沙河渡槽预制架设方案及现浇脚手架方案比较

□ 戴 毓 □ 曾令昭 □ 熊 燕

（1南水北调中线建管局河南直管建管局 2河南交通职业技术学院）

0 引言

南水北调工程作为举世瞩目的世纪工程，受到了全国人民的关注，建管及设计单位均做足充分准备为了更快更好的完成工程建设。所以针对各种施工方案进行全面的比较和选择。

1 沙河渡槽预制架设方案及现浇脚手架方案概述

沙河渡槽预制架设方案的预制场总体上按制槽区、存槽区、提升区、混凝土生产区和办公生活区5大块进行场地布置。其中渡槽预制、存放槽场地总占地面积约4.06hm2,拌和站占地1.56hm2,生活区占地0.95hm2,提升区占地0.16hm2，共计占地67.27hm2。渡槽预制架设的施工方案需要三种特种机械设备以满足渡槽的吊装、运输和架设需要，两个槽场共用一套设备。该三种特种机械设备分别是2台跨墩650t门式起重机（提槽机）、1200t轮轨式运槽车和1200t架槽机。架槽时，先从存槽台座区用提槽机直接起吊渡槽，吊运安装到右线前2跨桥墩上。然后利用提槽机在已安装好的2跨渡槽上拼装架槽机和轮轨式运槽车。渡槽在提升站处用提槽机吊移到运槽机上，运槽机驮运至右线第二跨架槽机腹内，架槽机吊装右线第三跨2片渡槽。完成后，运槽台车驱动架槽机走行直至过孔到位，继续架设前跨渡槽。右线跨渡槽全部架设完后，运槽车和架槽机退回到2#墩附近；提升站提槽机架设左线前两跨渡槽，并在架设好的渡槽上安装架槽机和运槽机走形轨道；提槽机先后将右侧渡槽上的架槽机和运槽机倒装到左侧前两跨内；按照架设右线渡槽的施工方法架设左线渡槽；完成沙河渡槽架设任务后，整套设备倒用到大郎河制槽场。

现浇脚手架施工方案主要采用扣件式钢脚手架（或采取碗扣式脚手架），做梁式渡槽的现浇支架同时采用人工振捣，混凝土输送泵输送的方法施工。在施工中要注意防止堵塞预应力孔道。U型渡槽底模用竹胶模或大钢模，下部半圆弧的外、内模可用定制钢模，上部直墙段可采用组合钢模板内衬竹胶板做模板，或用大钢模板。槽型渡槽采用大的钢模或钢框竹胶模均可。混凝土浇筑分两次进行，U型渡槽先浇圆弧下部的4m左右，槽型渡槽先浇至底板以上至少1m以上。下部底板部分必须一次浇筑完，上部侧墙可各自分开来浇，但单个墙身必须一次浇筑完成。

2 沙河渡槽预制架设方案总体施工顺序

总体施工顺序:承台、墩身施工→地基处理→制槽、存槽台座施工→提槽机安装→吊装已绑扎好的整体式钢筋入胎膜→浇筑、养护渡槽→张拉预应力筋→吊起存槽→提槽机架设0～2#右线两跨四片渡槽→安装架槽机和运槽台车→依次架设右线第3跨～47跨渡槽→提槽机架设0～2#左线两跨四片渡槽→架槽机倒放在左线1～3#墩上→同右线架渡槽步骤架设左线渡槽→倒用到大郎河制槽→附属工程施工→工程应收。

3 现浇脚手架施工方案施工顺序及施工要点

处理现浇支架场地→支立支架→预压支架→支立底模、外侧圆弧模→绑扎圆弧及底板钢筋、预埋管→支圆弧内模→浇注混凝土→养生→绑扎直边墙及顶肋钢筋→支立侧墙模→浇注混凝土→养生→张拉→拆除模板和支架。

处理现浇场地包括:挖除表层承载力小的砂土，或轻壤土，深度1～2m，视土质情况定厚度，最好在地下水之上，可利用冬季枯水季节施工，地下水视情况决定是否抽排。然后碾压原质土层，再换填粘土（或（有水时）换填开挖的碎石料或级配好的砂砾石混合料），分层碾压，达到设计地基承载力要求。换填高度可以根据脚手架或设计要求加高，所有的基础必须平整，平整度＋5cm内，然后表层打10cm的厚的C10混凝土垫层。回填土（无水时最好）还可采用2:8灰土分层夯实，密实度采用环刀取样进行试验，并在四周距脚手架外立杆50cm以外处设一浅排水沟。地基处理宽度为至少21m；处理长度为40m。处理完毕的地基承载力≥242kPa。

