浅析拱式现浇渡槽施工

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摘要：本文介绍了渡槽施工难度较大，所以渡槽施工成为本工程施工的重点，以此以锁水阁渡槽为例进行拱式渡槽施工的简单剖析。

关键词：锁水阁渡槽；拱式现浇渡槽施工

Abstract: This paper introduces the aqueduct construction difficult, so the aqueduct construction become the focus of the project construction, the simple analysis to the lock Shuige aqueduct as an example for the construction of arch aqueduct

Keywords: Lock Shuige aqueduct; construction of cast-in-situ arch aqueduct

文献标识码：A 文章编号：2095-2104（201中图分类号:TM752

巍山县东山干渠新建工程位于巍山县东山脚，北起五茂林水库输水隧洞出口，沿东山而行，南至系马庄河，中途干渠里程K2+427处锁水阁水库输水渠与之相较，形成联合调度。干渠沿线地质条件较为复杂，山体稳定性差。渠线设计原则上以“挖填平衡”为指导思想，边坡开挖尽量减少，特别是上边坡，能不挖的尽量不挖。在线形分布上，尽可能根据灌区灌溉面积的分布情况，做到“能灌尽灌”，尽可能缩短渠道长度减少水头损失，达到充分灌溉的目的，从而体现最大的工程效益。渠道总长41.80公里，其中渡槽21座总长1585米。渠道进水闸底板高程1853.767米，渠尾底板高程1828.396米，总落差25.371米。渠道纵坡明渠、封闭段均采用12000，其余渠系建筑物关巍公路涵、渡槽等采用1/1000。灌区规划渠首流量3.5m3/s,考虑到五茂林水库和锁水阁水库对灌区联合灌溉，设计渠首流量3.1m3/s,加大流量3.9 m3/s。渠道设计流量分级为3.1-2.5-2.0-1.5 m3/s。渠道控制灌溉面积4.367万亩，设计灌溉面积2.912万亩，灌2.553万亩，改善0.368万亩。

2008年巍山县人民政府利用水利、烟草资金实施完成干渠K2+427至K12+413段，全长9941米，实施渡槽4座，分别为锁水阁渡槽、白邑渡槽、小山箐渡槽、锣锅箐渡槽，总长520米。由于渡槽施工难度较大所以渡槽施工成为本工程施工的重点。现以锁水阁渡槽为例进行拱式渡槽施工浅析。

锁水阁渡槽基本情况

锁水阁渡槽长总长125m，设为18跨，跨长分为5m、12m、两种，渡槽采用拱式结构，设计底坡i=1/1000，槽身为C25钢筋砼的矩形槽身，断面为1.7m×1.7m，厚0.2m。进出口边墩均采用M7.5浆砌块石的重力墩，墩帽为10cm厚的C20砼。排架采用C25钢筋砼结构的单排架，断面为0.4m×0.3m。主拱圈为变截面悬链线双肋无铰拱。跨度60m，矢高10m，拱肋中距为1.90m。拱上排架及肋间横系梁间距为5m，排架顶上搁置简支矩型槽身，槽身跨度5m 。主拱圈采用等宽度矩形截面拱肋，肋宽0.7m，拱顶厚度0.8m，厚度系数0.5，拱脚厚度1.,077m，拱轴系1.347。主拱圈采用C30砼。基础用C20钢筋砼。槽身每间隔2米设一拉杆，拉杆断面尺寸为0.15m×0.15m。渡槽进出口采用圆弧与明渠相连。分缝设651橡胶止水带，缝宽2cm，缝内采用沥青砂浆回填。 河谷成“u”字型。槽身上口至河地面25米。拱渡由拱肋作为支承，拱肋为变形截面矩形断面。拱肋间有横系梁。拱背上为钢筋混凝土排架，排架上部为槽托，渡槽槽身支承在槽托上。槽身为钢筋混凝土按5m长度分缝。各部位构件均为现浇钢筋混凝土结构。

本方案采用满堂式钢管脚手架、制作拱架进行渡槽的施工。拱架的设计、立模及混凝土浇筑程序及方法是本方案的重点。

二、施工程序

施工准备(场地平整、材料准备等)；拱架搭设、设备就位；立模，拱肋绑扎钢筋(拱波、排架、槽托及槽身钢筋预先绑扎成骨架)；拱肋混凝土分段浇筑、养护、拆模；拱波立模、钢筋骨架拼装；拱波及拱背混凝土浇筑、养护、拆模；排架立模、钢筋骨架拼装、混凝土浇筑、养护、拆模；槽托立模、钢筋骨架拼装、混凝土浇筑、养护、拆模；槽身立模、钢筋骨架拼装、混凝土浇筑、养护、拆模；卸落满堂式拱架；工程收尾。

