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摘要: 倒虹吸工程是调水工程中数量最多的一种河渠交叉建筑物。探索倒虹吸工程合理的布置型式、运行方式,使工程设计建立在可靠的技术基础上,具有重大的工程意义和理论价值。为了保证倒虹吸工程安全可靠的发挥效能,本文结合具体工程,对河渠倒虹吸工程施工设计进行分析探讨,以期为今后的渠道倒虹吸混凝土施工研究提供参考。
关键词: 河渠;倒虹吸工程;施工设计
前言
现今我国的水资源十分丰富,但分配极不均匀,通过大型调水工程实现跨流域的水资源重新分配则显得尤为重要。调水工程它能有效缓解我国北方水资源严重短缺问题,渠道倒虹吸结构作为一种立交水工建筑物广泛应用于调水工程,其施工工程顺理成章地成为现时水利工程中的重要部分。而渠道倒虹吸具有输水流量大、倒虹吸管身段长、其进出口允许水头值较小、规模空前以及投资巨大等特点,所需混凝土浇筑方量巨大,且施工场地地质状况复杂,给混凝土浇筑设计与施工带来很大难度,这就需要对倒虹吸混凝土施工进行设计规划。
1 工程概况
某河渠工程( 渠号36 +217 ~ 36 + 717) 设计总长500m,流量20m3 /s,由于河渠相互水位关系及建筑物布置条件不适于渡槽、暗渠,设计采用渠道倒虹吸交叉型式穿越上方渠道。倒虹吸结构主要包含进出口渐变段、倒虹吸管、进口检修闸和出口工作闸几部分,其中倒虹吸管水平投影长250m,管身为箱型三孔钢筋混凝土结构,单孔宽高为7m × 7. 2m; 进出口渐变段长分别为80m 和95m,选用直线扭曲面。
2 倒虹吸混凝土施工总体规划
由于渠道工程规模大,所需混凝土数额大,工程场地地质状况复杂,混凝土浇筑设计与施工难度大。由于上述特点,倒虹吸混凝土浇筑很难一次浇筑成型,故设计混凝土浇筑作业分两个阶段实施: 第一阶段为倒虹吸管身浇筑; 第二阶段为进出口渐变段、进口检修闸和出口工作闸浇筑。其中第一阶段的管身浇筑分为斜坡管身段( 管身编号4#、5#、6#、7#、8#) 与水平管身段( 管身编号1#、2#、3#、9#、10#) 两部分。水平管身段选用跳仓法浇筑施工,调仓顺序为7#→5#→8#→6#→4#管身段; 斜坡管身段选用连续浇筑法,先对3#和10#管节浇筑,再对2#和9#管节浇筑,最后对1#管节浇筑。第一阶段混凝土浇筑作业完成后对第二阶段进出口渐变段、进口检修闸和出口工作闸同时开展浇筑作业。
3 混凝土浇筑施工方案设计
3. 1 混凝土分层、分块
3.1.1进口渐变段
进口渐变段长为80m,对应桩号36 + 217 ~36 + 297,整个进口渐变段分为5 段,每段长16m,沿水流方向依次命名为JK1、JK2、JK3、JK4、JK5,每段又划分为趾板、侧墙、底板三个仓号。浇筑作业顺序为: 趾板仓号→侧墙仓号→JK1、JK2、JK3、JK4、JK5 段底板仓号与边坡衬砌。各段趾板仓号与底板仓号均应一次浇筑完成; 侧墙仓号分4 层施工,前三层均浇筑3m,第四层依据设计方案浇筑至指定高度,一般控制在3m 内。
3.1.2进口检修闸
进口检修闸全长18m,对应桩号36 + 297 ~36 + 315,共划分为趾板、侧墙、操作间3 个仓号,其中趾板仓号应一次浇筑成型; 侧墙仓号考虑作业空间不足、高度较大等因素,分四层依次浇筑; 操作间仓号待侧墙浇筑成型后进行一次成型浇筑。
3.1.3倒虹吸管身
倒吸虹管身水平投影总长250m,对应桩号36 + 315 ~ 36 + 565,依据设计方案管身段分缝宽度不一,分块长度介于13. 75m ~ 14. 56m 间,其中1#段管身长14. 56m,7 #段管身长13. 86m,10 #段管身长13. 75m,其余各段管身均长14m。每段管身划分为底板、侧墙、顶板三个仓号。图1 所示即为管身段仓号分层示意图。
图1 某干渠倒虹吸管身段分层示意图( 单位: mm)
3.1.4出口工作闸
出口工作闸段长为25m,对应桩号36 + 565 ~36 + 590,整体类似进口检修闸划分为趾板、侧墙、操作间3 个仓号,其中趾板仓号应一次浇筑成型;侧墙高12m,兼顾考量作业区间与振捣质量分四层浇筑,每次浇筑3m; 操作间仓号待侧墙浇筑成型后一次成型浇筑。
闸室后为2.0m长的水平段(36+590 ~ 36 +592),水平段之后为20m长的斜坡段(36+592~36+612),斜坡段之后为消力池段(36+612~36+622),消力池长10m,
