灌渠渡槽工程高大组合支撑体系施工技术

1工程概况
涔天河水库扩建工程西干渠标段弄石渡槽全长555m （不
含进出口渐变段），桩号XG20+865.230~XG21+420.230，槽身截面为矩形；下部结构包含单排架、实心墩和空心墩；基础形式包含扩大基础、承台桩基础；单槽横断面尺寸为内轮廓2.4m （净宽）×2.0m （净高）；设计流量4.0m 3/s ，坡降1/2000。

渡槽共有28跨，其中，7#~9#、20#~25#共9跨的跨度为30m ，为B 类槽身混凝土；其余19跨的跨度为15m ，为A 类槽身混凝土。

渡槽槽身采用C45W6F100钢筋混凝土。

2主要难点分析
由于渡槽位于山区，施工场地狭窄，地形起伏较大，施工
难度主要集中在槽身上，且在冲沟中，排架高度较高，B 类槽身跨度达到30m ，排架最高高度达58m ，常规施工方法不能
满足施工安全及进度要求。

因此，弄石渡槽采用常规施工方法与特殊施工方法相结合的方式进行施工，即弄石渡槽B 类槽身30m 跨度C45预应力槽身采用模板支撑结构，主要采用ϕ630mm 钢管柱+贝雷片+满堂架支撑施工，A 类槽身15m 跨度C45非预应力槽身采用碗扣式钢管满堂脚手架施工。

3渡槽支撑体系主要结构设计
1）每个空心墩内侧搭设2根钢管柱，渡槽2个空心墩基
础承台和跨中新建1个5.5m ×5.5m ×2m 的基础作为支架承载基础，同时，跨中基础上搭设4根为1组的钢管柱作为支承。

钢管柱采用ϕ630mm ×12mm 钢管，竖向采用法兰盘连接，靠近水平方向与墩柱连接且设置横撑。

【作者简介】李锐（1984~），男，湖北仙桃人，高级工程师，从事水利建
设灌渠渡槽工程与研究。

灌渠渡槽工程高大组合支撑体系施工技术
Construction Technology of Tall Combined Support System for
Irrigation Channel Aqueduct Project
李锐
（中国水利水电第九工程局有限公司，贵阳550081）
LI Rui
(Sinohydro Bureau 9Co.Ltd.,Guiyang 550081,China)
【摘要】结合涔天河水库扩建工程西干渠标段渡槽施工，以单跨最高高度58m 的弄石渡槽为研究对象，分析工程施工的主要难
点，提出采用高大组合支撑体系施工技术，对渡槽支撑体系主要结构设计进行详细阐述。

实践证明，高大组合支撑体系施工技术能够减少支撑体系基础混凝土和钢管的用量，节约工程建设投资，降低施工安全风险，大大加快工程施工进度。

【Abstract 】Combined with the aqueduct construction of the West Trunk Canal section of the expansion project of Centianhe Reservoir,this
paper takes the single-span Nongshi aqueduct with the highest height of 58m as the research object,analyzes the main difficulties of the construction,puts forward the construction technology of tall composite support system,and expounds the main structural design of the aqueduct support system in detail.Practice has proved that the construction technology of the tall composite support system can reduce the amount of concrete and steel pipe in the foundation of the support system,save project construction investment,reduce construction safety risks,and greatly accelerate the construction progress.
【关键词】渡槽；支撑体系；施工技术
【Keywords 】aqueduct;support system;construction technology 【中图分类号】TV672+.3
【文献标志码】A
【文章编号】1007-9467（2024）04-0174-03
【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2024.04.050
174
2）在钢管柱顶端安装2I45C双拼工字钢，长度为7m；在安装2I45C双拼工字钢时，必须设置限位板，防止2I45C双拼工字钢侧移和倾覆；在2I45C双拼工字钢的支点部位增加加劲肋，以防止局部应力过大。

3）在2I45C双拼工字钢上安装8片贝雷片；在贝雷片上横向布设[14槽钢，长7m，间距为80cm。

4）槽钢上布置ϕ48mm钢管，钢管上布置顶撑，顶撑上布置I16工字钢，工字钢上安装钢模板。

5）跨中钢管柱各从顶部沿横向两边共引出4道缆风绳至地面，通过预先浇筑的1m×1m×1m混凝土块拉紧固定，以增加跨中钢管柱稳定性，然后在钢管柱顶部通过工字钢横梁、贝雷梁、分配梁搭建形成组合支架[1]。