三，拱架基础

拱架基础用在立杆端部垫上底座，使立杆承重后均匀沉陷并有效地将荷载传给地基。但由于立杆数量多，分散面宽，每根立杆所处的地基土不一定相同，除按一般支架基础处理外，可采用分别确定立杆管端承载能力的方法，使各立杯承载后的不均匀沉陷控制在允许范围内。锁水阁渡槽采用的方法为：开挖弃渣回填主河床，采用30吨震动碾压实。铺设20cm厚的C15砼。砼铺设宽度首先按所有荷载加施工荷载结合回填土承载力确定，并采用单品脚手架抗倾覆能力复核。

四、拱架

拱架采用满堂式脚手架搭设。该钢管拱架由立杆(立柱)、小横杆(顺水流方向)、大横杆(顺桥轴线方向)、剪刀撑、斜撑、扣件和缆风索组成，并以各种形式的扣件(如直角扣件、回转扣件和套筒扣件)联结各杆件。立杆和横杆钢管均采用DN40。

立杆是承受和传递荷载给地基的主要受力杆件，其间距需符合有关规范要求。

采用该方法的原因是由于杆件轻，运输传递灵活方便，无须特殊起吊设备，

图1(右)满堂式钢管扣件纵向连接示意图

图2(下)满堂式钢管扣件拱架示意图

五、拱架的安装

安装工具仅需扳手。由两拱脚开始，全拱圈宽度推进，在拱顶处合龙。但施工中应注意以下几点：

①立杆打入土中时，要求捶台钢管直至出现多次反弹现象为止；

②立杆位置要正确，立杆要求与地面垂直，相邻立杆接头不能在同一高程内，立杆不宜采用搭接，对接端面应平稳；图2 主拱架构件大样图

③所有扣件架设时要求拧紧，对于顶端小横杆的连接扣件，在浇混凝土过程中，还应派专人经常检查，严防松滑；

④安装顶端小横杆时，要求杆身不能弯曲；

⑤缆风绳捆绑点上下游要求交叉，且对等收紧。扣件式钢管主拱架结构大样图见图2。

六、拱肋模板

拱肋模板如图3所示。底摸厚度根据弧形木或横梁间距的大小来确定，厚度为5cm。为使侧向放置的模板与拱圈内弧线圆顺一致，预先将木板压弯。

拱肋侧面模板，预先按样板分段制作，然后拼装在底模板上，并用拉木、螺栓拉杆及斜撑等固定。安装时，先安置内侧模板，等钢筋入模后再安置外侧模板。模板宜在适当长度内设一道变形缝(缝宽约2cm)，以避免在拱架沉降时模板间相互顶死。

拱肋间的横撑模板与侧模构造基本相同，处于拱轴线较陡位置时，可用斜撑支撑在底模板上。

处于拱轴线较陡区段的拱段，应设置拱肋盖板，并随浇筑混凝土进度而装钉盖板。

七、施工预拱度

拱顶预拱度按经验估算：δ=L2/5000*f

设置预拱度时，拱顶处应按全部预拱度总值设置，拱脚处为零，其余各点可按拱轴线坐标高度比例或按二次抛物线分配。按二次抛物线分配时的计算方法，可参考下列公式和图4。

δx=δ(1-4x2/L2)

