1、左岸排水倒虹吸工程快速施工宋战锐，高海成，王爱生1、工程概况：南水北调中线干线工程渠道段总干渠交叉布置的排水建筑物多为左岸排水式倒虹吸结构,工程一般包括进口段、管身水平段和斜坡段、出、口段三部分，进出口段为圆弧导水墙或扭曲渐变结构，管身段体形为两孔一联或者三孔一联的箱形薄壁混凝土结构，内孔净尺寸为 3.03.5 米3.03.5 米，体形简单而且有规律，便于现场的施工组织。但是由于左岸排水倒虹吸工程的进度直接制约着下一阶段渠道施工进度，如何保证“快速，高效,经济”的完成左岸排水倒虹吸的施工，是施工考虑的首要问题。2、我们在南水北调中线干线工程渠道段左岸排水倒虹吸混凝土施工中，不断优化左岸排水倒虹
2、吸施工方案，成功地使用了龙门式混凝土布料机浇筑技术，底板整体掖角模板、边墙顶拱钢模台车快速移动技术，为攻克左岸排水倒虹吸工程施工难关奠定了坚实的基础；针对整个施工流程和重点部位的施工进行了认真的研究，主要以下几个制约工程进度的主要因素进行了优化：2.1.改进混凝土入仓手段，提高施工生产效率。根据本标段倒虹吸的结构特点我们开发研制了左岸排水倒虹吸工程专用的轻型龙门式混凝土布料机，现场布置见图 1：布料机系统由三部分组成，一条长 28 米宽、650mm 的主输送皮带，一条长 8 米、宽 500mm的副输送皮带和一套可伸缩式溜桶，布料机行进速度为 10 米/分,主皮带运转速度为 1.25 米/秒,
3、副皮带速度 1.0 米/秒，理论布料强度为 80 立方/小时,布料机可全面覆盖所有仓号。伸缩式溜桶共设置 5 串，对应于三个墙体和两条过水道，用钢丝绳固定在主梁上，浇筑过程中随着斜坡变化可随时自由升降溜桶，避免了溜桶的反复拆装工作，简化了施工工序，节约了时间。2.2 管身混凝土施工分底板和墙体顶板两次进行浇筑，底板浇筑至掖角以上 30 厘米处，墙体和顶板一次浇筑成型。通过本标段倒虹吸工程的施工，其浇筑速度快、连续性强，布料均匀方便等优点发挥出了较大的功能，保证了施工质量，提高了浇筑速度，大大缩短了工期。管身段典型剖面图见图 2:2.3.底板模板整体掖角模板的应用结合倒虹吸底板形状单一的特点,孔
4、内掖角模板改为整体式，并革新了模板加固方式：上部加长模板竖向围檩，在浇筑混凝土收面以上 5 厘米处设置对拉杆,对拉杆采用钢筋头焊接丝杆加工成相应尺寸，并且能反复周转使用的定型拉杆,每次拆除模板时可以完全回收；外侧模板底部采用在垫层上相应位置钻孔插筋、竖围檩外侧以方木或者槽钢及木楔加固。避免了拉杆的一次性投入及拉杆孔修补费用,每个仓号节约拉杆钢筋约 60 公斤，降低了材料消耗。2.4.墙体顶板模板采用可移动式钢模台车墙体顶板的施工周期是倒虹吸工程工期的关键，我们将墙体顶板模板制作成可移动式全钢模板台车，其特点如下：台车骨架所用材料为全型钢结构，面层模板组合钢模板，整体拼装完成后，可在三个倒虹吸工
5、程和每一仓号通用，省去了反复安拆脚手架及模板，降低了劳动强度，每次台车拆模移动至下一仓号调整到位，仅需 12 人即可完成，每个循环需要 6 天（夏季 5 天）工期，同时消除了模板接缝处错台现象；台车下部设有人行通道，避免了现场材料堆放，安全文明施工大大得到了改善。本次共制作四节台车，每个孔内布置各二节，各组成两个浇筑区段（台车称为 1、2 号台车） 。每区段从管身中间向两头同时施工。通过三个倒虹吸施工实践，特别是在斜坡段的应用，运行灵活轻便，安全可靠，大大减轻了劳动强度，降低了消耗，缩短了工期。3、合理调配人力资源，提高人力资源利用率根据渠道开挖期间渠道衬砌混凝土浇筑量少的情况，集中优势力量进
