渡槽施工方案.docx
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渡槽施工方案
南水北调中线一期总干渠漳河北～古运河南中线建管局直管工程
磁县干渠工程第三施工标段土建及设备安装
牤牛河南支渡槽
槽身施工方案
（合同编号：
ZXJ/SG/ZSD-003）
编制：
审核：
批准：
中铁十三局集团有限公司南水北调中线直管工程
磁县段三标项目经理部
二〇一一年四月二十日
1、槽身结构与工程量
1.1槽身结构形式
牤牛河南支渡槽由退水闸、进口节制闸、渡槽、出口检修闸组成综合枢纽工程，起点桩号29+304，终点桩号29+728其中：
槽身段起点桩号29+386m，终点桩号29+626m，共分8跨，单跨长30m，全长240m。
渡槽上部槽身为三槽一联带拉杆预应力钢筋混凝土梁式矩形槽。
槽身宽度24.3m，上部翼缘外侧宽度25.5m。
槽身过水断面尺寸7.0m（宽）*6.5m（高）*3槽，槽内设计水深5.55m，加大水深6.111m，渡槽纵坡i=1/3550。
30m跨单槽断面尺寸为7.0*6.5m，边墙厚0.6m，顶部设2.7m宽人行道板；中墙厚0.7m，顶部设3.0m宽的人行道板。
后浇带设置在各跨槽身两端，宽0.58m。
1.2工程量
槽身现浇混凝土10349.8m3，钢筋制安906.2T，预应力钢筋制安383.9T，预应力钢绞线制安295.5T。
其工程量见附表。
槽身结构工程量表
序
号
部位
混凝土（m3）
普通钢筋（T）
预应力筋（T）
钢绞线（T）
备注
一期
二期
后浇带
小计
1
1#槽身
618.52
626.98
27.6
1273.1
106.1
47.99
36.94
C50
2
2#槽身
618.52
626.98
55.1
1300.6
106.1
47.99
36.94
C50
3
3#槽身
618.52
626.98
55.1
1300.6
106.1
47.99
36.94
C50
4
4#槽身
618.52
626.98
55.1
1300.6
106.1
47.99
36.94
C50
5
5#槽身
618.52
626.98
55.1
1300.6
106.1
47.99
36.94
C50
6
6#槽身
618.52
626.98
55.1
1300.6
106.1
47.99
36.94
C50
7
7#槽身
618.52
626.98
55.1
1300.6
106.1
47.99
36.94
C50
8
8#槽身
618.52
626.98
27.6
1273.1
106.1
47.99
36.94
C50
9
拉杆
236.8
57.44
C30
10
合计
4948.2
5015.8
385.8
10349.8
906.2
383.92
295.52
2、施工进度与强度
2.1施工进度安排
渡槽槽身施工在充分考虑施工能力满足要求的情况下，于2011年3月15日开始进行槽身结构施工准备工作，2012年6月16日完成，计划工期15个月。
具体施工进度安排计划见渡槽槽身施工计划横道图。
2.2施工强度
按照上述渡槽槽身混凝土工程总体工期计划安排，将各槽身混凝土工程工序施工时间分解排序，单跨槽身施工基本工序时间安排如下：
支撑系统：
15天；
一期混凝土准备及浇筑（梁板结构）：
20天；
二期混凝土准备及浇筑（墙身）：
20天；
预应力张拉：
二期混凝土浇筑25天后，5天；
后浇带混凝土：
预应力张拉后5天内。
施工时按二套底板模板与一套墙身模板配置，采用平行流水作业的原则安排施工。
每槽一期和二期混凝土浇筑按48小时控制，混凝土浇筑最大强度分别12.88m3和13.06m3/h。
即混凝土最大浇筑强度13.1m3/h
3、施工布置与施工程序
3.1场地布置
