石 菊，葛 坤，褚 峰

（北京金河水務(wù)建設(shè)集團(tuán)有限公司，102206，北京）

一、工程概況

南水北調(diào)中線一期工程天津干線采用無壓接有壓全箱涵全自流輸水，起點(diǎn)位于南水北調(diào)總干渠河北保定徐水西黑山村西，樁號0+000～10+515.140段是無壓箱涵段，樁號10+690.500～155+305.074段為有壓箱涵段，無壓段與有壓段由文村調(diào)節(jié)池連接。西黑山進(jìn)口閘至有壓箱涵段全長15.208 km，西起天津干線起點(diǎn)，東至河北徐水丁家莊。除混凝土輸水箱涵外，該設(shè)計(jì)單元的水工建筑物還有進(jìn)口閘樞紐、保水堰、通氣孔、倒虹吸、公路涵等，共計(jì)30座。無壓輸水箱涵以2孔為主，尺寸分別為3.7 m×3.7 m和4.4 m×4.4 m；有壓輸水箱涵為3孔，尺寸為4.4 m×4.4 m，見圖 1。

圖1 三孔有壓輸水箱涵示意圖

二、主要建筑物的功能及作用

輸水箱涵主要起輸水作用，是長距離輸水常采用的一種結(jié)構(gòu)型式；倒虹吸、公路涵等是在穿越地面或地下其他建筑物時(shí)采用的一種輸水箱涵型式；通氣孔是避免或減緩空氣壓力對結(jié)構(gòu)物造成破壞的一種建筑物；調(diào)節(jié)池是連接上游水流并為下游提供水源的水池；保水堰起到保持下游箱涵有壓，保護(hù)箱涵的作用。

三、施工方法

1.施工測量

開挖前復(fù)核箱涵線路，若存在問題，須及時(shí)聯(lián)系有關(guān)單位解決。完成平面位置及高程網(wǎng)測量，經(jīng)校驗(yàn)無誤后進(jìn)行測量放線。

開挖過程中，要對平面位置、標(biāo)高、水準(zhǔn)點(diǎn)等進(jìn)行校核，確定滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后繼續(xù)開挖，不滿足的及時(shí)糾正，避免造成更大損失。

開挖至箱涵基礎(chǔ)面后，只有經(jīng)測量人員復(fù)核結(jié)構(gòu)物底高程、位置及軸線滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后的才能進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工。

2.土方明挖

工程進(jìn)場后，測量人員進(jìn)行測量網(wǎng)布設(shè)時(shí)，由技術(shù)負(fù)責(zé)人牽頭，項(xiàng)目部其他人員參與，調(diào)查施工范圍內(nèi)地下結(jié)構(gòu)物及管線數(shù)量、位置、走向及其與已建工程的關(guān)系，繪制出地下構(gòu)筑物、管線與已建工程的位置關(guān)系圖，為順利開挖做好基礎(chǔ)工作，避免后期出現(xiàn)不必要的麻煩。

考慮到施工期臨時(shí)排水及施工降水，須在開挖斷面中預(yù)留肥槽，肥槽內(nèi)設(shè)置排水溝及集水井，使用水泵將雨水抽出，保證干槽施工；施工降水以屯莊河倒虹吸斷面為典型斷面計(jì)算確定降水井的埋置深度及數(shù)量 （此處地下水位高于基礎(chǔ)面）。施工降水未達(dá)到規(guī)范要求的，不可進(jìn)行基礎(chǔ)開挖。

開挖前須先進(jìn)行清表工作，將原地面上非種植土以外的覆被或不具備回填要求的覆被全部清除干凈，在此基礎(chǔ)上按照開挖邊界線從上至下分層分段依次開挖，隨著開挖邊坡按設(shè)計(jì)坡度放坡一次成型。隨時(shí)復(fù)測高程，在建基面以上30 cm停止機(jī)械開挖作業(yè)。

3.基槽平整

基面留30 cm保護(hù)層，人工用鐵鍬配合手推車清除，過程中測量人員隨時(shí)跟測，保證不超挖。

溝槽地基面完成后，設(shè)計(jì)地質(zhì)工程師須及時(shí)現(xiàn)場驗(yàn)收地質(zhì)情況，滿足設(shè)計(jì)要求的，土方開挖驗(yàn)收合格后進(jìn)行墊層施工；不滿足要求的，由設(shè)計(jì)單位給出處理方案，按方案處理完成后組織地基處理驗(yàn)收。

