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标题 南水北调中线古运河工程拱涵大型钢模台车一体化施工
范文 邵玉恩



摘要：南水北调中线古运河暗渠为三孔一联拱涵，其结构型式复杂，混凝土标号高，施工时采用大型钢模台车一体化，布料机入仓，施工过程中严格控制混凝土的温度、坍落度和含气量等指标，浇筑混凝土4万m3无一裂缝，且外观质量良好，为其它工程提供了参考经验。
关键词：钢模台车；布料机；直螺纹
中图分类号：TV53文献标志码：B文章编号：
1672-1683（2015）001-0172-04
Large steel mould trolley integration of ancient canal arch culvert construction
in the middle route of South-to-North Water Transfer Project
SHAO Yu-en
（Hebei Provincial Bureau of Construction & Administration for the South-to-North Water Diversion Project，Shijiazhaung 050035，China）
Abstract：Culvert of South-to-North Water Transfer Project of ancient canal three holes on the arch culvert，its structure is complex，concrete grade，high construction adopts the integration of large steel mould trolley，cloth machine housing，and the temperature，slump，air content and so on indicators of the concrete in the construction process need to strictly controlled.No crack concrete about the range of 40 000 m3，good appearance quality，and provides the reference for other projects.
Key words：steel trolley；placing booms；straight thread
1工程概况
1.1工程位置及建筑物级别
南水北调中线古运河枢纽工程位于石家庄市郊区，距市中心7 km。枢纽工程包括渠道、古运河暗渠和田庄分水闸。枢纽工程的起点即为京石段应急供水工程的起点。总干渠在古运河与太平河汇合口下游约50 m处穿越古运河，同时穿越石家庄市北防洪堤（107国道副线）及石太高速公路，交叉建筑物型式为穿河暗渠。
古运河枢纽工程等别为I等，主要建筑物的级别为I级。主要建筑物的设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为300年一遇。工程区地震基本烈度为6度，地震设计烈度6度。
田庄分水闸上游总干渠设计流量为220 m3/s，加大流量为240 m3/s；古运河暗渠设计流量为170 m3/s，加大流量为200 m3/s。田庄分水闸设计流量为65 m3/s，担负着向石家庄、沧州、衡水等城市的供水任务。
1.2工程布置
古运河暗渠总长565 m，由进口渐变段、进口闸室段、洞身段、出口闸室段及出口渐变段五部分组成。
