跨河渡槽施工组织设计.docx

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跨河渡槽施工组织设计

水利枢纽工程

渠系C1标跨河渡槽

专项施工方案

2010年12月25日

1、工程概述

水利枢纽渠系C1标跨河渡槽为钢筋混凝土结构，由拱圈、排架、渡槽和人行走道为主要工程，拱圈基础为钢筋混凝土剪蹬式结构，拱圈跨度为81m，拱顶高度约22m。

其跨度较大，高度较高，施工难度大，不确定因素较多，特别是河水涨跌不定，增加了施工的困难程度。

地理位置较差，河岸均为陡坡，无较好的施工场地与施工通道，材料与设备进出困难，且工期短、任务重，必须在2011年汛前完成主体工程，否则洪水将对脚手架工程造成损坏，影响工程质量。

为保证该渡槽工程的顺利施工，特制订《渠系C1标跨河渡槽专项施工方案》。

2、施工布置

2.1、施工用水

施工用水从余庆河直接抽取使用。

2.2、施工用电

施工用电主要用当地网电，由于网电经常停电，故我部增设一台150KW与一台50KW发电机作为拌和站与施工现场的备用电源。

2.3、拌和系统

沿用前期1m3的拌和站。

2.4、施工排水

由于跨河渡槽围堰未经防渗处理，渗流量较大，我部投入8台7.5kw与3台15kw的潜水泵用于排水。

2.5、施工通道

为了保证顺利施工，上游修建一条200m的交通通道（4~5m宽），其中100m陡坡路段拟浇筑3.5m宽混凝土路面（厚度25cm），以确保雨雪天车辆通行，另外100m平缓段采用泥结石路面，一个星期用矿渣铺垫维护一次。

下游修筑一条100m的人行通道至钢筋场，用于成品钢筋的抬运与部分零星材料的运输，其宽度为3~4m的泥结石路面。

此外，跨河渡槽承重脚手架旁修一条80m长的施工便道（宽度为4m）连接左右岸，路基分层碾压（50cm一层）填筑5m高（EL469m~EL474m），上游按1:

1放坡，两过流孔（每孔净跨度均为5m）采用桥面（每孔桥面长9m），桥面结构形式与配筋见附图，剩余70m路面采用钢筋混凝土路面，路面混凝土厚度为30cm，底部配单层筋Φ12120mm×120mm，上游迎水面护坡采用φ6.5200mm×200mm钢筋网喷射混凝土，喷射混凝土厚度为15cm。

2.6、围堰及脚手架基础拆除

渡槽主拱圈混凝土浇筑完成28天达到设计强度以后，方可拆除承重脚手架，承重脚手架拆除完成，便可拆除左右岸围堰及脚手架基础，基础钢筋混凝土面板采用爆破拆除，其它土石填筑部分及土石围堰采用CAT320装载机装15t双桥车进行拆除。

3、施工导流

由于跨河渡槽横跨余庆河，上游方竹电站发电泄水在跨河渡槽施工期间需要导流，按枯水期5年一遇洪水设计。

左右岸墩台基坑用土石围堰导流，围堰填筑高度5m（EL469m~EL474m）,顶宽12m，底宽22m，围堰两侧按1:

1放坡，左岸围堰轴线长度40m，右岸围堰轴线长度50m。

跨河渡槽主拱施工导流采用在河中填筑堰体，堰体长度80m，堰体中部布置两个过流孔导流，过流孔净宽5m。

河中堰体采用土石分层碾压填筑，分层厚度50cm，用反铲CAT320C碾压。

堰体填筑顶宽12m（包含上游侧施工通道），填筑高度5m（EL469m~EL474m），上下游均按1:

