交通运输部广州打捞局 510220
摘要：本文主要介绍佛山市东平隧道沉管段最终接头顶板施工中满堂支撑模板体系的应用和支架验算、自密实混凝土配合比技术及密闭结构无振捣施工工艺。
关键词：自密实砼配合比；模板支架验算；自密实砼泵送
1、工程概况
佛山市东平隧道位于广东省佛山市禅城区的南部石湾镇及顺德区的北部乐从镇，是连接佛山市老城区与新城区城市主干道之一。工程经路呈南北直向，北起澜石路十字路口以北250m，经前进路、东平路，向南下穿宽约250m的东平水道，再经天虹路，最终到达裕和路，路线全长约2.41Km。
管段在干坞预制完成后，E3和E4-1管段在干坞内预制场地拉合，并一起沉放；E3+E4-1与E4-2接头段主体结构之间为最终接头水下浇注段（设计值2.5m）。
本工程的水下最终接头长约2.5米，标准断面宽39.9m，高度为9m，断面图如下：
设计强度等级：C40P10，设计塌落度240±20mm，扩展度600±50mm。
顶板自密实砼配合比经搅拌站试拌试验初步确定，再送第三方检测单位验证配合比，而后应用于施工中，根据气温、施工条件等微调确定施工配合比。
2.2顶板模板与支架
顶板层混凝土浇筑高度为2.1米。顶板混凝土厚度为1.3米，倒角0.4米，墙体0.4米，模板采用满堂脚手架支撑配合木模体系。
内模采用1.7cm厚的清水木夹板，10×8cm方木为顺桥向背楞，布置间距为20cm，采用2根ф48钢管为支架顶托上的横向分配梁，布置间距为60cm。满堂支架采用φ48δ3mm钢管组合轮扣式支架，廊道部位采用φ48排栅管搭设。
满堂支架立杆纵、横间距为0.6m×0.6m，底层扫地杆步距0.4m，水平杆步距最大1.20米。
为保证满堂支架整体稳定性，支架横向设置2排50°剪刀撑；支架纵向（管段纵断面）设置剪刀撑4排，排距4.2—4.8m米，剪刀撑角度约50°。立杆上部为可调顶托，顶托上横向放置2根φ48钢管。底模方木纵向放置于钢管上，胶合板与方木用铁钉固定。
为增强支架体系横向稳定性，纵向每3米设置横向水平顶撑两道，顶撑高度为管段底板面以上1.2米和2.4米，用钢管螺旋顶托支顶在已浇筑的侧墙或中隔墙上。
公路孔顶板腋角宽1.2米范围内采用钢管、十字扣件固定在轮扣式脚手架上，钢管端头U型托顶住模板外侧钢管背楞，并按中部的步距设置纵横同规格钢管水平拉固，并与侧墙或中隔墙顶固，同时对U型托的丝扣进行调整，确保支撑杆对腋角底板的加固牢固。结构主体中间廊道钢管立杆纵、横间距0.5米，扫地杆高度不得大于0.3米，纵、横水平杆间距不得大于1.2米，横向剪刀撑间距不宜大于3米，横向每3米设置水平顶撑，支顶于墙身，廊道中隔墙模板采用木胶板加背楞钢管，对拉螺杆连接加固，两木模板支撑系统再用钢管顶撑对顶支撑加固。廊道部位顶板下部支撑采用满堂钢管支架体系。非特殊情况，支架顶托自由高度不宜大于0.3米。顶板模板支撑体系如下图：
2.3支撑体系模板支架验算
沉管顶板厚1.3米，沉管顶板采用轮扣式脚手架，立杆纵横间距均为60厘米，水平杆最大间距120厘米，立杆采用Φ48、σ3mm钢管。
（1）荷载分析
按照公路结构单跨宽12.65米（地铁孔跨宽9.2米，跨距较小不验算）、长2.5米，砼厚度按1.3米，最终接头坡度为2.4%，计算如下：
砼重量：恒载q1=12.65*2.5*1.3*23.5*1.2*（1-0.024）=1132KN
人群及机具等：活载q2=9.5KN/m2（已考虑1.4的分项系数）*12.65m*2.5m=300KN
总荷载Q=q1+q2= 1432KN
（2）受力分析
