處合龍。但施工中應(yīng)注意以下幾點：

　�、倭�桿打入土中時，要求捶臺鋼管直至出現(xiàn)多次反彈現(xiàn)象為止；

　　②立桿位置要正確，立桿要求與地面垂直，相鄰立桿接頭不能在同一高程內(nèi)，立桿不宜采用搭接，對接端面應(yīng)平穩(wěn)；圖2主拱架構(gòu)件大樣圖

　�、鬯�有扣件架設(shè)時要求擰緊，對于頂端小橫桿的連接扣件，在澆混凝土過程中，還應(yīng)派專人經(jīng)常檢查，嚴(yán)防松滑；

　�、馨惭b頂端小橫桿時，要求桿身不能彎曲；

　�、堇|風(fēng)繩捆綁點上下游要求交叉，且對等收緊�？奂�式鋼管主拱架結(jié)構(gòu)大樣圖見圖2。

　　六、拱肋模板

　　拱肋模板如圖3所示。底摸厚度根據(jù)弧形木或橫梁間距的大小來確定，厚度為5cm。為使側(cè)向放置的模板與拱圈內(nèi)弧線圓順一致，預(yù)先將木板壓彎。

　　拱肋側(cè)面模板，預(yù)先按樣板分段制作，然后拼裝在底模板上，并用拉木、螺栓拉桿及斜撐等固定。安裝時，先安置內(nèi)側(cè)模板，等鋼筋入模后再安置外側(cè)模板。模板宜在適當(dāng)長度內(nèi)設(shè)一道變形縫(縫寬約2cm)，以避免在拱架沉降時模板間相互頂死。

　　拱肋間的橫撐模板與側(cè)模構(gòu)造基本相同，處于拱軸線較陡位置時，可用斜撐支撐在底模板上。

　　處于拱軸線較陡區(qū)段的拱段，應(yīng)設(shè)置拱肋蓋板，并隨澆筑混凝土進度而裝釘蓋板。

　　七、施工預(yù)拱度

　　拱頂預(yù)拱度按經(jīng)驗估算：δ=L2/5000*f

　　設(shè)置預(yù)拱度時，拱頂處應(yīng)按全部預(yù)拱度總值設(shè)置，拱腳處為零，其余各點可按拱軸線坐標(biāo)高度比例或按二次拋物線分配。按二次拋物線分配時的計算方法，可參考下列公式和圖4。

　　δx=δ(1-4x2/L2)

　　式中：δx—任意點(距離為X)的預(yù)加高度；

　　δ—拱頂總預(yù)加高度；

　　L—拱圈計算跨徑；

　　x—跨中至任意點的水平距離。

　　八

　　八、測量放樣

　　1、拱架測量

　　按照拱架放樣圖上支座的坐標(biāo)，將支座位置測放到墩臺上。

　　測量以橋位中心線和墩臺中心線兩條基線為基準(zhǔn)。先測出上下游最外側(cè)拱架片的中心線，再測出最外側(cè)兩拱架片的支座中心位置，然后測出其余拱架片支座中心位置。

　　滿布式拱架各桿件和組件位置的測量，以橋中心線和墩臺中心線兩個方向的基線為基準(zhǔn)進行引測；應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)的或統(tǒng)一的鋼尺丈量。其誤差限制的一般規(guī)定如下：

　　①起拱線以上部分拱架立柱的縱軸在平面內(nèi)與設(shè)計位置的偏差不超過±30mm；

　�、诠爸�與橋中心線之間距離偏差不超過上±10mm；；

　�、酃叭�和拱肋的底模標(biāo)高誤差不超過+10mm或-5mm；

　　各片拱架在同一節(jié)點處的標(biāo)高應(yīng)盡量一致，以便于拼裝平聯(lián)桿件，扣件式鋼管拱架及風(fēng)力較大地區(qū)的拱架，必須設(shè)置纜風(fēng)索。

　　2、拱圈放樣

　　放樣平臺的鋪設(shè)

　　先在放樣臺上放出拱圈大樣，以確定拱塊形狀和尺寸、拱圈分段位置、各項桿件的位置和尺寸，并進行塊件等編號。拱圈大樣采用1：1的比例。放樣平臺選擇在橋位附近較平坦和寬敞的地方(或場所)。平臺的表面應(yīng)平整、不積水(有3%～5%的單向坡)且堅實。為此，在整平地面后，在其上再夯填一層三合土或砂礫，再鋪抹一層水泥砂漿或夯筑一層石灰土。