6、行倒虹吸的施工，投入施工人员约 100 人，包括主要施工人员 75 人，施工管理、钢筋加工，混凝土表面处理等约 25人，实行两班连续作业。集中力量先进行管身段底板混凝土的施工，底板浇筑完成后，现场人员分成两部分：一部分转入进出口导流墙施工；一部分从中间向两头进行墙体顶板的交替施工，充分利用了顶板混凝土成型到拆模的时间进行其他顶板的仓号准备和浇筑，实现了交替连续作业，大大减少了人员窝工，提高了人力资源利用率。4.工艺流程基础开挖 布料机轨道安装 布料机系统安装 基础验收 垫层混凝土浇筑 底板及墙体竖向钢筋安装 底板模板安装 底板混凝土浇筑 钢模台车安装及定位 安装墙体及顶拱钢筋 安装堵头外侧及模
7、板 边墙顶拱混凝土浇筑 脱模出台车 （边墙顶拱浇筑下一循环） 钢模台车定位 安装墙体及顶拱钢筋 安装堵头及外侧模板 边墙顶拱混凝土浇筑 脱模出台车4.1.底板跳仓施工与墙体顶板台车快速移动法则（以野头倒虹吸工程为例见附图 3）：为了避免仓号之间的相互影响，底板各个仓号全部跳仓进行，保持两个仓号同期准备的同时，合理安排错开混凝土的浇筑时间，有利于所有人员的全部投入施工，减少窝工现象，保证底板的快速有序施工，为墙体顶板的施工创造条件。底板施工顺序如下：3133 2142 2233 141 5钢模台车在底板施工期间抽调人员在距倒虹吸较近选定场地进行拼装，根据现场已有的 25T 汽车吊性能，仅拼装顶板
8、部分的模板，利于吊装。在进水口一端底板混凝土全部施工结束后，清理干净过水道内所有杂物，25T 汽车吊先将台车台车放在 1底板上，利用装载机配钢丝绳牵引，依靠台车自重缓缓将其行走至指定位置后，即可进行墙体部分模板的拼装。两套台车运行顺序分别为：1 号台车： 32 31 41 42 52 号台车； 22 21 1由于台车为一节整体结构，在水平段到斜坡段过程中需要完全拆除重装，耗时费工，所以33 段墙顶板仓号我们作为调节仓号，在 41 台车脱模后，利用满堂脚手架和散模拼装进行施工。4.2.底板施工：测量放线精确弹出建筑物各边墨线底层钢筋布设焊接架立筋及齿槽钢筋绑扎安装面层钢筋、外墙及堵头模板拼装，调
9、整加固竖向钢筋安装 斜筋绑扎掖角模板安装调整加固模板测量联合验收清仓验收 抄平杆布设、浇筑混凝土 养护掖角模板安装前要精确测量出混凝土面设计高程，焊接带钢筋的混凝土垫块以控制模板底部高程；混凝土面与掖角模板下面交接部位，极易产生错台，抹面时要仔细检查，细心操作，保证过水道的平整度；掖角部位浇筑时采用薄层布料，派专人加强振捣，消除混凝土表面气泡。4.3 .墙体顶板施工仓内杂物清理墙体分布钢筋绑扎台车行走就位调整、测量验收顶板钢筋绑扎、堵头模板安装外墙大钢模安装模板调整加固 清仓验收混凝土浇筑 养护、等强人员转入另一台车施工台车就位前在已浇筑混凝土与墙体顶板模板相接部位切除宽 23 厘米，高 12
10、 厘米混凝土，利于刚模接缝严密，不错台，无露浆；斜坡段台车就位后在底板上钻孔插筋以固定台车，插筋不小于 25，台车后部以钢斜撑加固，防止施工中台车下滑位移；仓号浇筑到最后一盘混凝土时，成型标准试验混凝土块两组，与顶板混凝土同条件养护，以试块强度确定台车脱模的准确时间，避免以经验估计脱模时间而产生的误差，保证工程的安全。已完成的情况评述（管身段）：周汉河坡水区左岸排水倒虹吸工程过程：06 年 5 月 16 日 31 底板首仓开盘浇筑，06 年 7月 17 日 1墙体顶板浇筑收盘，完成仓号浇筑 26 个，混凝土 1788 立方，历时 63 天。野头坡水区左岸排左岸排水倒虹吸工程过程：06 年 9
