高排架槽壳悬挑架支撑技术

来源:用户上传      作者: 张　莉

　　摘要：以宁夏扶贫扬黄灌溉一期工程固海扩灌灌区九干渠印子沟渡槽为例，介绍高空悬挑架的搭设技术。该技术不仅保证了工程质量、进度，也解决了安全渡汛的问题。
　　关键词：排架；槽壳；悬挑架
　　
　　1工程概况
　　
　　宁夏扶贫扬黄灌溉一期工程九干渠全长9.09km，设计流量9.34m3/s，位于固原县七营镇境内。该干渠上渡槽为主要输水建筑物，其中印子沟渡槽为该干渠上的咽喉工程，对通水目标的实现起着制约作用。
　　印子沟渡槽位于九干渠桩号CH4＋268～4＋613处，全长345m。该渡槽由基础、排架、槽身及进出口渐变段组成，包括桩基90根，承台23个，排架16个，槽壳22跨。槽壳为U型钢筋混凝土薄壳结构（b×h＝3.4０m×2.6０m），除进出口连接段跨度为10m外，其余跨度均为15m。槽壳半径1.7０ｍ，壁厚14cm，自重70t。排架分单排架（高3～16m）、双排架（高17～28m）、A型排架（高30～45.5０m）三种类型。其中位于主沟道的7跨采用A型排架，排架最大高45.5０m，为宁夏扶贫扬黄灌溉工程中最高的一座渡槽。
　　该渡槽完成的主要工程量为：土方开挖4.91万ｍ3，基础C20混凝土3 250ｍ3，排架C25混凝土1 084m3，槽壳C30混凝土620ｍ3，浆砌石2 087ｍ3，钢筋制安691t。
　　
　　2现场条件
　　
　　工程所处沟道整体呈“V”型，坡角35°左右，部分坡段较陡，达70°。沟谷宽310ｍ，深50m。沟谷较深，延伸较远，枯期沟道干涸，汛期流量较大，设计洪峰流量306m3/s（P＝5%）。沟道两岸为Ⅳ级自重湿陷性黄土地基，沟底为非湿陷性土。
　　
　　3工程施工存在的难点
　　
　　3.1地形复杂，大型施工机械无法进场作业。
　　３.２沟道窄深，沟底宽不足20m，洪峰流量较大，安全渡汛至关重要。
　　3.3排架高、槽壳跨度长、单跨重量大，主沟道7跨槽壳施工方案的制定与实施成为本工程最大的难点。
　　
　　4施工部署及施工方案的选择
　　
　　根据现场条件渡槽进出口两侧设移动式拌和站拌和，排架及槽壳的浇筑顺序均从进出口两侧开始向中部依次推进。排架底部混凝土浇筑采用溜槽进行运输，中部以溜槽结合跑道架运输，排架顶部及槽壳混凝土浇筑直接从已成型的槽壳走道板上运输。
　　槽壳的支撑方案，除位于主沟道的7跨外，其余均采用四管支柱顶部架设40#工字钢进行支撑。位于主沟道的7跨槽壳施工有下列3种方案比选：
　　4.1 四管支柱式：四管支柱属落地式搭设的支架，其优点是施工工艺简单，但随着搭设高度的增加，不仅不经济，而且会发生失稳现象。另外，四管支柱因要在槽身两端及跨中均布设支点，汛期施工时，支架存在被洪水冲毁的隐患。
　　4.2预制吊装式：受地形条件限制，若采用此方案只能依靠架设缆索起重机完成吊装。其有利条件为不考虑施工渡汛问题，但架设缆索的成本将大大增加；加之渡槽较长，缆索不可能架设于进出口两端，只能布设于覆盖主沟道7跨的某一区间内。这样由于架设缆索、布设预制场，势必要侵占一些施工场地，造成此部分的施工任务无法完成，待缆索拆除后再行施工必将引起工期滞后。
　　4.3悬挑支撑式：本方案是用脚手架钢管在排架柱上部一定高度搭设悬挑架来支撑槽壳自重及上部施工荷载，从而完成槽壳现浇混凝土的一种施工方法。采用此方案，不仅可以满足防洪要求，而且比较经济，工期也不受影响。实施过程中存在的制约因素为：技术含量高，危险性大。
