時間：2011-08-30來源：浙江水利科技
摘要:根據(jù)工程實例，通過常規(guī)分縫+ 空箱方案與后澆帶處理方案經(jīng)濟性、結(jié)構(gòu)及施工內(nèi)容比較分析,提出后澆帶處理方案的優(yōu)越性以及在中型水閘底板應(yīng)用的具體技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞:后澆帶; 水閘底板; 設(shè)計方案
中圖分類號: TV662 文獻標識碼: B 文章編號: 1008-701X (2011)02-0033-03
1 工程概況
1.1 水閘概況
某水閘位于鰲江下游右岸，為橋墩灌區(qū)下游重要的水閘之一，因老水閘報廢需新建水閘。新建水閘20 a一遇設(shè)計流量為285 m3/s，為中型水閘。該水閘閘底高程為- 0.85m，設(shè)5 孔，每孔凈寬6 m，總凈寬30 m; 閘中墩厚1.6 m,邊墩厚1.2 m; 閘墩頂高程5.7 m，閘室上游設(shè)交通橋1 座,寬5 m，下游設(shè)工作橋1 座，主閘槽上下游均設(shè)1 道檢修門槽，主閘門采用滾輪式平板鋼閘門，檢修閘門采用分節(jié)鋼閘門，交通橋、工作橋橋面高程為5.7 m。閘底板順水流向長度16 m，垂直水流向?qū)挾葹?/span>42.11 m，采用1.2 m厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。上部啟閉機室為滿足功能要求，常規(guī)建筑。
1.2 閘址地質(zhì)評價
工程區(qū)域主要為平原河段，河道兩側(cè)地勢低洼，地形平坦，場址處地形平坦，地貌單元屬海相沖海積平原，場址地基土可劃分為5 個工程地質(zhì)層(其中①、②層又分為2個亞層) ，自上而下依次為:① - 1淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、① - 2粉質(zhì)黏土、② - 1淤泥、② - 2 淤泥、③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、④含礫淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。其中以淤泥層埋藏厚度最大，該層為靜水或緩慢水流環(huán)境生態(tài)化學作用而成，具高含水率、高孔隙比、高靈敏度、高壓縮性、低抗剪強度等特性，土性極差，屬極軟土層。故水閘基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)處理。
1.3 應(yīng)用研究課題
根據(jù)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(SL191—2008) 第9.1. 3節(jié)[1] 可知，伸縮縫的間距可根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件、結(jié)構(gòu)型式、施工程序、溫度控制措施和地基特性等情況按表9.1.3采用。根據(jù)表9.1.3 可知，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的水閘底板在露天情況下其結(jié)構(gòu)伸縮縫最大間距為35 m。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL265-2001) 第4.2.11節(jié)[2]可知，閘室結(jié)構(gòu)順水流向永久縫的縫距應(yīng)根據(jù)閘室地基條件和結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點，結(jié)合考慮采用的施工方法和措施確定。……土基上分段長度不宜超過35 m。……當分段長度超過本條規(guī)定數(shù)值時，宜作技術(shù)論證。
該工程水閘底板長度為42.11m，超過該項規(guī)定。同時上述《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(SL191-2008) 第9.1.3節(jié)規(guī)定和《水閘設(shè)計規(guī)范》(SL265-2001) 第4.2.11 節(jié)規(guī)定，經(jīng)溫度作用計算、沉降計算或采用其它可靠技術(shù)措施后，伸縮縫間距可不受表9.1.3 的限制。
2 設(shè)計方案研究
在寬水閘底板設(shè)計中，常規(guī)方案是通過閘中設(shè)置縫墩,閘邊側(cè)設(shè)置空箱減荷的方案以控制分縫寬度，而本次采用后澆帶處理方案[3- 4] ，不另行設(shè)置沉降縫。具體比較如下:
2.1 方案簡介
2.1.1 常規(guī)分縫+ 空箱方案(方案1)
經(jīng)計算分析，本方案將通過設(shè)置縫墩將閘室分成3 跨,分別為中孔1 跨，邊上2 孔各為1 跨; 同時閘室兩側(cè)設(shè)置空箱結(jié)構(gòu)，減少側(cè)向土荷載影響，其中中孔最大地基應(yīng)力為7.88 t/m2 (設(shè)計工況，下同) ，邊孔為9.83 t/m2 。結(jié)合上述,閘室與空箱總寬度為54 m (見圖1) 。