11、月 23 日 32 底板首仓开盘浇筑，06年 11 月 8 日 5墙体顶板浇筑收盘，完成仓号浇筑 19 个，混凝土 1307 立方，历时 47 天。永安坡水区左岸排左岸排水倒虹吸工程过程：06 年 10 月 31 日 24 底板首仓开盘浇筑，06年 12 月 31 日 1墙体顶板浇筑收盘，完成仓号 16 个，混凝土 1669 立方，历时 43 天。5、经济分析；5.1浇筑手段选定就目前中线已开工的项目的左岸排水倒虹吸工程项目的混凝土浇筑主要有以下四种施工方法：一是利用混凝土泵浇筑方案。二是利用现场地势采用溜槽加人力手推车浇筑方案。三是利用龙门式混凝土布料机浇筑方案。四是采用塔吊吊罐或汽车吊吊罐
12、浇筑方案。第一种混凝土泵车浇筑方案：优点是快速简单便于现场的施工组织；缺点是水泥用量较大，混凝土成本增加，而且薄壁混凝土后期容易出现混凝土裂缝。第二种是利用现场地势采用溜槽加人力手推车浇筑方案：优点是浇筑投入的设备较少；缺点是方法落后，浇筑时使用人员较多、混凝土塌落度损失较大、混凝土浇筑质量不容易控制。第三种是利用龙门式混凝土布料机浇筑方案：优点浇筑速度快、连续性强，布料均匀方便等。缺点是需要在现场布置专用龙门式混凝土布料机浇筑平台，前期投入大。第四种是采用塔吊吊罐或汽车吊吊罐浇筑方案：优点是浇筑手段简单，易于施工，对于施工现场组织有很大的帮助。缺点是前期投入大，需要布置专用基础，大风大雾天气
13、不利于使用。左岸排水倒虹吸施工浇筑方案经济比较如下：表 1 左岸排水倒虹吸浇筑方案分析表 费用（万元） 总工期（d） 备 注浇筑形式前期 摊销泵车 80 8 40 汽车移动泵车溜槽加人力手推车 5 5.0 90龙门式混凝土布料机 48 1.5 47 LMD-80汽车吊 70 6 60 25t结论：根据以上比较选用第三种龙门式混凝土布料机浇筑方案。5.2.模板系统选定模板系统主要采用以下两种施工方法：一是底板采用散模，边墙顶拱采用搭设满堂脚手架后拼装小钢模。二是底板采整体模板，边墙顶拱亦采用可移动式钢模台车。第一种方法由于整个倒虹吸边墙顶拱搭设满堂脚手架并拼装小钢模，既费工、费时、成本高，施工又
14、不安全、表面质量差、工期长；第二种方法边墙顶拱采用可移动钢模台车方案，表面质量好、质量得到了极大的提高。施工安全、方便施工，大大减少了施工工序、缩短了工期，单人工费一项就减少了许多，目前已施工完毕的三个左岸排水倒虹吸的混凝土表面光滑平整，得到了监理和业主的好评。左岸排水倒虹吸施工模板方案对比见表 2表 2 左岸排水倒虹吸模板方案分析表重量（t） 工期（d） 备注项目 模板形式单重 总重 分部 总体底板全部散模 3 251边墙顶拱全部散模 14176085包括脚手架支撑系统底板整体掖角模板 3 202边墙顶拱钢模台车 16192747结论：根据上述情况，选用第二种模板系统。6.在施工中应该注意的
15、几个细节：6.1 布料机坚持定期检修、保养：每次浇筑后都要派专人及时进行检查维护保养，清理布料机上粘结的混凝土以及溜桶内壁已粘附的砂浆，保证机械完好，为连续施工创造条件。6.2 钢模台车台车每次行走就位后进行表面清理打磨、涂刷脱模剂，保证混凝土外观的光滑。6.3 钢筋防污染革新，一般底板浇筑完成后苗子筋上都粘附上好多水泥浆，墙体顶板施工时需要投入大量的人员和磨光机具进行处理，耗时费工。我们利用工程以往废旧风水管在仓号开盘前用扎丝绑扎到易受污染的钢筋上，浇筑收盘后及时回收清理，减少了钢筋的污染，省掉了处理的费用和时间。7.结语：通过这三座左岸排水倒虹吸工程的施工，我们掌握了倒虹吸工程的快速施工工艺，同时也摸索出一套适用于南水北调中线干线上左岸倒虹吸快速施工的最佳资源配置和施工技术，缩短了现场施工作业周期，有效地控制了施工成本，取得了较好的经济效益和社会效益。