　　综上，位于主沟道7跨高排架槽壳的施工采用现浇方案，以钢管悬挑架进行支撑。
　　
　　5悬挑架支撑方案
　　
　　此方案的工作机理为：通过下撑杆与桁架梁(材料规格均为Φ40钢管)构成的三角形稳定结构，而满足上部承重要求。其搭设工艺为：
　　5.1待排架柱浇筑到顶，在距柱顶4m处(拉梁位置)将事先焊接成型的4榀钢管桁架梁，通过施工简易操作架以人工均布于拉梁高程处（排距1.2０m)，桁架间以剪刀撑连结。
　　5.2在柱顶以下第二、三层拉梁位置分别布设斜撑与桁架梁可靠连接，其中第二层拉梁处布设一道斜撑，第三层拉梁处布设两道斜撑。每道斜撑布设8根钢管，钢管底部需与拉梁顶面可靠接触。另外由于斜撑杆较长，为了防止杆件发生弯曲变形，应在斜撑杆高度方向布设水平撑与排架柱相连，尤其应在斜撑杆的对接接头处要加强支撑。
　　5.3在桁架梁顶部搭设满堂脚手架，间距及步距为1m，排距1.2０m(与桁架梁对应)。满堂架的搭设高度与柱顶相当，具体高度视其上铺设的垫木及槽壳外拱架尺寸而定。
　　5.4满堂架顶部顺水流方向铺设4道通长垫木(b×h=25cm×15cm)，以便于槽壳外拱架的架设，同时可以起到均布荷载的作用。需要说明的是：用以搁置垫土的水平杆件，应沿跨长方向每2m设一道斜撑与满堂架上的立杆相连，以防垫木下的杆件受弯。
　　5.5垫木上支设槽壳外拱架、挂设模板、绑扎钢筋，完成槽壳混凝土浇筑。
　　
　　6施工高峰期主要工器具投入量
　　
　　6.1脚手架钢管。施工高峰期位于2003年5～6月，根据进度要求，钢管需用量要考虑以下四个方面因素：①施工操作架按主沟道7跨同步施工进行配置，为了材料运输及排架混凝土浇筑的需求，此7跨的操作架需从沟底至柱顶通高搭设，立杆间、排距按2m设置，横杆步距按1.4０m设置；②悬挑架一次搭设量按5跨槽壳考虑；③预估个别部位的钢管不能及时拆除引起的占用量；④考虑一定的储备量；以上共计投入脚手架钢管240t。
　　6.2钢模板。6根“A”型排架按4根同步施工进行配置(采用跳仓法分层浇筑，层高4m)；槽壳混凝土浇筑按5跨外模、2跨内模配备；共计投入钢模板62t(其中平面模板54t ，排架及槽壳异型模板8t)。
　　6.3钢拱架。槽壳外拱架按5套、内拱架按2套配置，计20t。
　　
　　7施工强度统计
　　
　　7.1“A”型排架。按以上的工器具配置计划及混凝土运输方案，每层浇筑高度以4m控制，平均5.5０d可以完成一层。其中两根45.5０m排架(单根混凝土量为160m3)分11层同步浇筑到顶，共历时60d。
　　7.2现浇槽壳。按以上的工器具配置量平均6d可以浇筑1跨。7.3悬挑架搭设。劳力按8人配置，4d可以搭设1跨。
　　
　　8结语
　　
　　高排架槽壳悬挑架支撑技术从工程质量，进度方面均可满足施工需求，尤其对于有渡汛要求的工程，突现了它的可行性和先进性。尚需要总结的由于悬挑架搭设按5跨考虑，这样就需要制作20榀桁架梁，为了减少材料浪费。鉴于主沟道的7跨自沟底至柱顶搭设了简易操作架，因此桁架梁也采用了以脚手架钢管直接在现场以扣件进行组拼的办法，实现证明满足承力要求。对于以钢管直接搭设的桁架扣件的质量最令人担忧，搭设时一定要做到认真检查，以防发生意外。

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