4支撑体系相关参数计算
4.1I16工字钢横梁强度计算
渡槽槽身钢筋混凝土自重荷载及模板自重荷载由34根横向I16工字钢承担。

工字钢横梁上的荷载主要包含永久荷载和可变荷载，永久荷载包括钢筋混凝土重量、模板重量及支架自重；可变荷载包含施工荷载。

槽身下部墩柱净间距27m，工字钢间距0.8m，共计34根。

1）每跨槽身总重：68.4m3×26kN/m3=1778.4kN（根据图纸每跨槽身68.4m3）。

2）每跨模板总重为：703kN（过磅重量）。

3）I16工字钢自重标准值：0.205kN/m，长7m，共计34根，总重48.8kN。

4）每跨施工人机、下料冲击力、振捣荷载总值为：（2.5+2）kN/m3×3m×27m=365kN（施工人员机具荷载取2.5kN/m2；下料冲击力、振捣荷载取2.0kN/m2，槽身底宽3m，槽身墩柱间净跨度27m）。

5）施工活荷载总值为：365+1×3×27=446kN（施工均布活荷载取1.0kN/m2）。

6）施工总荷载：P1=1.3×（1778.4+703+48.8）+1.5×446= 3958kN。

标准组合：P2=1778.4+703+47.8+446=2975.2kN。

模板下部I16工字钢共计34根。

作用在模板上横向工字钢的均布荷载（按有效长度3m计算）为：q1=P1/（34×3）=38.8kN/m。

底部I16工字钢弯矩最大值为：M max=q1l2/8=38.8×32/8= 43.7kN·m，截面抗弯模量W=141cm3。

根据应力公式：
δm=M max/W=43.7×106/1.41×106=31N/mm2＜[σ]=205N/mm2，满足要求，且远小于最大容许应力值，可不进行刚度验算。

4.2贝雷梁支架结构受力计算
满堂架所受荷载通过34根[14槽钢传递至贝雷梁，槽钢长7m，间距0.8m，满堂支架立杆放于槽钢和贝雷架的交点。

取单排单层加强贝雷片的允许弯矩[M]=1687.5kN·m，允许剪力[Q]=245.2kN，则：
8排贝雷片的允许弯矩[M]=13500kN·m；
8排贝雷片的允许剪力[Q]=1961.6kN。

查规范得每片贝雷片质量为270kg，加强弦杆质量为80kg，即3.5kN/片，每排布置9片贝雷片，共布置8排，则每排贝雷梁自重：3.5×9=31.5kN。

荷载计算值P3=（1.3×1778.4+1.4×703+1.3×48.8+1.3×40.4+ 1.3×0.145×34×7+1.3×31.5×8+1.5×446）/（8×27）=20.6kN/m。

标准组合q1=（1778.4+703+48.8+40.4+0.145×34×7+31.5×8+446）/（8×27）=15.3kN/m。

M max=0.0869ql2=0.0869×20.6×11.752=247.2kN·m<[M]= 1687.5kN·m；
Q max=0.583ql=0.583×20.6×11.75=141.1kN<[Q]=245.2kN；
f max=0.521×q l l4/（100EI）=0.521×1.53×17504/（100×1213×577×1015）=0.22mm<[f]=L/400=9.4mm。

5总体搭设步骤
施工过程中，渡槽利用独立基础和新增基础作为支承，通过搭设钢管柱、贝雷梁等构件形成受力支架体系，总体施工步骤如下。

1）紧靠空心墩的钢管柱搭设首先采用50t吊车配合进行钢管柱安装，待钢管柱超过40m时采用100t吊车配合进行钢管柱安装，钢管柱底座与承台采用预埋螺栓固定，每隔4m 与空心墩采用ϕ25mm钢筋抱箍固定，防止偏移和倾覆；2个空心墩中间的钢管柱为4根，与基础预埋的螺栓固定，4根钢管柱之间两两用槽钢斜撑和平撑固定，再从钢管柱顶部各引1根钢绞线沿横向两边与地上预浇的1m×1m×1m混凝土块拉紧固定，混凝土块上压沙袋增加自重。