进口渐变段长40 m，采用钢筋混凝土直线扭曲面，边坡系数2.5～0，底宽14～22.2 m，底板高程为70.403 m。底板为钢筋混凝土结构，厚0.5 m。
进口闸室段长20 m，闸室为三孔一联的开敞式钢筋混凝土结构。每孔净宽6.6 m。闸室设有交通桥、排架、保温房。进口闸室内设有3扇工作门和1扇检修门。进口工作闸兼作总干渠节制闸。
洞身段长435 m，分26节。洞身过水断面为三孔一联拱涵结构，单孔过水断面6.6 m×8.2 m（宽×高）。其中，穿石太高速公路段拱涵采用浅埋暗挖法施工。
出口闸室段长10 m，闸室为三孔一联的开敞式钢筋混凝土结构，每孔净宽6.6 m。闸室内设有交通桥及排架。出口闸室内设有2扇检修门。
2原材料及混凝土配合比
（1）水泥。
本工程采用石家庄鼎鑫或曲寨水泥厂生产的水泥，水泥以散装水泥为主，袋装水泥为辅。
（2）水。
采用饮用水拌制和养护混凝土。
（3）骨料。
砂子采自行唐县磁河南伏天然料场，自行筛分。碎石为鹿泉市石井人工骨料场。其他质量要求符合DL/T 5144-2001规定。
（4）钢筋工程。
钢筋选用大型钢铁厂为供货方，在钢筋加工厂集中机械加工，施工时采用人工绑扎。钢筋接头在加工厂选择手工电弧焊和机械连接，交叉连接采用接触点焊；在施工现场根据实际情况以直螺纹连接为主；当设计有专门要求时，按设计要求进行。
（5）混凝土配合比。
暗渠明挖段18个管节混凝土标号为C30W6F150，其配合比1号-9号管节采用编号1配合比，由于10号-18号管节施工前，其水泥强度降低了10%-14%，故施工时采用编号2的配合比。
详见表1。
表1暗渠明挖段混凝土配合比选用
3拱涵混凝土施工方案
3.1拱涵混凝土施工程序
混凝土工程施工流程见图1。
图1混凝土工程施工流程
施工采用跳仓法浇筑混凝土，流水作业法施工。每节拱涵分三次浇筑，第一次浇筑到底板八字以上40 cm。第二次浇筑拱涵的侧墙至拱脚以下120 cm处，第三次浇筑剩余侧墙和顶拱。其混凝土施工分层情况见图2。
图2混凝土施工分层布置
3.2混凝土浇筑方案
拱涵混凝土运输采用混凝土皮带机运输到混凝土布料机，布料机通过溜筒将混凝土缓降到浇筑仓面。布料机还可兼做吊运钢筋、模板之用。
3.2.1底板混凝土浇筑
由于仓面面积较大，采用平铺法不能满足混凝土间歇时间的要求，采用台阶法浇筑。计算如下：
平铺法的间隔时间计算。浇筑仓面积：20×25=500 m2。入仓强度：布料机计算强度60 m3/h，考虑实际各种因素的干扰，按50 m3/h计算。铺料厚度按0.3 m计算。间隔时间为：500×0.3/50=3 h，不满足招标文件规定的2 h。因此采用台阶法浇筑。铺料厚度为30～50 cm；台阶宽度大于1.0 m，坡度不大于1∶2。
台阶分层厚度：S101段拱涵底板厚度为1.7 m，分四层台阶浇筑，分层厚度为：45 cm，45 cm，40 cm，40 cm；河道段拱涵底板厚度为1.4 m，分三层台阶浇筑，分层厚度为50 cm，45 cm，45 cm。
3.2.2墙体浇筑方式
洞身侧墙及隔墙厚度分别为1.4 m（1.3 m）、1.2 m，采用分层布料浇筑，各侧墙均衡上升，分层厚度为30～50 cm。在仓内设置溜管，每隔2～3 m设置一组。
3.2.3拱顶混凝土浇筑
顺拱涵轴线方向采用平铺法浇筑，浇筑过程中从拱脚对称浇筑。分层厚度控制在30 cm以下。
4模板工程
4.1底板模板
（1）外模。
S101段拱涵模板支立高度为2.6 m，河道段拱涵模板支立高度为2.3 m。采用普通支模方法，模板采用拼装定型组合钢模板， 10号槽钢做站杆围檩，外侧顶拉与内拉结合的方法进行固定，在模板外侧距底板边处设三排地锚，模板上部用Ф50钢管（带调节丝杠）打斜撑顶紧，并用钢丝绳及花篮螺栓斜拉紧，模板下部用丝杠及钢丝绳顶拉固定，见图3。
图3拱涵底板模板施工图