渡槽槽身施工的主要施工道路、供电干线、围堰仍延用整体工程施工布置。
槽身施工期间，只需增加临时施工支路和架设临时供电线路即可满足施工需要。
此外，每个槽身施工时，需将槽身附近进行平整和压实，形成槽身施工作业场地。
每个槽身施工作业场地的位置根据现场具体情况确定。
3.2渡槽混凝土施工工艺
槽身混凝土施工包括：
槽身扩大基础、槽身和敦帽施工。
4、槽身支撑系统施工
4.1支撑系统方案确定
槽身支撑结构施工方案的制定和实施，是整个渡槽工程施工的核心技术，也是槽身施工的重点和工作量最大的工作。
其方案必须安全可靠、经济实用。
根据工程的特点，本工程采取公路桥涵土牛法实施和满堂红排架法施工方案均可满足要求。
因此，我公司对两种方案进行了比较，其优缺点如下：
（1）土牛法
采取土牛法施工，是将槽身下部全部采用土石方夯填到槽身下部。
优点是：
技术简单成熟、稳定性好、周转性材料投入小、施工简单便于控制。
缺点是：
土石方回填量大，回填料难于解决；由于回填高度大，占用时间周期长。
受汛期河道行洪安全影响工期局限性大。
（2）满堂红排架法
架法是利用满堂红排架作为槽身支撑结构。
优点是：
技术成熟施工时间安拆方便，周转性材料可以周转使用，可采取流水作业有利工期。
缺点是：
周转性材料投入大，稳定性受架设高度影响较大。
上述两种方案均有一定的局限性，但满堂红排架法优于土牛法。
为降低满堂红排架法因架设高度带来的影响，将槽身支撑地面通过回填抬高，即可降低满堂红排架架设高度曾加稳定性，又可减少周转性材料投入量。
是施工简便，安全可靠，经济实用的方法。
故本工程采用基础回填处理与满堂红排架相结合的支撑方案。
4.2支撑基础处理
4.2.1支撑基础的结构形式
支撑基础采用砂砾料回填，顶部浇筑20cm厚C15混凝土盖板承重。
4.2.2基础砂砾料填筑
排架搭设首先要处理地基，地基的不均匀沉陷是引起排架变形和结构混凝土开裂的重要原因之一，因此地基处理工作至关重要。
先进行地基表面覆盖层得清理，然后进行地基碾压。
在压实合格的地面上回填基础砂砾料。
基础砂砾料取牤牛河南支河道内砂砾料。
相对实度不小于0.75，粒径不大于200mm。
手扶式单钢轮振动压路机机械松铺土料厚度为18cm，振动碾静压1遍后振压10遍再静压1遍，土料压实度可满足相对密度不小于0.75的要求。
20t自行式振动碾机械松铺土料厚度为40cm，振动碾静压1遍后振压5遍再静压1遍，土料压实度可满足相对密度不小于0.75的要求。
填筑含水率应控制在8.1%附近，其上、下限偏离最优含水率应不超过-3%~+3%。
综合分析试验结果，选择最优施工碾压技术参数见下表
施工碾压技术参数
设计
相对密度
土料含水率（%）
机械松铺厚度（cm）
碾压遍数
机械使用技术参数
振动频率
行驶速度
0.75
5.1~11.1
18
静压1遍后振压10遍再静压1遍
70Hz
2km/h
0.75
5.1~11.1
40
静压1遍后振压5遍再静压1遍
28Hz
2km/h
碾压时振动碾的行进速度不宜超过2km/h。
填筑施工过程中为保护层面土应采用进占法上土。
碾压方法，平行于渠轴线前进—后退法碾压，前进一趟算一遍，再原位退回算两遍，错车搭接以10~20㎝为宜。
每两遍的搭接处要错位，严禁漏压和过压。
4.2.3垫层混凝土
在碾压好的地基表面上浇筑混凝土垫层，浇筑厚度20cm，混凝土等级为C15；当垫层混凝土达到一定强度后，按计划的排架间距铺设底部枕木，枕木采用10*10cm枋木，以便把上部荷载较均匀地分散到地基上。
4.3支架设计
4.3.1支撑架材料
（1）材料要求
本工程支撑架全部采用钢管脚手架，选用Φ48*3.5mm的焊接钢接钢管。
底梁模板侧面横肋选用Φ38*3.0mm的焊接钢管。
脚手架杆件力学性能应符合国家现行变准《碳素结构钢》GBT700中Q235A钢的规定。