1放坡。

堰体顶部浇筑30cm厚钢筋混凝土（C25），满堂脚手架承重区宽6m，施工便道宽4m，上下游各留1m富余宽度，脚手架承重区配双层筋Φ12120mm×120mm，避免不均匀沉陷，施工便道配单层筋Φ12120mm×120mm，堰体上下游护坡均采用φ6.5200mm×200mm钢筋网喷射混凝土（C20）防冲，喷射混凝土厚度为15cm。

过流孔净宽5m，长12m，两端采用C15混凝土灌砌块石结构，单边砌块石顶宽2m，底宽3m，高5m。

过流孔顶部采用现浇混凝土（C25）梁板结构，板长10m（承重区宽6m，施工通道宽4m），板宽9m，板厚20cm；梁高70cm，梁宽30cm，梁长9m，单孔共7根梁。

过流孔底部浇筑80cm厚C25混凝土。

具体布置见附图。

4、承重架基础

为保证承重架基础的稳定性，顺着过河渡槽轴线沿河床两端采用土石逐层碾压夯实，分层厚度50cm，基础碾压采用反铲CAT320C进行，基础堰体回填结束后在堰体中部开两个槽过流，开槽宽度11m，槽的两端用C15混凝土灌砌块石，槽的底部用C25混凝土（80cm厚）浇筑护底，槽的顶部采用现浇梁板结构，槽的净宽5m。

C15混凝土灌砌块石完成后在其墙背人工将堰体分层夯实。

然后在堰体顶部浇筑C25钢筋混凝土面板，并在堰体的上下游挂φ6.5200mm×200mm钢筋网喷C20混凝土，喷射厚度15cm。

过流口进出口用大块石护脚。

5、主拱承重架施工

主拱承重架采用满堂脚手架，脚手架间距×排距×步距为50cm×50cm×80cm。

钢管选用外径φ4.8mm，壁厚3.5mm新钢管，特别是承重拱圈的小横杆必须使用外径φ4.8mm，壁厚3.5mm新钢管，锈蚀较严重的钢管不能使用。

钢管扣件在使用前应检查有无裂纹，螺杆、螺帽是否有效，有无滑丝现象，凡有严重锈蚀或不合格的钢管、扣件等均不得使用。

每批进场的钢管、扣件必须经现场监督人员检查认可合格后方能使用，未经验收的钢管、扣件一律不准使用。

为确保施工安全，每批进场的钢管、扣件由项目部专职安全员与施工队负责人联合检验。

搭设承重架或立模用的脚手板采用普通竹夹板，脚手板端头必须用12#铁丝绑扎牢固。

5.1、架体搭设施工

（1）人员要求

凡参加搭架的特殊工种人员必须是经劳动部门培训并取得合格证的人方能持证上岗，未取得上岗证的人员不准参与本工程脚手架搭设工作，参加搭架的人员必须接受现场管理人员的监督，一经查到违规操作的人员立即停止其施工作业。

所有参加搭架的人员必须严格按操作规程、规施工，严禁违规操作，严禁喝酒、穿拖鞋、硬底鞋上岗，每个员工必须携带安全三宝。

（2）搭设顺序

先搭两根竖向立杆用大横杆连接，然后是两边同时进行，竖向杆间距为500mm×500mm，不得超距。

横杆随竖杆向前推进，扣件的紧固不得小于60N，在离地面200mm处搭设扫地杆，特殊位置要设一根扫地杆，大小横杆的步高为800mm，搭设进程依次向前推进，搭设到三步架后须每隔10根竖向杆搭设一组剪刀撑以保证架体的稳定性，架杆连接必须两人共同配合，连接件要检查是否可靠，否则不得使用。