（2）内模。
根据结构尺寸，八字及以上40 cm做定型钢制模板。内模支立悬空模板。八字以上40 cm模板采用钢拉杆对拉，以备上层混凝土施工时采用此钢拉杆固定上层墙体模板，防止混凝土在施工缝处出现错台、挂帘现象。
（3）堵头侧模。
由于拱涵接缝处有双层止水，止水中间最厚30 mm，制作模板时，应计算此厚度，并分区制作和安装异型模板或改型模板，（见拱涵堵头模板布置图），根据进度安排，省道S101段拱涵（1～4节）堵头模板与河道段拱涵（5～18节）堵头模板通用部分制作9套（一面为一套），省道S101段拱涵堵头专用模板制作5套，河道段拱涵堵头专用模板制作9套。安装模板时，在模板肋条与止水接触面上设止水限位线（6钢筋），底板堵头模板固定方法同底板外侧模板。
4.2墙体模板
（1）模板组合方案。
内外侧模板：采用钢模台车两套（一节3孔拱涵模板为一套），钢模台车模板用两排对拉钢拉杆固定。堵头模板：采用宽度分别为585 mm、570 mm、485 mm、470 mm、385 mm的特制定型组装钢模板（双层止水两侧）现场组合安装。
（2）钢模台车。
行走机构采用有轨式台车，台车以电动为主，辅于手动机械牵引，防止停电影响施工进度。为防止漏浆，在前期浇筑的混凝土上部预留30 cm模板及锥型对拉钢拉杆，墙体施工时，预留模板与墙体钢模台车模板用连接件固定在一起。钢模台车上部90 cm模板也为活动模板，墙体模板拆除时，此90 cm模板暂不拆，以便于与上部顶拱台车模板连接。
钢模台车布置见图4。
图4拱涵钢模台车布置
4.3拱顶模板
（1）顶拱内模采用两套钢模台车（见图5）。
（2）顶拱外模。外侧墙模仍采用大块组合钢模板，拉筋及脚手架固定，当砼浇筑到墙体以上部位时，在拱顶部架设部分（2/3）悬空弧形模板（见图5），用槽钢或钢架结构固定在堵头模板上，在仓面安设部分支架辅以固定悬空模板，支架支在混凝土垫块上，不得与底部模板直接接触。
图5拱涵拱顶模板
4.4模板材料
（1）模板和支架材料。使用定型标准钢模板，组装定型钢模板、支架为扣件钢管脚手架、多功能碗扣脚手架。
（2）钢模板和脚手架按照现行国家或行业标准进行采购，特殊部位钢模板如墩头等按标准自行加工制作。钢模面板选用3 mm厚钢板，钢板面光滑，无凹坑、皱折或其它表面缺陷。
（3）木模板选用Ⅲ等以上的材质标准的木材。严禁使用腐朽、脆性或严重扭曲的木材。
4.5模板制作
模板制作满足施工图纸要求的建筑物结构外形，其制作允许偏差小于DL/T 5110-2000的规定值。
为保证混凝土表面光滑，模板表面采用下面的处理措施。
（1）钢模板拆除后及时清洗干净，面板涂刷专用混凝土脱模剂，长期不用的钢模板，在清洗完成后，涂刷黄油以防止锈蚀。
（2）木模板面内衬光滑的镀锌铁皮，镀锌铁皮表面的处理方法与钢模板相同。
4.6模板安装定位
模板安装，按设计图纸测量放样，各部位必须设足控制点，防止模板变形及利于检查校正。模板安装过程中，保持充分的临时固定措施，防止倾倒。支架支承地基要坚实，并保证足够的支承面积，斜撑防止滑动和变形。支架的立柱为确保稳定，在两个互相垂直的方向上，用撑拉杆固定。模板的钢拉条顺直不弯曲，直径大于8 mm，拉条与锚环的连接牢固。对螺栓、钢筋环等预埋锚固件的锚固长度和材质，进行受力设计，保证在承受荷载时有足够的锚固强度。各块模板接缝处以及模板与混凝土接触的面板，做到平整严密，以保证浇筑混凝土的外观和内在质量。建筑物分层浇筑时，采取保留顶块模板，以便与下道工序模板紧密连接并逐层校正下层偏差，防止模板下端出现“错台”现象。模板上涂刷专用脱模剂，并且在涂刷时尽量避免使钢筋及混凝土受到污染。对于承重骨架安装前，要先作好试吊及承载试验。钢承重骨架的模板，为防止在运输及浇筑时错位，按设计位置可靠地固定在承重骨架上。超过设计荷载的材料及设备严禁堆放在模板及支架上。在进行混凝土浇筑时，严格按模板设计荷载要求控制施工荷载。混凝土浇筑时，设专人负责模板和承重支架的检查、调整和维护，一旦发现变形走样，立即采取措施，直至停止浇筑。