使用的钢管不得有弯曲、变形、开焊、裂纹等缺，并涂防锈漆作防腐处理，不合格的钢筋钢管决不允许使用。
扣件采用碗扣件，使用合格生产厂家的产品，并持有产品合格证，扣件锻铸铁的技术性能符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2001规定的要求。
使用的扣件要全数进行检查，不得有气孔、砂眼、裂纹、滑丝等缺陷。
扣件与钢管的贴合面要严格整形，保证与钢管扣紧的接触良好，扣件夹紧钢管时，开口处的最小距离不小于5mm，扣件的活动部位转动灵活，旋转扣件的两旋转面向间隙要小于1mm，扣件螺栓的拧紧力距达60.N时扣件不得损坏。
（2）材料使用量
为满足施工进度计划要求，本工程槽身施工配置三套支撑材料。
4.3.2支撑架结构形式
碗扣支架体系由支架基础（地基夯实找平上铺20cm厚混凝土垫层）、15×15方木、可调节底托、Φ48×3.5mm碗扣立杆、横杆、斜撑杆、可调节顶托、方木做纵横向托梁。
模板系统由侧模、底模、芯模、端模等组成。
4.3.3支撑结构验算
4.3.3.1支架托梁验算
渡槽截面横向有三种断面形式，如图1所示。
（a）
（b）
（c）
图1断面形式
由于a图断面在支座处，所以，其荷载直接通过墩传递到基础上，因此不需要考虑其对于支架受力的影响。
比较b、c图，方木托梁布置相同，支架立杆的布置相同，b图断面自重较大，因此不再验算c图次托梁的承载力。
荷载取值：
（1）钢筋混凝土容重q砼＝26KN/m3；
（2）模板荷载q2：
内模q内＝0.8KN/m2，外模q外=1.4KN/m2；
（3）施工人员及机械荷载q3：
q3=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）；
（4）混凝土振捣荷载q4：
q4＝2.5KN/m2。
4.3.3.2支架次托梁验算：
（1）1-b图断面边腹板位置（1部分），该位置处次托梁横向布置，最大分布荷载：
混凝土自重q1：
q1＝8.29×0.3×26/2.7=23.9KN/m；
模板自重：
q2＝（1.4×10.16+0.8×7.48）×0.6/2.7=4.5KN/m；
施工人员及机械荷载q3=2.0×0.6＝1.2KN/m；
混凝土振捣荷载q4=2.5×0.6＝1.5KN/m；
方木自重：
q5＝0.038KN/m；
合计：
q＝23.9+4.5+1.2+1.5+0.038＝31.1KN/m。
次梁检算：
均布力由一根10×10cm方木承担。
Mmax=1.07KN·m；
σ=M/W=1.07×103/167×10-6＝6.4Mpa＜12Mpa；
Qmax=11.15KN；
τ=11.15×103/100×10-4=1.1Mpa>1.9Mpa。
结论：
10×10cm方木0.3m布置满足承载力要求。
（2）1-b图断面顶板底板板位置（2部分），该位置处次托梁纵向布置，最大分布荷载：
混凝土自重q1：
q1＝7.52×26=195.5KN/m；
模板自重：
q2＝（1.4+0.8）×4.7=10.34KN/m；
施工人员及机械荷载q3=2.0×4.7＝9.4KN/m；
混凝土振捣荷载q4=2.5×4.7＝11.75KN/m；
方木自重：
q5＝0.038KN/m；
合计：
q＝195.5＋10.34＋9.4＋11.75+0.038＝227KN/m。
纵梁检算：
由9根10×15cm方木承担，则每根方木承担荷载25.2KN/m。
Mmax=0.64KN·m；
σ=M/W=0.64×103/167×10－6＝3.8Mpa＜12Mpa；
Qmax=6.65KN；
τ=6.65×103/100×10－4=0.7Mpa＜1.9Mpa。
结论：
10×10cm方木0.6m布置满足承载力要求。
（3）1-b图断面中腹板位置（3部分），该位置处次托梁横向布置，最大分布荷载：