　　拱圈和拱肋的放樣：拱圈和拱助采用坐標(biāo)法放樣。

　　1)如圖5所示，以拱頂為原點，用經(jīng)緯儀放出x-x及y-y兩坐標(biāo)基線及A-A、B-B、C-C、D-D等輔助線，并以對角線校核之。

　　2)按拱軸線方程算出拱軸線、拱腹及拱背內(nèi)外弧線各預(yù)定點的縱橫坐標(biāo)。

　　3)以坐標(biāo)基線及輔助線為基準(zhǔn)，用經(jīng)緯儀及鋼尺(標(biāo)準(zhǔn)的或統(tǒng)一的)放出或者用細鋼絲放

　　出各預(yù)定點并量出加預(yù)拱度值后的各點。

　　4)用預(yù)先制作的曲線板將各點連接起來，即可繪出拱圈的設(shè)計弧線和加預(yù)拱度后的弧線。曲線板按拱圈的弧線半徑制作。

　　九、拱架的卸落和拆除

　　1.卸落拱架的期限

　　拱肋必須在澆筑完成后鋼筋混凝土強度達到設(shè)計強度的70%以后才能卸落拱架。此外還考慮拱上建筑、拱背填料、連供等因素對拱圈受力的影響，盡量選擇對拱體產(chǎn)生最小應(yīng)力的時機。

　　2.卸架設(shè)備

　　采用組合木楔作為卸架設(shè)備，如圖6所示，其由三塊楔形木和一根拉緊螺栓組成。卸架時只需扭松螺栓，木楔徐徐下降，拱架即可逐漸降落。

　　卸落的程序和方法

　　拱架卸落的過程，就是由拱架支承的拱圈重力逐漸轉(zhuǎn)移給拱圈自身來承擔(dān)的過程，為了對拱圈受力有利，拱架不能突然卸除，而應(yīng)按一定的卸架程序和方法進行。在卸架中，只有當(dāng)達到一定的卸落量h時，拱架才脫離拱因體并實現(xiàn)力的轉(zhuǎn)移。

　　拱頂處的卸落量h為拱圈體彈性下沉量及拱架彈性回升量之和。拱頂兩側(cè)各支點處的卸落量按直線比例分配。

　　為了使拱圈體逐漸均勻的降落和受力，各支點卸落量應(yīng)分成幾次和幾個循環(huán)逐步完成。各次和各循環(huán)之間應(yīng)有一定的間歇。間歇后應(yīng)將松動的卸落設(shè)備項緊，使拱圈體落實。

　　滿布式拱架根據(jù)算出和分配的各支點的卸落量，從拱頂開始，逐次同時向拱腳對稱地卸落。

　　十、混凝土澆筑

　　整個渡槽鋼筋混凝土澆筑分四個階段進行：

　　第一階段：澆筑拱肋。

　　第二階段：澆筑拱上橫梁等。

　　第三階段：澆筑上部排架、槽托。

　　第四階段：澆筑渡槽槽身。

　　混凝土澆筑過程中，應(yīng)保證前一階段的混凝土達到設(shè)計強度的7O%以上才能澆筑后一階段的混凝土。拱架在第四階段混凝土澆筑前拆除，但必須事先對拆除拱架后拱圈的穩(wěn)定性進行驗算。如設(shè)計文件對拆除拱架另有規(guī)定，應(yīng)按設(shè)計文件執(zhí)行。

　　拱波應(yīng)在拱肋強度或其間隔縫混凝土強度達到設(shè)計強度的70%后開始。

　　1、拱肋的澆筑

　　拱肋混凝土采用分段澆筑法進行。分段長度為6m～15m。分段位置確定的原則是使拱架受力對稱、均勻，并使拱架變形小。因此，在拱架撓曲線為折線的拱架支點、節(jié)點處，及拱頂、拱腳等處，設(shè)置分段點并適當(dāng)預(yù)留間隔縫。如預(yù)計變形較小且采取分段間隔澆筑時，也可減少或不設(shè)間隔縫。間隔縫的位置應(yīng)避開橫撐、隔板、吊桿及剛架節(jié)點等處。間隔縫的寬度一般為8Ocm～100cm，以便于施工操作和鋼筋連接。為縮短拱圈合龍和拱架拆除的時間，間隔縫內(nèi)的混凝土強度采用比拱圈高一等級的半干硬性混凝土。各段的接縫面應(yīng)與拱軸線垂直。

　　分段澆筑程序應(yīng)符合設(shè)計要求，且對稱于拱頂進行，使拱架變形保持對稱均勻和盡可能地小。

　　填充間隔縫混凝土，應(yīng)由兩拱腳向拱頂對稱進行。拱頂及兩拱腳間隔縫應(yīng)在最后封拱時澆筑，間隔縫與拱段的接觸面應(yīng)事先按施工縫進行處理。并應(yīng)注意以下幾點：

　　(1)間隔縫混凝土應(yīng)在拱圈分段混凝土強度達到70%設(shè)計強度后進行；

　　(2)封拱合龍溫度應(yīng)符合設(shè)計要求，如設(shè)計無規(guī)定時，可在接近當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶞囟然蛟?℃～15℃之間進行。

　　2、拱波的澆筑

　　拱波應(yīng)在拱肋強度或其間隔縫混凝土強度達到設(shè)計強度的70%后開始。

　　3、拱肋聯(lián)結(jié)系的澆筑

　　各拱助同時澆筑時，各拱肋間橫向聯(lián)結(jié)系與澆筑拱肋同時施工，并同時卸落拱架；各拱肋不是同時澆筑和卸架時，應(yīng)在各拱肋卸架后再澆筑肋間橫向聯(lián)結(jié)系。

