甘再水电站坝顶斜跨交通桥梁砼施工技术
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摘要：柬埔寨甘再水电站RCC大坝坝顶斜跨交通桥梁砼施工，通过对三种方案的可行性分析，最终选择采用预埋工字钢作为模板支撑系统梁的方案，同时通过分层、分批浇筑现浇梁砼的方式，简化模板施工难度、增加施工过程中模板支撑系统的可靠度。实践证明甘再水电站坝顶斜跨交通桥现浇梁砼施工方案是合理可行的，为类似工程提供了参考经验。
关键词： 柬埔寨甘再水电站 交通桥 现浇 砼 施工技术
Abstract: Cambodia Kennedy RCC dam crest again hydropower station inclined cross traffic bridge concrete construction, through the three feasibility analysis, finally choosing embed the range of the formwork support beams of the system as a solution, and through the layered, partial casting beam of cast-in-situ concrete way, simplify the template construction, and to increase the difficulty in construction process templates support system reliability. Practice has proved unwilling to hydropower station across traffic bridge inclined top of cast-in-situ concrete beam construction scheme is feasible and provide a reference for the similar project experience.
Keywords: Cambodia Kennedy and hydropower station cast-in-site concrete construction traffic bridge technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1.工程简介
柬埔寨甘再水电站RCC重力坝坝顶交通桥共九跨，闸孔间五跨采用预制梁架桥机吊装，预制梁编号为L1。交通桥左右两侧与坝体相邻的部分各有两跨为斜段，两跨间支撑均由2根直径为1.1m钢筋砼桥柱及钢筋砼盖梁组成，斜跨梁编号为L2～L6，靠近边墩跨全为L2梁，靠近坝体跨自上游向下游依次编号为L3～L6梁。
L2～L6梁原设计为预制T型梁，截面尺寸相同仅长度不等，砼强度等级为C30，四榀梁构成桥宽6m，顶部面层为10cm厚C30细石砼铺装层找平、上下游均布置电缆沟。单榀梁两端支座处加垫板式橡胶支座，翼缘间填塞2cm厚轻质包装板，其上部铺装层过缝处设置沥青塑料膜隔离层和沥青玛蹄脂。设计主要工程量详见表1。
2.方案可行性分析
对L2～L6交通桥T型梁施工进行预制安装、从大坝背水面起排架支撑现浇施工以及预埋工字钢做排架支撑梁施工三种方案可行性分析。
2.1预制吊装方案
在编制施工方案前，大坝检修平板门和工作弧门安装方案已经确定：即在闸墩上安装110T架桥机，利用架桥机进行金结安装。5闸孔间L1预制T梁亦利用架桥机在金结安装间隙进行安装定位。
设计图纸要求L2～L6T梁为预制梁，其中L2梁最大（长18.826m、重约18T），坝顶宽度为6m，L2梁中心最远距大坝轴线约20m。根据甘再项目部现有设备资源无法进行直接吊装定位。
2.2从大坝背水面起排架进行现浇施工方案
T梁顶部高程与大坝坝顶同高(即EL153m)，交通桥向下投影至大坝背水面1：0.75的坡面高程为EL145m～123.6m，若从大坝背水面直接起排架支撑进行现浇施工，存在以下几点缺陷：
（1）施工难度大
排架搭设基础均坐落在大坝背水面1：0.75的坡面上，且从EL123.6至EL153m有近30m之高，存在作业人员交通以及施工材料转运难度大问题； 排架立杆无法直接坐落在大坝背水面1：0.75的坡面上，必须在坡面上人工凿立杆生根小平台，因此增加了前期砼开凿量和后期修补量，且在1：0.75坡面上施工，施工难度极大；另外搭设如此高的高空排架，排架施工质量难以保障，工期也难以保障。
（2）材料用量大