混凝土自重q1：
q1＝9.54×0.3×26/3=24.8KN/m；
模板自重：
q2＝（1.4×3.23+0.8×14.2）×0.6/3=3.2KN/m；
施工人员及机械荷载q3=2.0×0.6＝1.2KN/m；
混凝土振捣荷载q4=2.5×0.6＝1.5KN/m；
方木自重：
q5＝0.038KN/m；
合计：
q＝24.8+3.2+1.2+1.5+0.038＝30.7KN/m。
次梁检算：
均布力由一根10×10cm方木工字钢承担。
Mmax=1.06KN·m；
σ=M/W=1.06×103/167×10-6＝6.3Mpa＜12Mpa；
Qmax=11.01KN；
τ=11.01×103/100×10-4=1.1Mpa＜1.9Mpa。
结论：
10×10cm方木0.3m布置满足承载力要求。
4.3.3.3支架主托梁验算：
在截面主梁（1图1、3部分）下部的横向方木（次托梁）和支架立杆位置对应，因此作用在横向方木的力全部直接传递给了立杆，并没有在纵向方木（主托梁）上形成弯矩，所以主梁下部的纵向方木可以不再验算。
现计算截面次梁下部的主托梁。
主托梁验算：
Mmax=4.20KN·m；
σ=M/W=4.20×103/375×10－6＝11.2Mpa＜12Mpa；
Qmax＝20.43KN；
τ=20.43×103/150×10－4=1.4Mpa＜1.9Mpa。
结论：
10×15cm方木托梁满足承载力要求。
4.3.3.4支架计算
4.3.3.4.1基本资料
（1）碗扣为Φ48×3.5mm钢管；
（2）立杆、横杆承载性能：
立杆
横杆
步距（m）
允许载荷（KN）
横杆长度（m）
允许集中荷载（KN）
允许均布荷载（KN）
0.6
40
0.9
4.5
12
1.2
30
1.2
3.5
7
1.8
25
1.5
2.5
4.5
2.4
20
1.8
2.0
3.0
4.3.3.4.2荷载分析计算
比较b图与c图，两断面下方的支架横向分布是相同的，根据断面形式可知，b图断面自重较大，因此只需计算b图断面下的支架承载力即可。
现取渡槽截面对支架最不利位置（如1-b图）进行计算：
（1）钢筋混凝土容重q砼＝26KN/m3；
（2）模板荷载q2：
内模q内＝0.8KN/m2，外模q外=1.4KN/m2；
（3）施工人员及机械荷载q3：
q3=2.0KN/m2（施工中要严格控制其荷载量）；
（4）混凝土振捣荷载q4：
q4＝2.5KN/m2；
（5）碗扣脚手架荷载q5：
按支架搭设高度≤10米计算：
q5=7KN/m2。
4.3.3.5支架受力及稳定性检算
4.3.3.5.1碗扣立杆受力计算
（1）断面边腹板位置（1-b图部分1部分），最大分布荷载：
混凝土自重q1：
q1＝（8.29×26）/2.7=79.8KN/m2；
模板自重：
q2＝（7.48×0.8+10.16×1.4）/2.7=7.48KN/m2；
施工人员及机械荷载q3=2.0KN/m2；
混凝土振捣荷载q4=2.5KN/m2；
碗扣脚手架荷载q5=7.0KN/m2；
合计：
q＝79.8+7.48+2+2.5+7＝98.8KN/m2。
碗扣立杆分布30cm×60cm，横杆层距（即立杆步距）30cm，则单根立杆受力为：
N＝0.3×0.6×98.9=17.8KN<[N]=40KN。
（2）断面顶板底板位置（1-b图2部分），最大分布荷载：
混凝土自重q1：
q1＝7.52×26/4.7=41.6KN/m2；
模板自重：
q2＝（1.4+0.8）×4.7/4.7=2.2KN/m2；
施工人员及机械荷载q3=2.0KN/m2；
混凝土振捣荷载q4=2.5KN/m2；
碗扣脚手架荷载q5=7.0KN/m2；
合计：
q＝41.6+2.2+2.5+2+7＝55.3KN/m2。