竖向杆的连接应错开50%，不得在同一断面连接，当架子搭设到10m高度时必须检查一次垂直度并加浪风绳固定，浪风绳角度不得小于45°。

后续的搭设施工照此推进。

（3）架子验收

随着架子的升高除拉好浪风绳外还应在架体的两边挂好安全网，以预防物件坠落造成伤害。

所有员工在施工时应相互监督，上岗后应先检查周围环境有无障碍物和易脱落物件，如发现有不良因素应立即排除。

如排除不了的物件，应通知有关人员协肋，不得野蛮施工。

承重架实行分段验收和整体验收多次进行，架子搭设高度每隔15m验收校正一次，并做好验收记录。

架子搭设完成经详细检查和排查后，实行整体验收，两岸用全站仪和水准仪根据甲方提供的控制点进行轴线与标高测量，架子的竖向垂直度不得大于3cm。

若大于规定数值，可用浪风调整在有效控制围。

验收记录作为档案资料存档保存。

验收完毕的架子在保证有效的情况下，可办理移交给木工进行模板安装，根据施工进度的需要及现场实际情况，主拱钢筋也可以适度绑扎。

5.2、承重脚手架计算

高支撑架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规》（JGJ130-2001）、《混凝土结构设计规》GB50010-2002、《建筑结构荷载规》（GB50009-2001）、《钢结构设计规》（GB50017-2003）等规。

5.2.1、计算参数

（1）脚手架参数

横向间距或排距（m）：

0.50；

纵距（m）：

0.50；

步距（m）：

0.80；

立杆上端伸出至模板支撑点长度（m）：

0.10；

脚手架搭设高度（m）：

21.00；

采用的钢管（mm）：

φ48×3.0；

扣件连接方式：

单扣件，扣件抗滑承载力系数：

0.80；

板底支撑连接方式：

方木支撑；

（2）荷载参数

模板与木板自重（kN/m2）：

0.350；

混凝土与钢筋自重（kN/m3）：

25.000；

拱圈浇筑厚度（m）：

2.000；

倾倒混凝土荷载标准值（kN/m2）：

2.000；

施工均布荷载标准值（kN/m2）：

1.000；

（3）木方参数

木方弹性模量E（N/mm2）：

9500.000；

木方抗弯强度设计值（N/mm2）：

13.000；

木方抗剪强度设计值（N/mm2）：

1.300；

木方的间隔距离（mm）：

300.000；

木方的截面宽度（mm）：

80.00；

木方的截面高度（mm）：

100.00；

图2拱圈支撑架荷载计算单元

5.2.2、模板支撑方木的计算

方木按照简支梁计算，方木的截面力学参数为

本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：

W=8.000×10.000×10.000/6=133.33cm3；

I=8.000×10.000×10.000×10.000/12=666.67cm4；

方木楞计算简图

5.2.2.1、荷载的计算

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q1=25.000×0.300×2.000=15.000kN/m；

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.350×0.300=0.105kN/m；

（3）活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载（kN）：

p1=（1.000+2.000）×0.500×0.300=0.450kN；

5.2.2.2、强度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=1.2×（15.000+0.105）=18.126kN/m；

集中荷载p=1.4×0.450=0.630kN；

最大弯距M=Pl/4+ql2/8=0.630×0.500/4+18.126×0.5002/8=0.645kN.m；

最大支座力N=P/2+ql/2=0.630/2+18.126×0.500/2=4.847kN；

截面应力σ=M/w=0.645×106/（133.333×103）=4.839N/mm2；

方木的计算强度为4.839N/mm2小于13.0N/mm2，满足要求。

5.2.2.3、抗剪计算

最大剪力的计算公式如下：

Q=ql/2+P/2

截面抗剪强度必须满足：

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力：

Q=0.500×18.126/2+0.630/2=4.847kN；

截面抗剪强度计算值T=3×4846.5/（2×80.0×100）=0.909N/mm2；

截面抗剪强度设计值[T]=1.300N/mm2；

方木的抗剪强度为0.909N/mm2小于1.3001.30N/mm2，满足要求!

