南水北调中线十里河渠道倒虹吸混凝土工程施工方案设计.pdf

水利水电技术第4 l 卷2 0 1 0年第 1 2期 南水北调 中线十里河渠道倒虹吸混凝土 工程施 工方案设 计 林 山 ，杨 凡 ，刘建林 一，蒋梦菲 ，王 晶 ( 1 西安理工大学 水利水电学院，陕西 西安7 1 0 0 4 8 ；2 商洛学院，陕西 商洛7 2 6 0 0 0； 3 中国水利水 电第 四工程局有限公司，河南 新 乡4 5 3 1 0 0 ) 摘 要 ：南水北调 中线十里河渠道倒虹吸混凝土浇筑工程 ，浇筑方量大 ，入仓强度 高，进 、出口渐变 段体形及现场实际地形复杂。工程计划分期 、分块 、分层施工，管身段采用三轨 门架式皮带布料机入 仓 ，进、出口部位采用溜槽配合长臂反铲入仓等施工工艺，以及对混凝土平仓 、振捣和收面养护做 了 严格规定。此方案有效地保障了工程质量及工程进度 ，取得 了令人满意的工程效果 。 关键词 ：施 工方案 ；混凝土浇筑 ；倒虹吸；南水北调 中线工程 中图分 类号 ：T V 6 7 2 5 ( 2 6 1 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 0 ) 1 2 0 0 4 7 0 3 De s i g n o f c o n s t r uc t i o n s c he me f o r c on c r e t e c o ns t r uc t i on o f S h i l i he I n v e r t e d Si p ho n o n M i d- r o ut e o f S o u t h t o No r t h Wa t e r Tr a n s f e r P r o j e c t L I N S h a n ，YANG F a n ，L I U J i a n l i n ，J I ANG Me n i ，WANG J i n g 。 ( 1 T h e F a c u l t y o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r a u l i c P o w e r ，X i a n U n i v e r s i t y o f T e a e h n o l o g y ，X i a n 7 1 0 0 4 8 ，S h a a n x i ， C h i n a ； 2S h a ng l u o Un i v e r s i t y， S ha n g l uo 7 2 60 00，Sh a a n x i ，Ch i n a；3 Si n o hy d r o En g i ne e r i n g Bu r e a u 4 Co Lt d， X i n x i a n g 4 5 3 1 0 0， H e n a n ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n o f S h i l i h e I n v e r t e d S i p h o n o n Mi d r o u t e o f S o u t h t o N o a h Wa t e r T r a n s f e r P r o j e c t h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f l a r g e c o n c r e t e p l a c e me n t ；h i g h p l a c i n g i n t e n s i t y a n d mo r e c o mp l i c a t e d s h a p e s o f b o t h t h e i n l e t a n d o u tl e t t r a n s i t i o n s e c t i o n s a n d t he a c t ua l l a nd f o r m i n s i t e Th e c o n c r e t e c on s t r u c t i o n i s p l a n ne d t o b e c a r r i e d o u t i n p h as e s，l a y e r s a n d bl o c ks F o r t h e c o n c r e t e p l a c e me n t f o r t h e b o d y o f t h e i n v e ae d s i p h o n，t h e b e h c o n v e y o r w i t h t h r e e r a i l g a n t r