碗扣立杆分布30cm×120cm，横杆层距（即立杆步距）30cm，则单根立杆受力为：
N＝0.3×1.2×55.3=19.9KN<[N]=40KN。
（3）断面中腹板位置（1-b图3部分），最大分布荷载：
混凝土自重q1：
q1＝9.54×26/3=82.7KN/m2；
模板自重：
q2＝（3.23×1.4+14.2×0.8）/3=5.3KN/m2；
施工人员及机械荷载q3=2.0KN/m2；
混凝土振捣荷载q4=2.5KN/m2；
碗扣脚手架荷载q5=7.0KN/m2；
合计：
q＝82.7+5.3+2.5+2+7＝99.5KN/m2。
碗扣立杆分布30cm×60cm，横杆层距（即立杆步距）30cm，则单根立杆受力为：
N＝0.3×0.6×99.5=17.9KN<[N]=40KN。
结论：
立杆竖向受力满足要求。
4.3.3.5.2支架立杆稳定性验算
碗扣式满堂支架是组装构件，一般单根碗扣在承载允许范围内就不会失稳，为此以轴心受压的单根立杆进行验算：
公式：
N≤[N]=ΦA[ó]
碗扣件采用外径48mm，壁厚3.5mm，A＝489mm2，A3钢，I＝10.78×104mm4，回转半径λ=（I/A）1/2=1.58cm，跨中底板位置：
L=60cm。
跨中底板处长细比λ＝L/λ=60/1.58=37.97<[λ]=150取λ＝38；此类钢管为b类，轴心受压杆件，查表得：
Φ＝0.906，[ó]=205MPa
跨中底板处：
[N]=0.906×489×205=90821.97N=90.8KN；
支架中受最大荷载的立杆位于底板横梁位置处，其N＝19.9KN；
由上可知：
横梁位置N=19.9KN≤[N]=90.8KN，n=[N]/N＝90.8/19.9＝4.6＞2。
结论：
支架立杆的稳定承载力满足稳定要求。
4.3.3.6地基受力计算
地基处理采用回填2m砂砾料，上铺20cm混凝土。
立杆下部垫10×10cm方枕木，底托为9×9cm钢托板。
地基处理后，要求最大承载力为19.9T/m2，即199KN/m2。
现取地基最大受荷处，即横梁支撑杆件下部地基进行计算。
由2.3.2节知，该处单根立杆传递的最大压力为19.9KN。
枕木受力：
σ=19.9×103/902＝2.45N/mm2＜4.7N/mm2；
根据力的扩散原则，计算地基受力。
扩散原则计算地基受力示意
地基受力计算公式f=N/A，其中f为地基受力，N为单根立杆竖向轴力，A为支撑单根立杆的实际土层面积。
则地基受力为：
f=19.9/（0.5×0.5）=79.6KN/m2。
根据扩散原则，实际受力土层有交叠，如图2所示。
交叠部分土层受力为2f=159.2KN/m2<199KN/m2。
结论：
地基实际受力满足承载力要求。
4.5支撑架施工
4.5.1施工方法
当基础处理完成后，进行上部排架的搭设。
排架的搭设主要由人工完成，汽车调配配合材料吊运；
排架材料采用Φ48mmδ=3.5mm普通脚手架钢管，连接件为一字型扣件、十字型扣件和万向型扣件三种。
排架严格按照支撑设计图纸的排距、间距和步距搭设，搭设的排架要求横杆水平、立杆铅直，尽量减小钢管的偏心。
排架搭设完后，按要求设置纵、横向剪刀撑和浪风绳，保证排架的整体稳定。
排架上部的承重平台的工字钢梁采用汽车吊吊运到位，人工辅助摆放。
排架上部的模板和模板支撑在承重平台上搭设。
脚手架在拼架前根据整架自重和荷载验算立杆底座的地基承载力，对经过处理的基础经验收合格后，按施工设计（支撑布置）的要求放线定位，放线后从槽跨中向四周搭设。
脚手架搭设应按立杆、横杆、剪刀撑的顺序逐层搭设。
先在地面上放置15X15cm枕木，然后在枕木上安放可调托座及立杆。
立杆应准确地放置在定位线上，立杆的轴心线应与地面垂直。
立杆同横杆的连接靠碗扣接头锁定；当逐层施工到设计高程后，再安装顶托，最后安装底模纵横钢梁。