4 渡槽预制、架设方案预应力张拉及混凝土预制的施工要点

4.1 预应力张拉施工要点

在渡槽进行初张拉后移出内模，渡槽内模移出时的混凝土强度，要达到设计强度的60%以上；槽体混凝土芯部与表层、体内与体外、表层与环境温差均≤15℃；且能保证棱角完整时方可进行拆模工作。另外，气温急剧变化时不得拆模，预施应力按预张拉、初张拉和终张拉3个阶段进行。生产初期，应至少对两孔渡槽进行管道摩阻、喇叭口摩阻等预应力瞬时损失进行测试，以保证施加预应力准确。张拉预应力钢绞线时，采用应力应变双控制。预施应力值以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。张拉程序为:0→初应力（0.20бcon）→бcon持荷5min。为避免槽体混凝土收缩开裂，预制槽应带模预张拉，预张拉时，模板应松开，不应对槽体压缩造成阻碍，张拉数量及张拉力值应符合设计要求。预应力束张拉前，应清除管道内的杂物及积水。初张拉应在槽体混凝土强度达到设计值80%后进行。初张拉后，槽体方可吊离台位。终张拉应在槽体混凝土强度及弹性模量达到设计值后、龄期≥10d时进行，张拉时以预施力值为主，以预应力筋伸长值作校核。预施力应采用两端同步对称张拉，并符合设计张拉顺序。在整个张拉过程中，严密注意钢绞线断丝及锚具滑丝情况，全槽断丝及滑丝数量不应超过预应力钢丝总数的0.50%，并不应处于槽的同一侧，且一束内断丝不得超过一丝。预制槽终张拉后应实测槽体弹性上拱，实测上拱值≤1.05倍设计计算值,张拉完毕24h后复查，确认无新滑断丝即可进行钢绞线的切割。

4.2 混凝土预制施工要点

浇筑渡槽用的混凝土必须满足抗冻融、抗渗性、抗氯离子渗透性、抗裂性、抗钢筋锈蚀和抗碱－骨料反应的耐久性等要求。槽体混凝土灌筑应采用混凝土运输车运送，混凝土输送泵＋混凝土泵车泵送混凝土入模。用快速、稳定、连续、可靠的浇筑方式一次浇筑成型,每片槽的浇筑时间≤8h或不超过混凝土的初凝时间。槽体混凝土灌注完毕后，应进行自然养护或蒸汽养护,当环境相对湿度<60%时，自然养护≥28d；相对湿度在60%以上时，自然养护≥14d。同时，对渡槽养护的混凝土试件进行洒水养护，使试件强度与槽体混凝土强度同步增长。当环境气温低于5℃时，槽体表面喷涂养护剂，采取保温保湿措施进行蒸汽养护。

5 现浇脚手架施工方案

5.1 现浇脚手架施工方案中的模板支撑架施工方法

脚手架搭设的工艺流程为:场地平整、夯实→基础承载力实验、材料配备→定位设置通长脚手板、底座→纵向扫地杆→立杆→横向扫地杆→小横杆→大横杆（搁栅）→剪刀撑→连墙件→铺脚手板→扎防护栏杆→扎安全网。

支立支架:采用扣件式钢管支架。一般要求按设计计算结果进行搭设场地的平整、夯实等地基处理，确保立杆有稳固可靠的基地。然后按构架设计的立杆间距进行放线定位，铺设断面为200mm×60mm（≥60mm厚）垫板（块）和安放立杆底座，并确保位置准确、铺放平稳，不得悬空。支立支架要进行预压重，消除非弹性变形。

为保证架杆的整体稳定，立杆间距横间保持一致，一般均为50cm，可依结构在允许范围内调整，如槽型槽下有横肋梁调为49cm，横杆层距120cm，纵横向分别布置。最顶层横杆距立杆顶<20cm。剪刀撑沿线路方向每6跨在横截面上设置一道，剪刀撑与地面呈45～60°角。因构造本身荷载差异较大，立杆间距可作适当调整。特别是纵向沿渡槽槽墙、肋梁线下2m范围调小立杆间距，经计算为40，36，30cm。采用立杆顶上加托方式支撑。U型渡槽支架按设计加预拱度后，底钢模直接搭设，圆弧及侧模支撑可将支架向上架设或与底模做成同一平台，看侧模板设计而定。槽型渡槽按底部有肋梁情况调整安装支架,也需计算设置预拱度，渡槽侧墙部位下的支架立杆可加密。支架及底模搭好后，要按设计荷载的110%进行预压，可采用装沙袋加压方法。用棕绳编织成大网，将砂袋网住，由吊车吊装至预压区进行预区;注意砂袋放置应均匀，在预压过程中，设专人检查支架、模板的稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应立即记录发生变形的位置及大小等。预压完成后，要对支架的标高及模板的尺寸等进行复核，对发生松动、变形、移位等情况的地方及时处理，完全合格后，方可进行钢筋的绑扎等下一步工作。支撑架及模板安拆及预压均需要35t以上大吨位的吊车,当混凝土达到设计标号的30%以上，可拆除边墙侧模，达到设计标号的70%以上时，可拆除底模外的各种模板。