4.鋼筋混凝土箱涵施工

輸水箱涵施工分兩期澆筑成型，第一期澆筑到底板頂面以上側(cè)墻50cm高程位置，第二期澆筑剩余墻體及頂板。工藝流程圖見圖2。

（1）混凝土墊層澆筑

基面驗(yàn)收合格后進(jìn)行墊層施工準(zhǔn)備工作，放線、定位置、支模板。

澆筑前由測量人員定出偶數(shù)澆筑段的端頭邊線，在距離邊線80 cm處預(yù)埋Φ16螺紋鋼筋，鋼筋長25 cm，埋深10 cm。預(yù)埋鋼筋為支設(shè)止水帶模板使用。

墊層利用10 cm×10 cm木方子支模，混凝土罐車運(yùn)至現(xiàn)場直接進(jìn)行澆筑，澆筑過程中掛線控制高程。

（2）鋼筋工程

對到達(dá)現(xiàn)場的鋼筋認(rèn)真檢查，滿足要求后取樣送檢，對于已經(jīng)檢驗(yàn)合格的每捆或每盤鋼筋進(jìn)行標(biāo)識。

鋼筋下料前，技術(shù)人員根據(jù)鋼筋圖放樣，繪制鋼筋加工圖表，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人校核無誤對鋼筋加工人員進(jìn)行交底后，方可進(jìn)行加工。加工后的成品鋼筋按使用的部位、形狀等分別堆放并掛標(biāo)識牌。

對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程量、進(jìn)度與成本進(jìn)行權(quán)衡，選擇鋼筋接頭方式。主筋以直螺紋絲扣連接為主，分布筋以綁扎方式連接。正式實(shí)施前，將《鋼筋連接工藝性試驗(yàn)方案》上報(bào)監(jiān)理單位審批，批復(fù)后進(jìn)行主筋連接工藝性試驗(yàn)。試驗(yàn)項(xiàng)目包括接頭外觀質(zhì)量及擰緊力矩檢查，二者均滿足《水工混凝土施工規(guī)范》4.4.7條的要求后再進(jìn)行接頭試件抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)，這一指標(biāo)需送至有資質(zhì)的檢測單位出具檢測報(bào)告。接頭強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求等級后，將試驗(yàn)結(jié)果上報(bào)監(jiān)理單位，經(jīng)批復(fù)后方可加工接頭。

鋼筋安裝要點(diǎn)如下：

①鋼筋保護(hù)層

圖2 鋼筋混凝土箱涵施工工藝流程圖

鋼筋保護(hù)層使用與混凝土同標(biāo)號的50 mm×50 mm水泥砂漿墊塊，材料需從合格的供貨單位購買。

②架立雙層鋼筋

保證底板底層和頂層的間距滿足設(shè)計(jì)要求，由技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況對鋼筋桁架定型定位。一般情況下，利用分布筋設(shè)計(jì)鋼筋桁架。桁架由上下層鋼筋間的分布筋與Φ12短鋼筋焊接而成，其中Φ12短鋼筋的長度等于上下層鋼筋凈距。底板筋鋼筋桁架間距1.2 m，短鋼筋間距75 mm。側(cè)墻雙層鋼筋間架立的鋼筋桁架間距1.5 m。

③底板筋的綁扎

先在墊層上彈好鋼筋位置線，按位置線擺放底板底層主筋。為確保彎起延伸至墻體內(nèi)主筋的垂直度、間距及穩(wěn)定，利用腳手架挑出的順?biāo)畻U臨時(shí)綁好固定。主筋的間距、根數(shù)經(jīng)檢查符合設(shè)計(jì)圖紙要求后綁扎底板底層的分布筋。分布筋連接方式為綁扎連接，最小搭接長度要滿足《水工混凝土施工規(guī)范》4.4.5條的要求。底板底層鋼筋處于受壓區(qū)，為Ⅱ級鋼筋，混凝土抗壓強(qiáng)度25 MPa，查《水工混凝土施工規(guī)范》表4.4.5可知搭接長度應(yīng)不小于30 d。主筋和分布筋的接頭均應(yīng)分散布置，并遵守《水工混凝土施工規(guī)范》4.4.8條的相關(guān)規(guī)定。底板底層鋼筋在受壓區(qū)，雖然主筋接頭為Ⅰ級不受限制，但實(shí)施中本工程的主筋及底層分布筋接頭在同一截面上均按不超過50%執(zhí)行。鋼筋交叉點(diǎn)采用#22鉛絲綁扎，為滿綁，不能有松扣及漏綁點(diǎn)。底板底層筋經(jīng)檢查合格后，把鋼筋保護(hù)層墊塊墊好。同時(shí)放置鋼筋桁架，用電弧焊與主筋點(diǎn)牢，但不能咬傷主筋斷面。上層鋼筋擺放在桁架上與下層鋼筋對齊。底板上層鋼筋在受拉區(qū)，同一截面主筋接頭分布不超過50%，分布筋綁扎接頭不超過50%，根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》表4.4.5，分布筋搭接長度應(yīng)不小于40 d，分布筋與主筋的綁扎方法同下層鋼筋。然后綁扎腋角的倒角鋼筋。