5.2.2.4、挠度计算

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下：

均布荷载q=q1+q2=15.000+0.105=15.105kN/m；

集中荷载p=0.450kN；

最大变形V=5×15.105×500.0004/（384×9500.000×6666666.67）+450.000×500.0003/（48×9500.000×6666666.67）=0.213mm；

方木的最大挠度0.213小于500.000/150，满足要求。

5.2.3、木方支撑钢管计算

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；

集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P=18.126×0.500+0.630=9.693kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图（kN.m）

支撑钢管计算变形图（kN.m）

支撑钢管计算剪力图（kN）

最大弯矩Mmax=0.838kN.m；

最大变形Vmax=0.484mm；

最大支座力Qmax=17.187kN；

截面应力σ=0.838×106/4490.000=186.578N/mm2；

支撑钢管的计算强度小于205.000N/mm2，满足要求。

支撑钢管的最大挠度小于500.000/150与10mm，满足要求。

5.2.4、扣件抗滑移的计算

按规表5.1.7，直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN。

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值R=17.187kN；

可见，单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求，为此，通过在模板底纵向或横向水平杆处增加保险扣件的方式来满足抗滑承载力要求，每个节点增加3个扣件。

5.2.5、模板支架荷载标准值（轴力）

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

5.2.5.1、静荷载标准值包括容

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.149×21.000=3.127kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规》附录A双排架自重标准值。

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.350×0.500×0.500=0.088kN；

（3）钢筋混凝土拱圈自重（kN）：

NG3=25.000×2.000×0.500×0.500=12.500kN；

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=15.714kN；

5.2.5.2、活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值NQ=（1.000+2.000）×0.500×0.500=0.750kN；

5.2.5.3、不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.2NG+1.4NQ=19.907kN；

5.2.6、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

其中N----立杆的轴心压力设计值（kN）：

N=19.907kN；

σ----轴心受压立杆的稳定系数，由长细比lo/i查表得到；

i----计算立杆的截面回转半径（cm）：

i=1.59cm；

A----立杆净截面面积（cm2）：

A=4.24cm2；

W----立杆净截面模量（抵抗矩cm3）：

W=4.49cm3；

σ-----钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]----钢管立杆抗压强度设计值：

[f]=205.000N/mm2；

Lo----计算长度（m）；

若完全参照《扣件式规》，由公式

（1）或

（2）计算

lo=k1uh

（1）

lo=（h+2a）

（2）

k1----计算长度附加系数，取值为1.155；

u----计算长度系数，参照《扣件式规》表5.3.3；u=1.700；

a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度，a=0.1m；

公式

（1）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.700×0.800=1.571m；

Lo/i=1570.800/15.900=99.000；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.595；

钢管立杆受压强度计算值：

σ=19907.280/（0.595×424.000）=78.909N/mm2；

立杆稳定性计算σ=78.909N/mm2小于[f]=205.000N/mm2满足要求。

公式

（2）的计算结果：

立杆计算长度Lo=h+2a=0.800+0.100×2=1.000m；

Lo/i=1000.000/15.900=63.000；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.806；