拼接过程中要求随时检查横杆水平和立杆垂直外，还应该随时注意水平框的直角度，不致使脚手架偏扭。
施工过程中，杆件的传递和安装主要靠人工。
4.5.2施工技术要求
地基处理范围：
顺渡槽水流方向槽墩至槽墩，横向从轴线两侧各15m（支架搭设宽度为24.3m），24.3m外两侧为施工工作作业面；
基础采用砂砾料填筑。
回填碾压过程中现场试验室需进行取样检测，确保碾压密度；若经验参数碾压指标达不到要求时，其碾压次数由实验室提供压实度达到要求压实度为准；由于碗扣架为标准件，高度差仅靠顶托调整且调整范围有限，回填高程关系到支撑是否顺利进行。
因此回填高程必须严格控制，允许误差为+10mm。
在施工过程中根据地基沉降量对主梁进行拱10mm（地基沉降+立杆变形量；预估地基沉降为6mm；经计算立杆弹性变形为1mm，立杆接头压缩变形每个取1mm，计3mm。
地基沉降由现场测定得出，因此，预拱度应根据现场测定值确定）。
根据施工组织设计中有关脚手架的要求向架设和用人员进行技术交底，并按规范有关规定和施工组织设计的要求对碗扣式脚手架进行检查验收，不合格产品不值得使用。
经检查合格的构配件应按品种、规格分类堆放整齐平稳，堆放场地不得有积水，槽身下搭设场地要求排水通畅。
碗扣式脚手架搭设时每搭完一步脚手架后必须校正步距、纵距、横距及立杆的垂直度，最后验证垂直度，允许偏差+10mm。
枕木及底托均应准确地放在定位线上，并应安放稳固。
考虑到回填后的基础面平整度较差，且地基承载能力不均匀，需在回填地基表面浇筑厚度为20cm的C15混凝土。
地基回填前，必须将表层土清除。
碗扣式支撑架搭设需从中间向两侧进行（即横向从中主梁到两侧边主梁，纵向从跨中向上下游方向进行）,以减少杆件误差向一侧累计。
脚手架拼接完成时，应用测量仪器检查横杆水平度和立杆垂直度，并在无荷载情况下逐个检查立杆下是否浮地松动或悬空。
如有不平可用薄铁板垫实。
靠近槽墩处需要Φ48钢管将水平横杆用扣件延伸与槽墩面相抵。
当立杆达到设计高度后在铺设槽底模板前，必须完成纵横剪刀撑搭设。
混凝土输送管、布料杆及搭架拉结缆风不得固定在脚手架上。
4.5.3支撑架检查与验收
（1）构配件进场质量检查重点
碗扣件质量、钢管管壁厚度、焊接质量、外观质量、可调底座和可调托撑丝杆直径、与螺母配合间隙材质。
（2）支撑架整体检查重点
基础是否有不均匀沉降，立杆底座与基础面的接触有无松动或悬空情况；
立杆上碗扣是否可靠锁紧；
剪刀撑搭设是否符合要求，扣件拧紧程度；
纵向横杆是否延伸至墩体。
支撑架搭设完成后，由工程管理部组织技术、质检、安全、测量等部门对承重排架进行联合验收。
4.5.4支撑架拆除
当该跨槽混凝土浇筑完成、并完成预应力张拉后，即可以开始拆除排架，排架的拆除从上至下进行，底模和排架钢管的拆除主要考虑人工操作，工字钢梁的拆除和拆除的材料采用汽车吊吊运至下一跨周转使用。
拆除前必须完成一下工作：
全面检查支撑架连接、支撑体系等是否符合结构要求；
拆除前由现场负责人逐级进行技术交底；
清除支撑架上杂物及地面障碍物。
拆除应符合一下要求：
支撑拆除应在预应力完成浆液强度达到设计要求进行；拆除顺序应先拆除底板下部约束、横肋梁约束，在主梁约束，最后应清除模板，逐层自上而下进行，严禁上下同时作业。
碗扣件拆除应从上往下逐层进行；分段拆除高度不应大于两步，对脚手架采取分段、分立面拆除时，对不拆除的脚手架两端应现设置横向斜支撑加固。
卸料应符合一下要求：
拆除的杆件应成捆用起重设备吊用或人工传递到地面，严禁抛丢；
运至地面的杆件应按规定的要求及时检查整修，并按长度随时码堆存放，至于干燥通风处，防止生锈；
拆除脚手架时，地面应设置围栏和警
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