④墻筋及頂板鋼筋的綁扎

底板混凝土強(qiáng)度具有2.5 MPa后，進(jìn)行施工縫處理，要求無乳皮微露小石。經(jīng)驗(yàn)收合格后綁扎墻體鋼筋。每道墻內(nèi)布置2道立桁架。

圖3 箱涵一期模板安裝示意圖

頂板鋼筋綁扎方法與底板相同。

（3）模板工程

①制作異型模板

異型模板主要包括箱涵角模，在具有相應(yīng)資質(zhì)的模板廠家定做。

施工縫處堵頭模板用2 cm厚木板配以Φ12鋼筋制成桁架。墻體、底板、頂板等不同部位需根據(jù)圖紙具體尺寸而定。

②一期（底板頂面以上50 cm墻）模板

一期模板外墻模主要以P6015和P3015現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，內(nèi)模的角模采用定制的專用鋼角模。為了保證模板的穩(wěn)定性，設(shè)置對拉螺栓和錨固螺栓。為保證底角模板的穩(wěn)定性，加螺栓固定，在每塊角模每孔中心線兩側(cè)1 700 mm位置設(shè)置垂直錨固筋，每根錨固筋在與箱涵內(nèi)底同高的位置上設(shè)錐形螺母一個(gè)，待拆除模板后將錐形螺母剔除，螺栓孔用微膨脹干硬性水泥砂漿回填并振搗密實(shí)，與墻面保持平整。模板外利用鋼管整體固定。見圖3。

③二期（墻體及頂板）模板

內(nèi)模用鋼模臺車施工，可以實(shí)現(xiàn)整裝整拆，并可解決因模板接縫引起的混凝土錯(cuò)臺現(xiàn)象，提高混凝土的外觀質(zhì)量。

在箱涵轉(zhuǎn)彎段利用簡易模板臺車施工。架子管簡易車搭拆方便，鋼模固定于搭設(shè)槽鋼上方，并通過頂撐與下方架子管簡易車相連，可以通過頂撐調(diào)節(jié)頂模高度。其余模板采用普通鋼模拼接。

二期模板采用三排Φ16對拉螺栓進(jìn)行加固，以箱涵內(nèi)底為±0的相對高程， 在 1 800 mm、2 700 mm、3 800 mm位置處各設(shè)一道對拉螺栓，水平間距為150 cm。在對拉螺栓中部加止水環(huán)，以解決澆筑成型混凝土的滲水問題。螺栓兩端設(shè)錐形螺母，待拆模后將錐形螺母剔除，方法同一期。模板縱肋為兩根一組10 cm×5 cm鋼方子，每組間距為75 cm；采用Φ48×6鋼管做支撐體系。為了保證外側(cè)模板的穩(wěn)定性，在外側(cè)設(shè)置三道斜支撐，保證箱涵外側(cè)模板的整體穩(wěn)定性以及成型混凝土箱涵外墻的垂直度。見圖4。

頂板模板采用臺模模板。一個(gè)倉面完工后，通過人工牽引分別拉到下一個(gè)倉面。

④模板拆除

墻體混凝土強(qiáng)度不低于3.5 MPa時(shí)，一般時(shí)間為24 h后方可拆除外側(cè)模板；頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)才可拆除，制作同條件試塊，以測得的實(shí)際抗壓強(qiáng)度作為拆模的唯一依據(jù)。拆除時(shí)嚴(yán)禁用鐵棍亂撬，以免損傷混凝土、影響外觀質(zhì)量。

（4）混凝土工程

混凝土工程使用的機(jī)械設(shè)備為47 m混凝土泵車，設(shè)置于澆筑倉位中間位置。

一期混凝土澆筑包括底板和底板以上50 cm墻體。驗(yàn)收合格后及時(shí)開倉。開倉前灑水濕潤墊層，采用平鋪法分層澆筑，每層厚度控制在30 cm左右。箱涵倒角位置分三層鋪料，每層澆筑厚度10 cm。

在進(jìn)行二期混凝土（箱涵側(cè)墻及頂板）澆筑前，先在一期與二期混凝土接縫處灑水濕潤，再鋪一層3 cm左右的同標(biāo)號水泥砂漿，之后進(jìn)行二期混凝土澆筑，每30 cm厚度為一層，分層鋪料。先從兩邊墻開始澆筑，之后澆筑中墻。為了在澆筑過程中模板等的穩(wěn)定性，使中墻內(nèi)混凝土面始終低于兩邊墻混凝土面30～60 cm。