　　4、排架及槽托的澆筑

　　排架及槽托應(yīng)在拱波強度達到設(shè)計強度的70%后開始。排架混凝土應(yīng)從底部到頂部一次連續(xù)澆完，頂部施工縫設(shè)在槽托的底面。

　　5、槽身的澆筑

　　槽身混凝土應(yīng)在排架及槽托混凝土強度達到設(shè)計強度的100%后才能進行。每兩排排架之間的渡槽槽身混凝土應(yīng)一次連續(xù)澆完。

　　十一、其他補充要求

　　(一)拱肋鋼筋的綁扎

　　(1)拱腳接頭鋼筋預(yù)埋

　　由于拱肋的主鋼筋需伸入墩臺內(nèi)，因此在澆筑墩臺混凝土?xí)r，應(yīng)按設(shè)計要求的位置和深度將鋼筋端頭預(yù)埋入混凝土中。為便于預(yù)埋，主鋼筋端部可截開，但應(yīng)按有關(guān)規(guī)定使各根鋼筋的接頭錯開。

　　(2)鋼筋接頭布置

　　為適應(yīng)拱助在澆筑過程中的變形，拱肋的主鋼筋或鋼筋骨架不使用通長鋼筋，而在適當(dāng)位置的間隔縫中設(shè)置鋼筋接頭，且最后澆筑的間隔縫處必須設(shè)鋼筋接頭。

　　(3)鋼筋綁扎順序

　　鋼筋綁扎將根據(jù)混凝土澆筑分段及順序進行，綁扎時各種預(yù)埋鋼筋應(yīng)予臨時固定，并在澆筑混凝土前進行檢查和校正。

　　(4)拱上其它建筑鋼筋與模板

　　為簡化在拱肋上進行的施工作業(yè)，拱上建筑的鋼筋采用預(yù)先綁扎或焊接成鋼筋骨架，模板預(yù)先組裝成整塊或整體。鋼筋骨架和整體式模板用吊葫蘆吊到拱上安裝。

　　(二)材料質(zhì)量要求

　　水泥：選用大理州水泥廠生產(chǎn)的525﹟普通硅酸鹽水泥，水泥需有出廠日期和出廠合格證，儲存超過三個月以上視為不合格，必須重新檢驗標(biāo)號后方可使用。

　　砂：含泥量不大于3%，云母含量不大于2%，硫化物、硫酸鹽含量分別不大于1%，有機物含量用比色法，顏色不深于標(biāo)準(zhǔn)色。

　　碎石：碎石級配良好，粒徑可采用3～5cm，針片狀含量不大于15%，含泥量不大于1%，碎石強度壓碎指標(biāo)值不大于13%，硫化物硫酸鹽含量不大于1%。

　　拌和用水：不得含有影響水泥正常硬化的有害物質(zhì)，凡PH值小于4和硫酸根含量大于1%的污水不能使用，應(yīng)使用不含泥不受污染的天然水或自來水(飲用)。

　　混凝土配合比：施工前需按設(shè)計強度作混凝土強度試配試驗。

　　(三)混凝土運輸及澆筑設(shè)備

　　混凝土拌制選用強制式攪拌機，嚴(yán)格按用料重量比進行拌制，混凝土拌合物拌合時間應(yīng)不少于1分鐘(等于或小于400L容量的強制式拌合機)，嚴(yán)格控制水灰比，加水量根據(jù)砂、碎石含水量調(diào)整，使拌合物塌落度不大于7cm。

　　混凝土運輸：水平運輸采用膠輪手推車運輸，垂直運輸采用井架提升。

　　入倉混凝土采用插入式振動器人工振搗。振搗器的插點要均勻排列，可采用“行列式”或“交錯式”的順序移動，防止漏振。

　　拱肋混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進行，如因天氣、設(shè)備故障、模板的支撐，停電等情況必須間歇時，歇間時間當(dāng)氣溫在25度左右時不超過兩小時，超過時間應(yīng)留施工縫，但施工縫的位置應(yīng)設(shè)在拱肋分段的1/3跨內(nèi)。施工縫在繼續(xù)澆筑前必須作必要的處理，清除松散軟弱部份，鑿毛清洗后再行澆灌。

　　拱式渡槽各部位混凝土在澆筑期及澆筑完成后需進行灑水養(yǎng)護。渡槽槽身上應(yīng)覆蓋草席。各構(gòu)件的養(yǎng)護時間不得低于7天。

　　(四)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)

　　現(xiàn)澆拱圈的結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)見下表。

　　序號項目允許偏差檢查方法或頻率

　　1混凝土強度(Mpa)在合格標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)

　　2軸線偏位(mm)5用經(jīng)緯儀測量5處

　　4內(nèi)弧線偏離設(shè)計弧線(mm)±1/500跨徑用水準(zhǔn)儀測量5處

　　5斷面尺寸(mm)高度±5用尺量拱腳、l/4、拱頂5個斷面

　　6其它+10

　　7拱肋間距(mm)5用尺量5處

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