钢管立杆受压强度计算值：

σ=19907.280/（0.806×424.000）=58.252N/mm2；

立杆稳定性计算σ=58.252N/mm2小于[f]=205.000N/mm2满足要求。

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

lo=k1k2（h+2a）（3）

k1----计算长度附加系数按照表1取值1.243；

k2----计算长度附加系数，h+2a=1.000按照表2取值1.096；

公式（3）的计算结果：

立杆计算长度Lo=k1k2（h+2a）=1.243×1.096×（0.800+0.100×2）=1.362m；

Lo/i=1362.328/15.900=86.000；

由长细比Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.686；

钢管立杆受压强度计算值；σ=19907.280/（0.686×424.000）=68.442N/mm2；

立杆稳定性计算σ=68.442N/mm2小于[f]=205.000N/mm2满足要求。

5.2.7、结论和建议

通过在模板底部纵向或横向水平杆处增加保险扣件的方式来满足扣件抗滑承载力要求，每个节点增加3个扣件的情况下，计算结果满足要求。

6、施工预拱度

跨河渡槽拱顶预拱度按经验公式估算：

δ=L2/（5000*f）

式中：

δ----拱顶预拱度；

L----拱圈跨度，L=81m；

f----拱高，f=16.2m；

δ=L2/（5000*f）=812×100/（5000×16.2）=8.1cm

根据现场实际情况，本跨河渡槽拱顶预拱渡拟取10cm。

设置预拱度时，拱顶处应按全部预拱度总值设置，拱脚处为零，其余各点可按拱轴线坐标高度比例或按二次抛物线分配。

按二次抛物线分配时的计算方法，可参考下列公式和图4计算。

δx=δ（1-4x2/L2）

式中：

δx----任意点（距离为x）的预加高度；

δ----拱顶总预加高度；

L----拱圈计算跨径；

x----跨中至任意点的水平距离。

7、混凝土浇筑

跨河渡槽混凝土浇筑分四个阶段进行：

第一阶段：

支承墩和台帽

第二阶段：

拱圈

第三阶段：

浇筑上部排架

第四阶段：

浇筑渡槽槽身。

混凝土浇筑过程中，应保证前一阶段的混凝土达到设计强度的70%以上才能浇筑后一阶段的混凝土。

拱架在第四阶段混凝土浇筑前拆除，但必须事先对拆除拱架后拱圈的稳定性进行验算。

如设计文件对拆除拱架另有规定，应按设计文件执行。

拱波应在拱圈强度或其间隔缝混凝土强度达到设计强度的70%后开始。

具体分层分块见附图。

7.1、拱圈的浇筑

拱肋混凝土采用分段浇筑法进行共分12仓，分段长度为6～8m（具体见附图）。

分段位置确定的原则是使拱架受力对称、均匀，并使拱架变形小。

因此，在拱架挠曲线为折线的拱架支点、节点处，及拱顶、拱脚等处，设置分段点并适当预留间隔缝。

如预计变形较小且采取分段间隔浇筑时，也可减少或不设间隔缝。

间隔缝的位置应避开横撑、隔板、吊杆及刚架节点等处。

间隔缝的宽度一般为80～100cm，以便于施工操作和钢筋连接。

为缩短拱圈合龙和拱架拆除的时间，间隔缝的混凝土强度采用比拱圈高一等级的半干硬性混凝土。

各段的接缝面应与拱轴线垂直。

分段浇筑程序应符合设计要求，且对称于拱顶进行，跨河渡槽主拱圈混凝土两端同时对称浇筑，使拱架变形保持对称均匀和尽可能地小。

填充间隔缝混凝土，应由两拱脚向拱顶对称进行。

拱顶及两拱脚间隔缝应在最后封拱时浇筑，间隔缝与拱段的接触面应事先按施工缝进行处理。

并应注意以下几点：

（1）间隔缝混凝土应在拱圈分段混凝土强度达到70%设计强度后进行；

（2）封拱合龙温度应符合设计要求，如设计无规定时，可在接近当地的年平均温度或在5℃～15℃之间进行。