y i s u s e d， wh i l e t h e s l i d i n g c hu t e wi t h l o n g a nn b a c ka c t e r i s a pp l i e d t o t he pl a c e me nt s of bo t h t he i n l e t a nd o ut l et Fur t h e r mo r es t r i c t r u l e s a n d r e g u l a t i o ns a r e ma d e o n t h e s p r e a d i n g ，v i b r a t i n g a n d c u ri n g o f t h e c o n c r e t e W i t h t h i s s c h e me ，t h e c o n s t ruc t i o n q u a l i t y a n d p r o g r e s s a r e e f - f e e t i v e l y e n s u r e d，a n d t h e n a s a t i s f a c t o ry c o n s t ru c t i o n e f f e c t i s o b t a i n e d a s we l 1 Ke y wo r d s ： c o n s t r u c t i o n s c h e me ； c o n c r e t e p l a c e me n t ；i n v e rt e d s i p h o n ； Mi d r o u t e o f S o u t h t o N o rt h Wa t e r T r a n s f e r P r o j e c t 1 工程概况 2混凝土浇筑总体规划布置 南水北调中线十里河渠道倒虹吸进 口渐变段起点桩 号为总干渠I V1 2 9+ 8 3 0 9 ，出口渐变段终点桩号IV1 3 0+ 1 2 1 9 。建筑物总长 291 m，由进 口渐变段、进 口检修 闸、管身段、出 口控制 闸和 出口渐变段组成 。其中倒 虹吸管身段水平投影长 1 4 0 1 1 3 ，管身横向为 3孔箱形钢 筋混凝土结构 ，单孔尺寸 7 0 1 1 1 7 3 m( 宽 高) ；进 口渐变段长 5 0 m，出口渐变段长 6 5 m，采用直线扭曲面。 W a t e r Re s o u rc e s a n d Hy d r o p o w e r En gin e e r i n g V o l 41 No 1 2 根据十里河倒虹吸工程特征 ，混凝土浇筑施工分 两期进行 ：第 1 期管身段混凝土浇筑 ；第 2期进 口渐 变段 、进 口闸室段浇筑和出口渐变段 、出口闸室段混 凝土浇筑。 收稿 日期 ：2 0 1 0 0 8 1 2 作者简介 ：林山( 1 4 一 ) ，男 ，高级工程师，副局长，博士研究生。 47 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 林山， 等南水北调中线十里河渠道倒虹吸混凝土工程施工方案设计 第 1 期管身段混凝土浇筑施工分为水平管身段和 斜坡管身段 ，水平管身段分为 3 、4 、5 、6 及 7 管 节 ，斜坡管身段分为 1 、2 、8 、9 和 1 O 管节。水 平管身段混凝土浇筑采用跳仓法进行浇筑 ，跳仓顺序 依次为 6 一 4 一 7 一 5 一 3 管身段 ；斜坡管身段 无法跳仓 ，采用连续 浇筑法 ，先 进行 2 和 8 管节浇 筑 ，再进行 1 和 9 管节浇筑 ，最后进行 1 0 管节浇 筑。待第 1期 ( 管身段 ) 混凝 土浇筑完成后 同时进行 第 2期( 进 口闸室段 、进 口渐变段和出 口闸室段 、出 口渐变段) 混凝土浇筑。 3 混凝土浇筑方案 3 1 混凝 土分块 、分层 十里河渠道倒虹 吸由进 口渐变段、进 口闸室段 、 管身段 、出口渐变段和出口闸室段五部分组成。 3 1 1 进 口渐 变段 进 口渐 变 段 共 长 5 0 m，对应 桩 号 为 I V 1 2 9+ 8 3 0 91 V1 2 9+8 8 0 9 。进 口渐变段分为 4段 ，每段 长 1 2 5 m，沿水流方向分别命名为：J 1 、J 2 、J 3 、J 4 段 ，每段分为趾板 、底板和侧墙共 3个仓号。 混凝土浇筑施工顺序为 ：趾 板仓号 一 侧墙仓 号 一 J l 、J 2 、J 3 、J 4段底板仓号 和边坡衬砌。每段趾 板仓号和底板仓号宜一次性浇筑完成；侧墙仓号分 4 层施工 ，第一 、二 、三层均浇筑 3 m高 ，第 四层根据 体型浇筑至设计高程 ，高度在 3 m之内。 