式中：δx―任意点(距离为X)的预加高度；

δ ―拱顶总预加高度；

L―拱圈计算跨径；

x―跨中至任意点的水平距离。

八、测量放样

1、拱架测量

按照拱架放样图上支座的坐标，将支座位置测放到墩台上。

测量以桥位中心线和墩台中心线两条基线为基准。先测出上下游最外侧拱架片的中心线，再测出最外侧两拱架片的支座中心位置，然后测出其余拱架片支座中心位置。

满布式拱架各杆件和组件位置的测量，以桥中心线和墩台中心线两个方向的基线为基准进行引测；应使用标准的或统一的钢尺丈量。其误差限制的一般规定如下：

①起拱线以上部分拱架立柱的纵轴在平面内与设计位置的偏差不超过±30mm；

②拱助与桥中心线之间距离偏差不超过上±10mm；；

③拱圈和拱肋的底模标高误差不超过+10mm或-5mm；

各片拱架在同一节点处的标高应尽量一致，以便于拼装平联杆件，扣件式钢管拱架及风力较大地区的拱架，必须设置缆风索。

2、拱圈放样

放样平台的铺设

先在放样台上放出拱圈大样，以确定拱块形状和尺寸、拱圈分段位置、各项杆件的位置和尺寸，并进行块件等编号。拱圈大样采用1：1的比例。放样平台选择在桥位附近较平坦和宽敞的地方(或场所)。平台的表面应平整、不积水(有3%～5%的单向坡)且坚实。为此，在整平地面后，在其上再夯填一层三合土或砂砾，再铺抹一层水泥砂浆或夯筑一层石灰土。

拱圈和拱肋的放样：拱圈和拱助采用坐标法放样。

1)如图5所示，以拱顶为原点，用经纬仪放出x-x及y-y两坐标基线及A-A、B-B、C-C、D-D等辅助线，并以对角线校核之。

2)按拱轴线方程算出拱轴线、拱腹及拱背内外弧线各预定点的纵横坐标。

3)以坐标基线及辅助线为基准，用经纬仪及钢尺(标准的或统一的)放出或者用细钢丝放

出各预定点并量出加预拱度值后的各点。

4)用预先制作的曲线板将各点连接起来，即可绘出拱圈的设计弧线和加预拱度后的弧线。曲线板按拱圈的弧线半径制作。

九、拱架的卸落和拆除

卸落拱架的期限

拱肋必须在浇筑完成后钢筋混凝土强度达到设计强度的70%以后才能卸落拱架。此外还考虑拱上建筑、拱背填料、连供等因素对拱圈受力的影响，尽量选择对拱体产生最小应力的时机。

卸架设备

采用组合木楔作为卸架设备，如图6所示，其由三块楔形木和一根拉紧螺栓组成。卸架时只需扭松螺栓，木楔徐徐下降，拱架即可逐渐降落。

卸落的程序和方法

拱架卸落的过程，就是由拱架支承的拱圈重力逐渐转移给拱圈自身来承担的过程，为了对拱圈受力有利，拱架不能突然卸除，而应按一定的卸架程序和方法进行。在卸架中，只有当达到一定的卸落量h时，拱架才脱离拱因体并实现力的转移。

拱顶处的卸落量h为拱圈体弹性下沉量及拱架弹性回升量之和。拱顶两侧各支点处的卸落量按直线比例分配。

为了使拱圈体逐渐均匀的降落和受力，各支点卸落量应分成几次和几个循环逐步完成。各次和各循环之间应有一定的间歇。间歇后应将松动的卸落设备项紧，使拱圈体落实。

满布式拱架根据算出和分配的各支点的卸落量，从拱顶开始，逐次同时向拱脚对称地卸落。

十、混凝土浇筑

整个渡槽钢筋混凝土浇筑分四个阶段进行：

第一阶段：浇筑拱肋。

第二阶段：浇筑拱上横梁等。

第三阶段：浇筑上部排架、槽托。

第四阶段：浇筑渡槽槽身。

混凝土浇筑过程中，应保证前一阶段的混凝土达到设计强度的7O%以上才能浇筑后一阶段的混凝土。拱架在第四阶段混凝土浇筑前拆除，但必须事先对拆除拱架后拱圈的稳定性进行验算。如设计文件对拆除拱架另有规定，应按设计文件执行。

拱波应在拱肋强度或其间隔缝混凝土强度达到设计强度的70%后开始。

1、拱肋的浇筑

拱肋混凝土采用分段浇筑法进行。分段长度为6m～15m。分段位置确定的原则是使拱架受力对称、均匀，并使拱架变形小。因此，在拱架挠曲线为折线的拱架支点、节点处，及拱顶、拱脚等处，设置分段点并适当预留间隔缝。如预计变形较小且采取分段间隔浇筑时，也可减少或不设间隔缝。间隔缝的位置应避开横撑、隔板、吊杆及刚架节点等处。间隔缝的宽度一般为8Ocm～100cm，以便于施工操作和钢筋连接。为缩短拱圈合龙和拱架拆除的时间，间隔缝内的混凝土强度采用比拱圈高一等级的半干硬性混凝土。各段的接缝面应与拱轴线垂直。