混凝土澆筑時(shí)須先平倉后振搗，采用HZ—50插入式振動器采用垂直振搗的方法進(jìn)行混凝土的振搗作業(yè)。對施工縫處要細(xì)致振搗，對下層混凝土要盡快覆蓋。在振搗上層混凝土?xí)r，振搗棒應(yīng)插入下層混凝土中5～10 cm，消除兩層之間的接縫。振搗棒應(yīng)距離模板15～20 cm。止水帶周圍由專人細(xì)心振搗，設(shè)模板工看護(hù)模板，保護(hù)好止水帶，可在模板外側(cè)用橡皮錘人工加以搗固密實(shí)。

在混凝土養(yǎng)護(hù)方面，箱涵內(nèi)涂刷養(yǎng)護(hù)劑并用噴霧器在箱涵內(nèi)側(cè)墻面上噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間時(shí)刻保證內(nèi)墻墻面處于濕潤狀態(tài)。箱涵外部冬天使用棉被覆蓋養(yǎng)護(hù)，干燥炎熱季節(jié)使用無紡布覆蓋灑水，時(shí)刻保濕。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少28天。

圖4 箱涵二期模板安裝示意圖

（5）變形縫

圖紙要求一般情況下每15 m設(shè)一道變形縫（縫寬3 cm），但在標(biāo)段分界點(diǎn)、縱斷拐點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及鋼筋變化處、施工方法變化處、涵頂平均覆土厚度或基礎(chǔ)處理深度差超過3 m處均要設(shè)置分縫?？p間填充材料為3cm厚閉孔泡沫塑料板、橡膠止水帶（寬度352 mm，厚度8 mm），迎水側(cè)填充雙組份聚硫密封膠。變形縫處的三種材料進(jìn)場后及時(shí)復(fù)檢，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求后報(bào)驗(yàn)監(jiān)理，經(jīng)批復(fù)后方可使用。

四、混凝土施工質(zhì)量保證措施

1.組織措施

混凝土澆筑前明確各作業(yè)隊(duì)管理人員名單，負(fù)責(zé)模板安裝以及實(shí)施混凝土澆筑有關(guān)組織管理工作。項(xiàng)目部明確混凝土出站性能指標(biāo)檢測負(fù)責(zé)人；質(zhì)量部明確混凝土進(jìn)場性能指標(biāo)檢測負(fù)責(zé)人；工程部指定專人負(fù)責(zé)監(jiān)督作業(yè)隊(duì)按照已批復(fù)方案施工，核對混凝土配合比；物資部門負(fù)責(zé)保證混凝土供應(yīng)工作。確保每個(gè)環(huán)節(jié)責(zé)任人明確，出現(xiàn)問題時(shí)能找到相應(yīng)責(zé)任人。

2.技術(shù)措施

混凝土原材料質(zhì)量必須合格，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，堿含量控制在2.5 kg/m3以內(nèi)。若后續(xù)原材料廠家變化，要重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范和堿含量要求方可使用。

3.混凝土裂縫控制措施

①混凝土原材料及配比直接影響裂縫的產(chǎn)生。最好采用水化熱低的水泥，摻加粉煤灰、礦粉等混合材料，減少混凝土中的水泥用量，最好將其控制在220 kg/m3左右。粗骨料建議使用二級配（5～20 mm 和 20～40 mm），這樣既可減少混凝土早期溫度上升量，又可以降低混凝土本身的收縮量。

②澆筑完成后立即封堵洞口，避免洞內(nèi)產(chǎn)生過堂風(fēng)。

③混凝土澆筑過程中，在每道隔墻的兩端和中部分別預(yù)留三個(gè)測溫孔，孔深30 cm左右。測溫自混凝土澆筑完畢起，前3天每隔1 h測一次，若混凝土內(nèi)部溫度過高須及時(shí)采取措施進(jìn)行控制，避免裂縫產(chǎn)生。第4—7天每天測8次。第8—15天每天測2次。混凝土內(nèi)外溫差控制在25℃以下，大于25℃時(shí)要采取降溫措施，如搭設(shè)遮陽棚等。

④為防止產(chǎn)生過大約束應(yīng)力，應(yīng)縮短墻、頂板混凝土與底板混凝土的澆筑間隔時(shí)間，最好控制在14天內(nèi)。

⑤合理選擇澆筑時(shí)段，保證澆筑溫度滿足要求。高溫季節(jié)澆筑混凝土?xí)r，采取在攪拌站原材堆場搭棚的措施，降低混凝土出機(jī)溫度，進(jìn)而保證入倉溫度符合要求。夏季選擇在下午4點(diǎn)以后開始澆筑，澆筑結(jié)束時(shí)間控制在次日早晨7點(diǎn)以前。冬季混凝土入倉溫度不低于5℃。

⑥混凝土內(nèi)外溫差較大時(shí)，盡量延長拆模時(shí)間，以便維持表面溫度和濕潤程度，拆模后及時(shí)覆蓋，避免太陽暴曬。同時(shí)，須避免風(fēng)大時(shí)拆模。