如此高的满堂排架，必须搭设得非常密才能保证排架自身的稳定，经粗略估算，仅右岸一侧斜跨所需钢管排架就重约60T、标准扣件约1.5万个，左右两侧同期施工则需钢管排架约120T、标准扣件约3万个。根据大坝二期蓄水进度安排，在交通桥施工同期必须开始大坝坝顶启闭机房、配电房等建筑物施工，启闭机房共5跨、78m长，根据启闭机房施工组织设计，一跨启闭机房需脚手架钢管24T、标准扣件需6000个，五跨共需脚手架钢管约120T、标准扣件3万个。配电房共三层，考虑同期需满足两层施工材料要求，则需脚手架钢管约30T、扣件约8000个。如此一来，仅交通桥斜跨、启闭机房以及配电房三项施工最高峰需脚手架钢管270T、扣件6.8万个，但根据仓库清点情况，现有材料远无法满足使用需求。
（3）存在较大的安全隐患
30m高的高空作业本身就存在很大的安全隐患，更何况是在大坝背水面1：0.75的坡面上施工。右岸斜跨斜下方为PH3电站厂房厂区施工范围，存在高空交叉作业隐患，且其排架搭设及拆除施工期很长，给PH3厂区施工带来了长期性的重大安全隐患。
2.3预埋工字钢做排架支撑梁现浇方案
在待浇T梁正下方将I56b工字钢两端预埋在对应的盖梁和大坝预留二期坑（或边墩预留坑）位置，构成两端固定梁作为模板排架支撑梁，所有排架立杆直接坐落在工字钢上翼缘面上（立杆中心均与工字钢腹板对中）。相对于2.2小节排架支撑方案，该方案有如下个特点：
（1）施工工期短、材料用量少
该方案省去了搭设高空排架一项，避免在大坝斜坡面凿立杆生根平台以及后续修补一项，保证了仓库现有钢管及扣件等材料量满足施工需求。
虽然增加了工字钢的拼接、安装工程量以及材料量，但工字钢的拼接加工等可以在车间提前加工完成，安装施工在交通桥盖梁施工同期完成，故不占交通桥T梁施工的直线工期。根据大坝坝顶启闭机房施工方案，需要I56b工字钢安放在闸墩上作为排架支撑主梁，故用于交通桥施工用部分工字钢可周转用于启闭机房施工，故只需少量增加工字钢采购量。
（2）安全性更高
本方案亦存在高空作业，但支撑排架系统施工周期短，待支撑系统施工完成后即可在施工临空面以及工字钢底部用安全防护密目网牢固罩住，保证其高空作业的安全性，避免施工过程中人员或材料坠落，以至于影响下部PH3厂区施工安全，从而进一步保证的上下交叉作业的安全性。
（3）工字钢预埋施工难度大
因为工字钢需预埋在盖梁和二期预留坑中，盖梁中钢筋密，工字钢支座与盖梁钢筋冲突，另外二期坑需相应增加少量插筋，待工字钢安装定位后，需将插筋与工字钢牢固焊接，以加强工字钢支座处的牢固程度。虽经与设计院协商同意在冲突处做局部加强处理，但施工难度毕竟存在，不过经精心组织设计、施工，这方面的施工难度是可以克服的。
综上所述，无论从安全、成本以及工期上考虑，预埋工字钢做排架支撑梁现浇方案是较为可行的，后亦经施工验证。
3. 预埋工字钢现浇方案设计
3.1工字钢梁受力验算
排架支撑梁由每跨16根I56b工字钢（单榀T梁下布置4根）及8#槽钢横向连接系组成，工字钢埋入砼61cm～87cm。
方案设计按最大跨单榀L2梁取值计算，L2梁净跨为18.244m，由四根I56b工字钢梁共同支撑，计算简化为腹板下两根工字钢梁各承担腹板处一半荷载、左右翼缘下各一根工字钢梁分别承担左右翼缘处。
作用在工字钢梁主轴平面内的恒荷载主要是L2梁钢筋砼自重、I56b工字钢自重、木（钢）模板自重、支撑排架围檩自重以及横向连接8#槽钢自重等，活荷载主要是人员、材料、机具及振捣等荷载，另外按最不利情况计入工字钢梁弱轴平面内承受的水平风荷载。
用8#槽钢按一定距离将布置在工字钢上翼缘面将所有工字钢连接在一起，给所有工字钢梁受压翼缘一定水平横向支撑，防止当工字钢梁所受弯矩超过等效弯矩时整体翻转，以此增强工字钢梁的整体稳定性。
计算中将横向连接槽钢简化为不承受竖向荷载，故计算模型中将I56b工字钢梁简化为两端固定梁，工字钢梁计算受力情况为由排架立杆传递的对称集中荷载、工字钢梁自重均布荷载以及水平风荷载。
由两端固定工字钢梁受力特点分析，其最大剪力和最大弯矩均发生在砼T梁腹板下的I56b工字钢梁两端支座处。
根据计算结果显示：其抗剪验算强度远小于容许强度值（约为容许强度值的0.12倍）；其双向抗弯强度值约为158.38N/mm2（约为容许强度值的0.74倍）；在工字钢梁支座截面处其弯矩和剪力均为最大值，需验算支座截面处腹板（计算高度）边缘点的折算应力值，经计算亦满足强度要求。
主轴平面内最大挠度值满足刚度要求；弱轴平面内最大挠度值亦满足刚度要求。
长跨L2梁横向连接系最大间距2.75m，短跨L3～L6梁处横向连接系最大间距2.95m，为避免连接系焊缝施工降低工字钢强度影响，在工字钢和槽钢间加-20×135×160钢垫板，垫板与二者均牢固施焊。