3 1 2进 口闸 室段 进 口闸室段总长 1 3 m，对应桩号为1 V1 2 9+8 8 0 9 一 I V1 2 9+8 9 3 9 。进 口闸室段分为趾板、侧墙和操作 间共 3个仓号 ，趾板仓号宜一次性浇筑完成 ；由于侧 墙总高 1 2 1 0 5 m，考虑到施工空间小的将 及满足振捣 质量要求，将侧墙分 4层浇筑，第一、二、三层均浇筑 3 m高，最后一层浇筑至设计高程，高度为 3 1 0 5 m；操 作间仓号待侧墙浇筑完成后一次浇筑完成。 3 1 3管身段 管身段水平投影总长 1 4 0 1 1 1 ，对应桩号为I V1 2 9+ 8 9 3 91 V 1 3 0+ 0 3 3 9 ，根据设计图纸分缝宽度不 同， 分块 长度 为 1 3 8 6 41 4 5 4 4 m，其 中 1 管 身 段 为 1 4 5 4 4 m， 7 管身段为 1 3 5 9 2 m，1 0 管身段为 1 3 8 6 4 m， 其余均为 1 4 0 m。管身段每段均分底板仓号、侧墙仓号 和顶板仓号共 3个仓号。管身段仓号分层如图 1 所示。 3 1 4 出 口闸室段 出 口 闸 室 段 总 长 2 4 m，对 应 桩 号 为 I V 1 3 0十 0 3 3 9I V1 3 0+0 5 7 9 ，分为趾板仓号 、侧墙仓号和 操作间仓号 3个仓号。趾板仓号可一次性浇筑完成 ； 图 1 十里 河倒虹 吸管身段分层示意 ( 单位 ：mm) 由于侧墙总高为 1 2 0 m，考虑到施 工空 间及振捣质 量将侧 墙分 四层 浇筑 ，第一 、二、三层 均浇筑 3 I I l 高 ，最后一层浇筑至顶 ；操作问仓号待侧墙浇筑完成 后可一次浇筑完成 。 3 1 5 出 口渐 变段 出口渐 变 段 总 长 6 5 m，对 应 桩 号 为 I V 1 3 0+ 0 5 7 9I V1 3 0+1 2 1 9 ，共分为 5段 ，沿水流方 向分 别命名为 ：c 1 、c 2 、c 3 、c 4、C 5段 ，每段分 3个仓 号 ，即趾板仓号 、底板仓号、侧墙仓号。混凝土浇筑 施工顺序为 ：趾板仓号一 侧墙仓号 一 c l 、C 2 、C 3 、 c 4 、C 5段底板和边坡衬砌。每段趾板仓号和底板仓 号宜一次性浇筑完成 ；侧墙仓号分 3层施工 ，第一、 二层均浇筑 3 m 高，第三层根据体 型浇筑至设计高 程 ，高度为 3 0 0 5 m。 3 2混凝土入仓手段及浇筑方法 根据现场实际情况 ，十里河渠道倒虹吸管身段考 虑采用 三轨 门架 式皮 带布料机 进行 混凝 土人仓 ， 进 、出口部位( 包括进 、出口渐变段和进、出口闸室 段 ) 采用溜槽 、汽车吊、长臂反铲等配合人仓。 3 2 1 管身段入仓手段及浇筑方法 管身段分为水平管身段和斜管身段 ，混凝土施工 顺序为 ：先完成水平管身段混凝土施工 ，再进行斜管 身段混凝土施工。 水平管身段采用布料机进行人仓 ，在浇筑各管节 仓号时 ，根据不同部位的要求 ，采取行走大车和更换 卸料溜桶位置的方式在仓号中均匀布料 ，做到混凝土 在仓号内卸料时不堆料 ，不 留死角 ，仓号内可根据下 料需要牵拉卸料溜桶来调节卸料位置 ；斜管身段主要 人仓手段采用厂家专门定制 的皮带运输机人仓。 底板仓号采取平铺法分五层进行浇筑 ，自下而上 各层 的厚度 、浇筑方量如表 1所列 ；顶板仓号与底板 仓号相同均采用平铺法 ，分 4层进行浇筑 。 表 1 底板仓号 平铺法分层特性 分层 第一层 第二层 第三层 第 四层 第五层 最小厚度 e ra 4 0 4 0 4 0 4 0 2 0 入仓工程量 m l 4 3 3 6 1 4 3 3 6 l 4 3 3 6 1 4 3 3 6 7 1 6 8 水利水电技术第4 1卷2 0 1 0年第 1 2期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2 。 2 进 、 出 口闸室段入 仓 手段 及 浇 筑方 法 进 、出 口闸室段混凝土入仓手段采用浇筑斜管身 段时已架设好的皮带运输机。 在趾板仓 号 浇筑 时 ，采 用 台 阶法 进 行浇 筑 ， 共分五个台阶 ，每个 台阶厚度 5 0 e m，混凝 土料 自闸 室段一侧开始铺料并且垂直于倒虹吸轴心 ，第一 台阶 铺料厚度为 5 0 c m、宽 5 m、长 2 9 m，其他台阶铺料 厚度为5 0 c m、宽 3 m、长 2 9 m。当完成第一台阶浇筑 时及时开始第二 台阶与第一 台阶旁边 的混凝 土浇筑 ， 依次类推至到完成趾板仓号混凝土浇筑 ，如图 2所示 。 