5混凝土施工
5.1混凝土拌和
本工程采用2×1.5 m3拌和站，其设备生产率在100 m3/h左右，满足混凝土浇筑强度。
（1）混凝土拌合设备投入生产前，要按照已确定的混凝土配合比进行拌和试验。拌制混凝土时，严格按照批准的混凝土配料单进行配料。
（2）对拌合站称量设备的精度定期校核，确保称量设备的准确。混凝土组成材料的配料量以重量计。
5.2混凝土运输
本工程的混凝土运输采用混凝土运输皮带、皮带机、溜槽等设备。在混凝土运输过程中，采取多种措施以保证混凝土不发生骨料分离、漏浆、严重泌水、过多温度回升和坍落度损失。同时运输两种以上强度等级、级配或其他特性不同的混凝土时，设置明显的区分标志。混凝土在运输过程中，尽量缩短运输时间及减少转运次数。掺普通减水剂的混凝土运输时间不超过表2的规定。因故停歇过久，混凝土已初凝或已失去塑性时，作废料处理。严禁在运输途中和卸料时加水。在高温或低温条件下，对运输工具设置保温设施，以免因天气、气温等因素影响混凝土质量。当混凝土的自由下落高度大于1.5 m时，采取缓降措施防止骨料分离。
表2混凝土运输时间表
运输时段的平均气温（℃）混凝土运输时间/min
20～3030
10～2045
5～1060
5.3混凝土浇筑
建筑物地基经验收合格后，方可进行混凝土浇筑仓面准备工作。浇筑混凝土前，详细检查有关准备工作，并作好记录。混凝土开始浇筑前12 h，通知监理人对浇筑部位的准备工作进行检查验收。混凝土浇筑的振捣采用手持式电动振捣器为主，混凝土的入仓、平仓、振捣严格遵守混凝土施工规范的各项要求。在混凝土振捣时，严禁振捣器直接碰撞模板、钢筋及预埋件，特号是在止水片周围，必要时辅以人工捣固密实。混凝土浇筑要保持连续性，如果超过允许间歇时间，按施工缝处理。
5.4温度控制
（1）降温措施。
原材料：采用地垄取料、地下水；原材料堆、布料机等运输设备均搭设遮阳篷，防止阳光直射；水泥罐充分散热。加强温度监控，保证不超出设计要求。根据天气情况、浇注仓，灵活调整浇注时间。避开高温，充分利用夜间及凉爽时浇注。注意加强养护。
（2）增温措施。
加热水拌和，掺加具有减水、早强、防冻性能的外加剂，拌制加料顺序为先加入砂石骨料和热水，预拌30 s，使骨料均匀受热，再加入水泥，不得使水泥与热水直接接触，预防水泥假凝。保温养护。
6强度检验与评定
（1）现场混凝土质量检验以抗压强度为主，并以150 mm立方体试件的抗压强度为标准。
（2）混凝土试件以机口随机取样为主，每组混凝土的3个试件在同一储料斗或运输车箱内的混凝土中取样制作。浇筑地点试件取样数量宜为机口取样数量的10%，试块结果表明，试块抗压、抗拉及抗渗均满足设计要求，混凝土保证率在98%～99.9%，均大于设计要求的95%，满足设计要求，详见表3。
表3混凝土抗压试块结果
部位混凝土标号试块组数标准差保证率（%）
1号-4号管节C35W6F150523.2298
5号-10号管节C30W6F150671.6299.9
11号-18号管节C30W6F150861.2799.9
7结语
采用大型钢模台车一体化施工，既能加快施工进度，有能保证混凝土的内部质量和混凝土外观质量，但一次性投入较大，适用于能模板多次周转的大型工程。参考文献：
[1]王志民，三轨门架式布料机在滹沱河倒虹吸工程中的应用[J].水科学与工程技术，2005（6）
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更新时间：2025/2/5 22:09:58