分段浇筑程序应符合设计要求，且对称于拱顶进行，使拱架变形保持对称均匀和尽可能地小。

填充间隔缝混凝土，应由两拱脚向拱顶对称进行。拱顶及两拱脚间隔缝应在最后封拱时浇筑，间隔缝与拱段的接触面应事先按施工缝进行处理。并应注意以下几点：

(1)间隔缝混凝土应在拱圈分段混凝土强度达到70%设计强度后进行；

(2)封拱合龙温度应符合设计要求，如设计无规定时，可在接近当地的年平均温度或在5℃～15℃之间进行。

2、拱波的浇筑

拱波应在拱肋强度或其间隔缝混凝土强度达到设计强度的70%后开始。

3、拱肋联结系的浇筑

各拱助同时浇筑时，各拱肋间横向联结系与浇筑拱肋同时施工，并同时卸落拱架；各拱肋不是同时浇筑和卸架时，应在各拱肋卸架后再浇筑肋间横向联结系。

4、排架及槽托的浇筑

排架及槽托应在拱波强度达到设计强度的70%后开始。排架混凝土应从底部到顶部一次连续浇完，顶部施工缝设在槽托的底面。

5、槽身的浇筑

槽身混凝土应在排架及槽托混凝土强度达到设计强度的100%后才能进行。每两排排架之间的渡槽槽身混凝土应一次连续浇完。

十一、其他补充要求

(一)拱肋钢筋的绑扎

(1)拱脚接头钢筋预埋

由于拱肋的主钢筋需伸入墩台内，因此在浇筑墩台混凝土时，应按设计要求的位置和深度将钢筋端头预埋入混凝土中。为便于预埋，主钢筋端部可截开，但应按有关规定使各根钢筋的接头错开。

(2)钢筋接头布置

为适应拱助在浇筑过程中的变形，拱肋的主钢筋或钢筋骨架不使用通长钢筋，而在适当位置的间隔缝中设置钢筋接头，且最后浇筑的间隔缝处必须设钢筋接头。

(3)钢筋绑扎顺序

钢筋绑扎将根据混凝土浇筑分段及顺序进行，绑扎时各种预埋钢筋应予临时固定，并在浇筑混凝土前进行检查和校正。

(4)拱上其它建筑钢筋与模板

为简化在拱肋上进行的施工作业，拱上建筑的钢筋采用预先绑扎或焊接成钢筋骨架，模板预先组装成整块或整体。钢筋骨架和整体式模板用吊葫芦吊到拱上安装。

(二)材料质量要求

水泥：选用大理州水泥厂生产的525普通硅酸盐水泥，水泥需有出厂日期和出厂合格证，储存超过三个月以上视为不合格，必须重新检验标号后方可使用。

砂：含泥量不大于3%，云母含量不大于2%，硫化物、硫酸盐含量分别不大于1%，有机物含量用比色法，颜色不深于标准色。

碎石：碎石级配良好，粒径可采用3～5cm，针片状含量不大于15%，含泥量不大于1%，碎石强度压碎指标值不大于13%，硫化物硫酸盐含量不大于1%。

拌和用水：不得含有影响水泥正常硬化的有害物质，凡PH值小于4和硫酸根含量大于1%的污水不能使用，应使用不含泥不受污染的天然水或自来水(饮用)。

混凝土配合比：施工前需按设计强度作混凝土强度试配试验。

(三)混凝土运输及浇筑设备

混凝土拌制选用强制式搅拌机，严格按用料重量比进行拌制，混凝土拌合物拌合时间应不少于1分钟(等于或小于400L容量的强制式拌合机)，严格控制水灰比，加水量根据砂、碎石含水量调整，使拌合物塌落度不大于7cm。

混凝土运输：水平运输采用胶轮手推车运输，垂直运输采用井架提升。

入仓混凝土采用插入式振动器人工振捣。振捣器的插点要均匀排列，可采用“行列式”或“交错式”的顺序移动，防止漏振。

拱肋混凝土浇筑应连续进行，如因天气、设备故障、模板的支撑，停电等情况必须间歇时，歇间时间当气温在25度左右时不超过两小时，超过时间应留施工缝，但施工缝的位置应设在拱肋分段的 1/3跨内。施工缝在继续浇筑前必须作必要的处理，清除松散软弱部份，凿毛清洗后再行浇灌。

拱式渡槽各部位混凝土在浇筑期及浇筑完成后需进行洒水养护。渡槽槽身上应覆盖草席。各构件的养护时间不得低于7天。

(四)质量检测标准

现浇拱圈的结构质量检测标准见下表。