鳓骡台 阶 I B m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 n 13 n I m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 “ 3 n 第 二 层 台 阶 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 n 寅 一 l层 台 阶 1 05 m 3 m 3 m 3 m m 3 m 4 m 表示 台阶浇筑顺序及 台阶宽度 图 2台阶法浇筑顺序 示意 3 2 3进 、 出 口渐 变段入 仓 手段 及 浇 筑方 法 进 、出口渐变段混凝土浇筑分 3个仓号 ，分别 为 翼墙趾板仓号 、翼墙侧墙仓号和底板仓号 。根据仓号 的不 同，采用的人仓手段亦不 同，如表 2所列 。 表 2混凝土入仓手段 仓号 部位 翼墙趾板仓号 翼墙侧墙仓 号 底板仓 号 人仓手段 P C 2 2 0长臂 反铲 P C 2 2 0长臂反铲 、溜槽 P C 2 2 0长臂反铲 施工顺序分别 为 ：进 口渐变段第 J 4一 J 3一 J 2 一 J 1段 ；出口段第 C 1一 c 2一 C 3一 c 4一 C 5段。 根据进 、出 口渐变段结构特点 ，按照渐变段混凝土分 层 ，首先施工翼墙趾板混凝土 ，之后再进行翼墙侧墙 混凝土的施工 ，最后进行底板浇筑。 3 3混凝土平仓与振捣 人仓的混凝土必须及时平仓振捣 ，不得堆积过多 后再用振捣棒拖拉平仓 。仓内若有粗骨料堆叠时，必 须将其均匀地摊铺到砂浆较多的部位 ，严禁用水泥砂 浆覆盖后不做处理 ，以免造成蜂窝。 在浇筑仓号两端 的齿槽 时，需先从齿槽 的最低处 布料，然后逐层上升，基本保持浇筑面为水平。浇筑 过程中严禁在仓 内加水；混凝土和易性较差时 ，可采 取加强振捣等措施改善其状况 ；仓 内的泌水根据其聚 积数量的多少 ，可安排人工用纱布或水瓢 、水桶等将 其排出仓号 ，严禁在模板上开 口赶水 ，并由专人做好 模板的观察和维护，防止模板移位、变形。由于仓号均 为分层平铺法浇筑 ，在浇筑过程中须有专人负责及时清 水利水电技术第 4 1卷2 0 1 0年第 1 2期 林山， 等南水北调中线十里河渠道倒虹吸混凝土工程施工方案设计 除粘附在模板 、钢筋或其他预埋件表面的砂浆；在浇筑 底板和侧墙仓号时，由于必须要预留出一定长度的钢筋 错头长度 ，则可采用相应长度的蛇皮管套在贴近混凝土 收仓面的预留钢筋上 ，以免混凝土过度污染预留钢筋。 3 4混 凝 土收面 养 护 由于倒虹吸管身 内为过水断面，对外观质量要求 较高 ，故须对底板仓号收面做严格要求。 底板收面找平时挂设参照线 ，挂线间距沿管身纵 向为 2 r n ，挂线垂直于管身中心线 ，距底板设计高程 2 0 c m；挂线位置预先布置在对撑钢管 的下 口，挂线 两端拉直 固定 ，距钢 管壁 5 e m，浇筑 中禁止在对撑 钢管和挂线位置上方下料。 利用抹面机对作业面进行粗光与精光 ，以平整混 凝土表面残 留的局部 凹凸不平。由于抹面机对表面的 研磨和压实作用 ，不仅封闭了定向毛细管 的开 口端 ， 消除 了表面孔隙 ，且增大了混凝土表面的硬度 、耐磨 性提高 ，使混凝土的抗渗性和抗冻性能提高。 现场质检员 、施工负责人员 、抹面人员在混凝土 收面找平后 ，对其表面进行每 3 0 mi n 次 的检查 ，已 确定最佳的表面压光时问 ，并且平行连续压光作业 ， 避免出现遗漏部位 。 在浇筑完毕后 61 2 h内用麻袋 、草垫 、苇席 、 锯末或砂进行覆盖 ，并及时搞好混凝土的保温保湿连 续养护 ，缓慢降温，减低温度收缩应力 ；冬季采取保 温覆盖 ，以降低混凝土表面的温度梯度 ，防止温度突 变引起 的降温冲击 ；规定合理的拆模时间 ，延缓减温 时间和变形速度 ；加强温度监测与管理 ，实行情报信 息化 施 工 。 南水北调是一项跨流域 、跨省市的特大型水利工 程 ，是优化我国水资源配置 的重大基础工程 、战略工 程 。十里河 渠道倒 虹 吸工 程根 据 现场 实 际情 况 ， 采用合理 的施工工艺和技术 ，使工程质量得到有力保 障 ，施工进度大大提高。 参考文献 ： 1 丁利明 南水北调 中线唐 河倒虹 吸工程施 工技术 J 水 利水 电技术 ，2 0 0 7，3 8 ( 5 ) ：3 7 3 8 2 陈俊 田，郝明 ，王少飞 ，等 浅谈南水北调蒲阳河渠道倒虹 吸 管身施工技术 J 南 水 北调与 水利 科技 ，2 0 0 7，5 ( 6) ：1 1 4 一 l 1 7 3D I MT 5 1 4 4 0 H0 1 ，水工混凝土施工规范 S 4 王乃钧 南水北调 中线工程 征迁安 置监理 的实践 J 南水北 调与水利科技 ，2 0 0 8，6 ( 1 ) ：3 3 0 3 3 3 ( 责任编辑欧阳越) 4 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m