脚手管由直径48mm壁厚3.0mm钢管加工而成，两端均按铰接模式计算，最大的自由长度取0.4m。公路孔单孔使用钢管立杆6*20=120根。
每根钢管立杆承载力验算：每根钢管承受轴力F=1432/120=11.94KN
（3）钢管立杆稳定性验算
通过上述计算验算，可知模板支撑体系受力符合要求，且根据钢结构设计规范，钢管受压构件直径与壁厚之比不能超过100，48/3 =16<100，因此选用φ48mm×3.0mm钢管立柱可满足施工要求。
2.4顶板混凝土浇筑工艺
由于隧道外部上方为河流，浇筑部位为密闭空腔结构，混凝土无法从上部浇筑和振捣。故此必须使用泵送混凝土，预埋砼泵送管，自下往上泵送混凝土，混凝土采用自密实混凝土。
（1）顶板浇筑混凝土与已浇筑的侧墙、隔墙混凝土结合面施工缝要布置一道镀锌止水钢板防渗水。
（2）在模板上标记出预埋注浆管和混凝土泵送管的位置，在模板上的对应位置开孔，预埋注浆管的间距应符合图纸和规范要求，混凝土泵送管上需焊接薄环形钢板止水。砼泵送管、注浆管平面布置图如下：
（3）开孔后将预埋注浆管和混凝土泵送管以垂直于顶部钢封板的角度放入（局部的预埋注浆管以垂直于模板的角度放入），开孔处以双面100x100x6mm、150x150x6mm、钢板焊接，防止漏浆。预埋注浆管与钢封板之间预留2cm距离，管口用无纺布覆盖，既可以起排出模板内空气的作用，又防止了粒石进入发生堵管，也方便了以后的注浆。混凝土泵送管与钢封板之间预留15cm距离，管口必须低于顶层钢筋。砼泵送管、注浆管大样图如下：
（4）混凝土泵送时分组施工，分左右箱体两组，同时泵送混凝土，以免发生偏压影响质量。灌浆顺序为“从外向内”，即从靠近侧墙方向开始灌浆，向中部检修道靠拢。泵送时注意控制压力，防止压力过大造成管路接头脱落。每一处泵送管泵送完毕后，必须关闭闸阀，方可进行下一位置的泵送。
（5）混凝土泵送至每根预埋注浆孔内有均水泥浆冒出，表明混凝土已覆盖至顶部；用振捣棒从泵送口从底部进行振捣，由于使用的混凝土是自密实混凝土，注意振捣时间不可超过10秒，防止骨料沉浆。振捣后，加大泵送压力，并持续泵送2分钟后关闭泵送管上的闸阀，等待混凝土凝结。
（6）待混凝土达到设计强度后进行拆模，拆模后用切割机将泵送管及开关阀切割，切割面与顶板底面平。
（7）待混凝土达到设计强度后，通过预埋注浆管进行压力灌注改性环氧浆液，注浆压力为0.3~0.6Mpa，分次逐级升压的方法进行施灌，稳压10分钟，扎管闭浆。注浆5~8小时后，检查管口有无浆压。如无浆压，重复注浆；如有浆压，灌浆结束。待浆液完全凝固后拆除注浆管，将注浆面修复平整。
3、结束语
水下柔性接头工法是沉管隧道特有的工法，目前国内的广州市仑头-生物岛隧道、广州市洲头咀隧道、南昌市红谷隧道等项目均采用水下柔性最终接头施工。
与通常的岸上接头相比，水下最终接头不用进行工序复杂的二次围堰，具有结构简单、与暗埋段施工互不干扰、工期短等优点；合拢段的顶板混凝土下料困难、无法振捣，必须采用特殊工艺施工，如何保证浇注质量，是施工关键技术和难点。
本工程的最终接头顶板混凝土拆模后检查外观质量及浇筑质量均满足设计和规范要求，顶板混凝土施工技术成熟，为日后类似工程的施工提供宝贵的经验技术。
论文作者:林涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月上
论文发表时间:2017/6/7
标签：顶板论文; 混凝土论文; 钢管论文; 支架论文; 模板论文; 间距论文; 注浆论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月上论文;