5.2 现浇脚手架施工方案中混凝土的施工方法

混凝土施工采取泵送，在混凝土浇注前对各种机具设备进行试运行，防止发生障碍,依据浇注顺序布置好振捣设备，准备好备用机械、动力,并会同监理部门对支架、模板、钢筋、预留管道和预埋件进行检查。混凝土浇注完成后进行养护，促使混凝土硬化，防止混凝土开裂，防止混凝土受雨淋、日晒、受冻、荷载的振动和冲击，夏季和干燥气候季节进行湿治养护，或者采用加温和保温养护。

6 沙河渡槽预制架设及现浇方案比较

6.1 沙河渡槽预制架设施工方案优点

架槽机作业面主要在槽墩的顶部，不受河滩软弱地基或水中环境影响，施工与渡槽结构相适应，渡槽及薄壳梁结构无任何特殊要求。构件施工质量有保证，预应力张拉方便；提梁机、门式架梁机、轮轨式运梁车等运输吊梁设备均通过机构设置形成三点受力，避免了渡槽偏载及受扭的可能，使渡槽在起落及运输过程中的稳定性和安全性得到了保证。同时施工场地大，可以大面积铺开施工；预制渡槽采用工厂标准化作业，渡槽的质量有可靠的保证，预制厂喂槽采用墩顶同位排队横移工艺，节省大型提升站设备，降低工程成本。架槽机施工速度快，不控制工期，架槽机的下导梁、龙门吊及运梁车的走行轮组采用拆装式结构，渡槽工程施工完毕后可以重新组合，使用在其他工程施工设备上重复利用率高，节约社会资源，具有综合的社会效益。

6.2 沙河渡槽预制架设施工方法缺点

吊装困难；变形缝处紫铜片止水片安装困难；机械成本较高，需要占用较大的场地。

6.3 现浇脚手架施工优点

经济实用、加工简单，一次投入费用较低；精心设计脚手架几何尺寸，可以提高钢管周转使用率，则材料用量也可得到较大程度的节约；另外脚手架装拆方便，搭设灵活，可适用各种平面或者立面的地基。

6.4 现浇脚手架施工方案缺点

对地基情况要求比较高，要求地基状况良好；另外扣件易丢失，节点处杆件为偏心连接，靠抗滑力传递荷载和内力，因而降低了承载能力；扣件节点连接质量受脚手架扣件本事质量和工人操作的影响显著。

7 结论

对于沙河渡槽的施工方案选择问题，要从技术先进性、安全可靠性、场地适应性、施工进度及经济效益分析等五方面进行综合考虑。从技术先进性方面来说现浇脚手架施工时需大量辅助机械和操作工人，材料用量大；预制架设施工方案是采用机械化整套设备来完成渡槽的施工的，机械化程度高，减少了辅助人工操作，代表着现代施工行业的发展方向。从安全可靠性来看，现浇脚手架施工方案为线性多点作业，工序繁杂，施工质量不易保证，而预制架设施工方案采用标准化的作业流程，不受河滩软弱地基或水中环境或人为因素影响，施工质量有很好的保障。从场地适应性来说，现浇脚手架施工方案受地形、地质、水流及交通条件制约，场地的适应性差，而预制架设施工方案预制场的布置可以根据环境调整，主要作业面在渡槽墩台的顶部，不受地基或汛期等地理环境影响，场地的适应性较好。从施工进度方面来说，现浇脚手架施工方案完全需要在现场操作，施工工序多，速度慢，施工周期长，而预制架设施工方案施工速度快，可以达到每天数孔的架设速度，工期基本上不受施工现场环境的制约。

综上所述，建议作为“十五”期间国家战略性的基础设施建设的南水北调中线工程沙河渡槽工程采用预制架设的施工方案。