3.1.5出口渐变段
出口渐变段长为95m,对应桩号36 + 622 ~ 36 +717,整个出口渐变段分为5 段,每段长19m,沿水流方向依次命名为CK1、CK2、CK3、CK4、CK5,每段类似于进口渐变段划分为趾板、侧墙、底板三个仓号。混凝土浇筑作业顺序为: 趾板仓号→侧墙仓号→CK1、CK2、CK3、CK4、CK5 段底板仓号与边坡衬砌。各段趾板仓号与底板仓号均应一次浇筑完成; 侧墙仓号分3 层施工,前两层均浇筑3m,第三层依据设计方案浇筑至设计高度,高度为3. 05m。
3.2 混凝土入仓与浇筑
依据施工现场工况,某干渠倒虹吸管身段选用三轨门架式皮带机进行混凝土入仓作业; 进出口位置则选用溜槽、长臂反铲、汽车吊等多种方法配合入仓。
3.2.1管身段混凝土入仓与浇筑
管身段分为水平管与斜管两类,其施工顺序为先水平管浇筑作业,后斜管身浇筑作业。其中水平管通过布料机进行入仓作业,对各管节进行浇筑时,依据位置不同,通过行走大车与更换卸料溜桶位置的方法在仓号中均匀布料,以确保混凝土在仓号内不出现留死角与堆料现象; 斜管段的混凝土入仓则通过特制的皮带运输机进行。底板仓号选用平铺法分五层进行混凝土浇筑作业,其各层厚度与浇筑方量从下至上如表1 所示;顶板仓号同底板仓号同样选用平铺法进行浇筑,但只分为四层进行。
表1 底板仓号平铺法各层参数表
整体施工顺序分别为: 进口渐变段JK5→JK4 →JK3→JK2→JK1; 出口渐变段CK1→CK2→CK3→CK4→CK5。依据进出口渐变段工程结构特征与浇筑作业分层需求,先实施趾板仓号的浇筑作业,随后进行侧墙仓号浇筑作业,最后进行底板仓号浇筑作业。
3.2.3 进、出口闸室段入仓与浇筑
进、出口闸室段混凝土的入仓作业通过斜管身浇筑时架设的皮带运输机进行。其中对趾板仓号进行浇筑作业时,选用台阶法施工。整体划分为5 个台阶,每个厚50cm,混凝土料从闸室段一侧开始铺设并垂直于倒虹吸轴心,第一台阶尺寸为29cm × 5cm × 50cm( 长× 宽× 高) ; 其他台阶铺设尺寸为29cm × 3cm × 50cm( 长× 宽× 高) . 当第一台阶浇筑完成后立即对第二台阶及第一台阶周边进行混凝土浇筑作业,整个作业过程依次类推直至趾板仓号浇筑作业达成为止,其示意图如图2 所示。
图2 台阶法浇筑作业顺序示意图
( 图中编号代表浇筑顺序与相应宽度)
3. 3 混凝土平仓与振捣
混凝土入仓后应立即对其进行平仓振捣,不可待堆积过多后再通过振捣棒拖拉平仓; 仓内存在粗骨料堆积现象,应将其匀称的铺摊至砂浆较多的区域,以避免出现蜂窝现象。对仓号两侧齿槽进行浇筑时,应自齿槽的最低处开始进行布料,并逐层上升,确保其浇筑面的始终水平。浇筑作业时禁止在仓内加水; 仓内沁水可由工人使用纱布或水漂等排出。
3. 4 混凝土保养
浇筑作业完成后6 ~ 12h 内应使用草垫、麻袋、锯末、砂子等对其进行覆盖,并及时搞好保温保湿养护的连续开展,确保温度的缓慢降低,减小温度收缩应力; 在冬季施工还应对表面进行保温处理,以较小浇筑面的温度梯度,避免造成降温冲击; 合理设计拆模时间,延缓降温时间与变形速度。
4 效果分析
依照设计方案施工完成某干渠倒吸虹工程后,经检验某干渠倒吸虹管身段混凝土单元工程共计135 个,质量全部为优秀,优秀率100%。不仅整个工程施工中未出现一条裂缝,且相较传统施工工艺,工期获得显著缩短。与此同时,工程运行半年来效果良好,有效保障了整个衡水湖分干线的有效运行。
5 结束语
倒虹吸工程在我国农田水利建设当中应用较多,其施工过程中混凝土浇筑占据很大的工程量,混凝土的浇筑施工的好与坏,对于如何确保施工质量,如何减小或杜绝渠道渗漏的发生,保证渠道安全,有着极为重要影响。因此必须进行科学合理的施工组织和施工优化设计,施工过程中要提高施工技术,加强施工监督与控制,确保水利工程的质量。
参考文献:
【1】赵良恒.瀑河渠道倒虹吸工程质量管理[J]. 南水北调与水利科技. 2007(S1)
【2】孙玉淼. 倒虹吸在渠道设计中的作用[J]. 现代农业. 2009(04)
论文作者:陈明康
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/8
标签:作业论文; 混凝土论文; 工程论文; 身段论文; 底板论文; 虹吸管论文; 河渠论文; 《防护工程》2017年第23期论文;