整体稳定计算按L2梁跨两端简支轧制普通工字钢梁考虑，按自由长度2.95m查相关手册稳定系数，用=0.900代替，经计算整体稳定强度值为，满足整体稳定验算要求。
3.2工字钢梁局部构造设计
（1）工字钢拼接节点设计
I56b工字钢拼接节点设计直接参考选用《钢结构连接节点设计手册》[李星荣等编著 第二版 中国建筑工业出版社出版 2004]第九章（表9-79）热轧普通工字钢拼接连接选用表，表中参数按等强度设计。
（2）支座处构造要求
工字钢两端支座底部布置-10×100钢板，钢板用结构钢筋水平牢固固定，钢板与工字钢下翼缘两侧面满焊连接。盖梁主筋施工时尽量避开工字钢支座位置，避免因工字钢影响而截断；分布筋和箍筋受影响部位应根据工字钢的布置截断弯折，待工字钢梁吊装定位后与工字钢可靠焊接，相应加强工字钢在盖梁段支座处的牢固程度。在预留二期坑预埋插筋，插筋与工字钢支座牢固焊接。
3.3施工流程
盖梁及二期砼立模至工字钢梁预埋底高程I56b工字钢安装定位截断处钢筋、锚筋、小预埋件与工字钢梁焊接施工盖梁及预留二期坑砼补立剩余模板验仓盖梁及预留二期坑砼浇筑砼养护工字钢梁横向连接施工L2～L6T型梁钢筋、模板施工验仓T型梁泵送砼浇筑砼养护10cm铺装层砼施工养护模板及I56b工字钢拆除。
（1）I56b工字钢安装定位
对应L2梁斜跨单根I56b工字钢最长19.466m、重2.24 T，最下游端工字钢中心距大坝顶面下游边线16.5m，采用80T吊布置在大坝坝顶部位进行L2梁跨的I56b工字钢安装定位工作，局部吊车吊点范围以外部分采用钢轨道人工滑移到位。
对应L3～L6梁斜跨离大坝坝顶下游边线距离较近，采用40T吊布置在大坝坝顶部位安装定位。工字钢梁安装定位时应注意保证在单跨布置中其同一截面内拼接节点不应超过50%。I56b工字钢安装点位及高程误差应小于3mm，安装定位施工过程应由熟练工指挥、操作完成，吊装程序严格按照设备安全操作规程进行。
（2）T梁砼浇筑
T梁砼采用砼搅拌运输车从左岸拌和系统经左、右岸坝顶入仓道路运至施工面附近，利用HBT60型砼输送泵泵送入仓。
单跨4榀T型梁，先浇筑中间两榀梁、再浇筑边梁，边梁浇筑应滞后中榀梁3天。所有梁都分五个铺筑层平铺浇筑完成，各铺筑层高度不应大于35cm，泵送时下料高度应控制在1.5m以内。砼的初凝时间应控制在4～7小时，每个铺筑层砼铺筑完成时间应控制在1.5～2.0小时。
3.4施工注意事项
为保证施工安全，方案中重点列了下述重要注意事项：
（1）盖梁砼、T梁砼在立模前和浇筑前均需通过安全验收检查；
（2）工字钢支座砼（即盖梁、大坝及边墩预留缺口二期砼）强度达到75%以上，方可进行T梁横向连接、模板和钢筋施工，T梁模板按3‰梁跨度起拱。
（3）工字钢支座砼（即盖梁、大坝及边墩预留缺口二期砼）强度达到设计强度后，方可进行T梁砼浇筑。
（4）T梁砼浇筑时，单跨施工总人数不应超过40人，浇筑至最后一铺筑层时单跨施工总人数不应超过10人；
（5）在T梁砼浇筑过程中，测量人员应跟踪观测I56b工字钢梁跨中下翼缘挠度，当跨中挠度大于计算稿中时，该部位砼施工进入警戒状态，并通知有关部门负责人；当跨中挠度大于各梁的容许挠度值时，应立即停止浇筑、撤退所有人员；
（6）T梁模板及I56b工字钢梁需待T梁砼强度达到100%后方可拆除。T梁模板及相关支撑应自上而下顺序拆除，严禁上下层同时进行拆除施工。工字钢梁的拆除施工需利用预埋在T型梁翼缘底的吊钩及手动葫芦；工字钢梁齐砼面割断，砼表面用2cm厚环氧砂浆封闭，需利用手动葫芦将工字钢放低至吊车能直接起吊位置。
4. 施工评价
现场根据方案有条不紊地组织施工，在两个月的时间内完成了斜跨交通桥（含盖梁及以上所有砼）施工，实际施工时间详见表2。
施工过程中安全、质量保证措施到位，未发生一起人员伤亡、设备安全事故及施工质量事故。
截至2012年3月5日，交通桥已经通车五个月，尚未发现交通桥任何肉眼可见裂缝。
5. 结语
柬埔寨甘再水电站大坝坝顶斜跨交通桥现浇梁砼施工技术是可行的，满足了工程安全、质量及进度的要求，可为类似工程提供参考经验。
6. 参考文献
《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001
《钢结构设计规范》GB50017-2003T
《水工钢结构设计》范崇仁主编 第一版 中国水利水电出版社 1999
《钢结构连接节点设计手册》李星荣等编著 第二版 中国建筑工业出版社出版 2004
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。