7.2、拱波的浇筑

拱波应在拱肋强度或其间隔缝混凝土强度达到设计强度的70%后开始进行。

7.3、拱肋联结系的浇筑

各拱肋同时浇筑时，各拱肋间横向联结系与浇筑拱肋同时施工，并同时卸落拱架；各拱肋不是同时浇筑和卸架时，应在各拱肋卸架后再浇筑肋间横向联结系。

7.4、排架及槽托的浇筑

排架及槽托应在拱波强度达到设计强度的70%后开始。

排架混凝土按3.0~3.5m层高进行分层分块，顶部施工缝设在槽托的底面。

7.5、槽身的浇筑

槽身混凝土应在排架及槽托混凝土强度达到设计强度的100%后才能进行。

每两排排架之间的渡槽槽身混凝土应一次连续浇完。

7.6、拱肋钢筋的绑扎

（1）拱脚接头钢筋预埋

由于拱肋的主钢筋需伸入墩台，因此在浇筑墩台混凝土时，应按设计要求的位置和深度将钢筋端头预埋入混凝土中。

为便于预埋，主钢筋端部可截开，但应按有关规定使各根钢筋的接头错开。

（2）钢筋接头布置

为适应拱肋在浇筑过程中的变形，拱肋的主钢筋或钢筋骨架不使用通长钢筋，而在适当位置的间隔缝中设置钢筋接头，且最后浇筑的间隔缝处必须设钢筋接头。

（3）钢筋绑扎顺序

钢筋绑扎将根据混凝土浇筑分段及顺序进行，绑扎时各种预埋钢筋应予临时固定，并在浇筑混凝土前进行检查和校正。

7.7、拱上其它建筑钢筋与模板

为简化在拱肋上进行的施工作业，拱上建筑的钢筋采用预先绑扎或焊接成钢筋骨架，模板预先组装成整块或整体。

钢筋骨架和整体式模板在条件具备的情况下采用吊车吊到拱上安装。

7.8、材料质量要求

水泥：

选用普通硅酸盐或矿渣硅酸盐水泥有出厂日期和出厂合格证，储存超过三个月以上视为不合格，必须重新检验标号后方可使用。

砂：

含泥量不大于3%，云母含量不大于2%，硫化物、硫酸盐含量分别不大于1%，有机物含量用比色法，颜色不深于标准色。

碎石：

碎石级配良好，粒径可采用3～5cm，针片状含量不大于15%，含泥量不大于1%，碎石强度压碎指标值不大于13%，硫化物硫酸盐含量不大于1%。

拌和用水：

不得含有影响水泥正常硬化的有害物质，凡PH值小于4和硫酸根含量大于1%的污水不能使用，应使用不含泥不受污染的天然水或自来水（饮用）。

7.9、混凝土配合比设计

混凝土宜采用半流动性微膨胀缓凝混凝土，配合比设计要点如下：

（1）水灰比应小于0.35，坍落度：

5～8cm，以7cm最佳；

（2）加入减水剂增加流动度。

减水剂以FDN最好，在相同水灰比时，可增大坍落度1.0倍，提高强度20%左右。

也可选用M型、YJ2、UNF2型减水剂，减水剂掺加量约为水泥量的0.9%～1.2%；

（3）加微膨胀剂防止混凝土收缩。

微膨胀剂可选用钙矾石、UEA等。

掺加量为水泥量的10%～20%（具体用量根据产品情况试验确定）；

（4）夏季浇筑混凝土时，可加5%（水泥量）的一级粉煤灰，以增加和易性，降低水化热；

（5）应加入缓凝剂延长初凝时间；

（6）配料强度应大于（1.10～1.15）的设计强度。

7.10、混凝土运输及浇筑设备

混凝土拌制选用强制式搅拌机，严格按用料重量比进行拌制，混凝土拌合物拌合时间应不少于1分钟（等于或小于1000L容量的强制式拌合机），严格控制水灰比，加水量根据砂、碎石含水量调整，使拌合物塌落度不大于7cm。

混凝土拌合物采用3m3混凝土搅拌运输车进行水平运输。

经运输至浇筑地点应保持其匀质性，不分层、不离析，不漏浆，和易性好。

垂直运输采用泵送，输送泵选用两台HBT60型低压泵，输送泵布置在左岸拱脚附近。

混凝土泵的选择应注意以下事项：

（1）混凝土输送泵应当性能可靠，以保证连续浇筑。

（2）输送泵的额定扬程应大于25m。

（3）输送泵的泵压不宜超过4MPa，以免过度及挤压模板。

（4）输送泵的额定速度：

V＞1.2Q／t

式中：

V——输送泵的额定速度；m3/h；

t——混凝土终凝