2）钢管柱顶端放置7m长2I45双拼工字钢横梁。

3）横梁上部纵向铺设8组贝雷梁，与横梁接触点设置限位钢板，防止偏移。

4）8组贝雷梁安装完成后，按照横向80cm间距铺设
槽
175
钢，两端不足80cm则紧靠贝雷梁端头放置。

5）贝雷梁安装完成后在槽钢上采用准48mm钢管搭设支架，支架上铺设I16工字钢。

6）完成上述杆件安装和节点加固后，即可开始进行槽身模板安装。

7）渡槽槽身模板采用定型钢模，由底模、外模、外模支撑、内模、内模支撑架组。

8）模板安装根据现在实际情况和排架高度采用汽车吊吊装，先对槽身模板底模和外模进行安装，在完成钢筋制安后安装内模。

6吊装设备的选择
本工程吊装作业主要为钢管柱、贝雷片、模板、钢筋吊装，最大吊装重量为贝雷片整体吊装，吊装重量31.5kN。

经几次现场勘查，测量吊装半径（起重机的幅度）为16m，起吊高度（到底槛）至少为50m，起重机的主臂伸出长度约为56m，根据起重机的特性曲线选定起重量为25t和100t的吊车。

7平台预压
7.1预压荷载
槽壳施工荷载包括槽壳混凝土土结构自重、模板重量，单跨总荷载为1991kN。

支撑体系安装完成后采用吨袋装土料进行预压，支撑平台预压荷载不小于施工总荷载1.1倍，预压前采用胶合板或彩条布铺在模板上，保护模板不被受损和污染。

首跨移动平台安装完成后，按设计荷载的0、60%、80%、100%、110%进行4级加载，并测得各级荷载下跨中、1/3跨（2/3跨）变形值。

7.2预压程序
预压试验施工程序：试验准备（技术交底、施工组织等）→支承体系安装就位→支撑体系全面自检→预压前联合验收→观测点标记布设→分级加载→观测读数、记录→终值静置→观测、分析数据，然后确定是否继续下一级堆载预压→全面检查→卸载→观测结果整理、分析→投入使用前全面联合验收→支撑体系投入使用。

7.3预压方法
支撑体系完成后在第24跨进行预压，预压前移动支承平台进行全面检查：支撑体系整体安装位置正确，模板中线及高程符合设计要求；贝雷架、型钢各构件之间的结合面密贴。

各部位接头处的连接螺栓符合设计，无松动或其他异常现象；预压所用的机具、材料准备充足。

7.3.1加载部分工作
加载前先按照荷载分级重量配置好预压材料，预压材料采用吊车吊运至平台上，人工配合均匀铺设。

预压材料铺设从下至上逐层进行，先中间后两端，均匀满铺；支撑体系预压加载时采用分级方式进行；加载顺序为0、60%、80%、100%、110%。

每加载一级载荷，均对所有测点进行一次测量，并做详细记录，在数据分析时与卸载时的挠度进行比较，并且每加一级荷载后，对支撑体系所有螺栓、销轴等连接部位重新进行一次全面检查，尤其对主梁螺栓要进行全面检查，确保施工安全。

7.3.2卸载部分工作
支撑体系预压卸载时仍采用分级方式进行，按照加载相反的顺序进行卸载；卸载顺序为110%、100%、80%、60%、0，每卸下一级载荷，均对所有测点进行一次测量，并作详细记录，在数据分析时与加载时的挠度进行比较；卸载完成后，再一次对支撑体系进行全面检查，并对模板及侧模支撑进行检查，看是否有变形。

7.4监测点的布置
根据本工程的特点和实际情况，每根钢管柱每8m布设一个监测点，主要监测钢管柱垂直度。

贝雷架布置6个监测点，贝雷架1/4跨度、1/2跨度和3/4跨度处左右两侧各布置1个。

8结语
在高大渡槽施工过程中，支撑体系技术方案选择一直都是一大难题，既要满足安全施工的条件又要考虑经济性及实用性。

本文通过对各种方案进行比对，达到了各项参数的平衡，并结合实际案例验证了此方案，采用钢管柱+贝雷片+满堂架组合支撑体系施工技术，减少了支撑体系基础混凝土和钢管的用量，节约了工程建设投资，降低了施工安全风险，大大加快了工程施工进度。

【参考文献】
[1]张平.浅谈贝雷桁架支撑设计与施工[J].科技创新导报，2017,14(30): 35-36.
【收稿日期】2024-01-21
176。