圖1 常規(guī)分縫+ 空箱方案圖單位: mm
2.1.2 后澆帶處理方案(方案2)
經(jīng)計算分析，本方案主要在中孔閘底板布置1 道1 m寬的混凝土后澆帶，并通過后期施工技術(shù)處理將閘室形成整體接頭，全段不設(shè)縫，其閘底最大地基應(yīng)力為6.55 t/m2(均小于常規(guī)分縫+ 空箱方案中孔或邊孔應(yīng)力)。綜合上述,閘室與兩側(cè)底板總寬度為42.11 m (見圖2) 。
圖2 后澆帶處理方案圖單位: mm
2.2 方案初選比較分析
2 個方案就混凝土、鋼筋及樁基礎(chǔ)處理方面進行可行性分析，不計入開挖回填內(nèi)容，首先比較經(jīng)濟性(見表1) 。
表1 2 個方案初步經(jīng)濟性比較表
注: 表中除單價欄的數(shù)據(jù)為方案1 和方案2 的同一單價或方案1 的單價或方案2 的單價外，其余數(shù)據(jù)均為: 括號外的數(shù)據(jù)為方案1 的數(shù)據(jù); 括號內(nèi)的數(shù)據(jù)為方案2 的數(shù)據(jù)。
再次比較結(jié)構(gòu)及施工內(nèi)容，常規(guī)分縫+ 空箱方案為避免不均勻沉降，采用閘底板、中墩分縫形式，縫間需設(shè)止水，其特點為施工工序多，工藝相對復(fù)雜、閘室整體結(jié)構(gòu)性不強、基底應(yīng)力大; 而后澆帶處理方案澆筑閘室時，閘底板預(yù)留1 m寬后澆帶，先行澆筑其余底板及閘墩等，其特點為施工方便，閘室剛度大、整體結(jié)構(gòu)好、基底應(yīng)力小、同時可避免由于出現(xiàn)不均勻沉降產(chǎn)生裂縫和溫度收縮縫。最后，根據(jù)上述初步比較分析，在其它技術(shù)均可行的前提下，后澆帶處理方案具有閘室剛度大、整體結(jié)構(gòu)性強、開挖范圍較小、閘底地基應(yīng)力小、基礎(chǔ)處理簡單、止水處理相對簡單且投資造價較省，故推薦采用后澆帶處理方案。
3 后澆帶技術(shù)簡介
3.1 概念
后澆帶是在建筑施工中為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于溫度收縮不均可能產(chǎn)生的有害裂縫，按照設(shè)計或施工規(guī)范要求，在基礎(chǔ)底板、墻、梁相應(yīng)位置留設(shè)臨時施工縫,將結(jié)構(gòu)暫時劃分為若干部分，經(jīng)過構(gòu)件內(nèi)部收縮，在若干時間后再澆搗該施工縫混凝土，將結(jié)構(gòu)連成整體。
3.2. 作用
(1) 解決沉降差。大面積結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計成整體，但在施工時用后澆帶把2 部分暫時斷開，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，已完成大部分沉降量(50%以上)以后再澆灌連接部分的混凝土，將高低層連成整體。
(2) 減小溫度收縮影響。新澆混凝土在硬結(jié)過程中會收縮，已建成的結(jié)構(gòu)受熱要膨脹，受冷則收縮。混凝土硬結(jié)收縮的大部分將在施工后的前1~ 2 個月完成，而溫度變化對結(jié)構(gòu)的作用則是經(jīng)常的。當其變形受到約束時，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就產(chǎn)生溫度應(yīng)力，嚴重時就會在構(gòu)件中出現(xiàn)裂縫。
4 . 后澆帶構(gòu)造設(shè)計
此次后澆帶為多邊凹形斷面，頂寬1.0 m，中寬1.2 m,兩側(cè)通長4 mm×300 mm鋼板止水帶，后澆帶中上下層均鋪設(shè)φ25@ 150 mm 與兩側(cè)閘底板錨固，在縱筋彎折處各附加1.25 加強。水閘底板下增設(shè)0.6 m厚止水處理，底層鋪設(shè)復(fù)合土工膜1 道，中間分縫處采用2 層油毛氈分隔和1.5mm厚紫銅片止水，同時由止水橡膠嵌縫，混凝土中布置φ16@ 200 mm 與底板錨固(見圖3)。
圖3 基礎(chǔ)底板后澆帶構(gòu)造設(shè)計圖單位: mm
5 后澆帶施工技術(shù)要求
(1) 后澆帶應(yīng)在其兩側(cè)混凝土齡期不小于60 d 及閘室上部結(jié)構(gòu)基本完成，并充分結(jié)合沉降觀測資料綜合分析后再施工。
(2) 在封閉后澆帶之前，在后澆帶附近不應(yīng)堆放材料,并做好兩側(cè)的臨時防護。
(3) 后澆帶混凝土澆筑前應(yīng)對鋼筋表面顆粒狀或片狀老銹進行除銹處理。若有鋼筋被踩彎或壓彎現(xiàn)象，在混凝土澆筑前應(yīng)及時進行矯正。
(4) 嚴格控制模板支撐體系。在后澆帶混凝土澆筑前,施工期間本跨內(nèi)的模板和支撐不能拆除，待后澆帶混凝土強度達到設(shè)計強度后，按由上向下順序拆除。
(5) 嚴格控制兩側(cè)接縫收口。嚴格控制混凝土澆筑,澆筑前應(yīng)清理干凈后澆帶中雜物，將兩側(cè)混凝土的松散石子鑿除，表面清洗干凈，保持濕潤，并刷水泥漿，且澆筑時的溫度盡量低于兩側(cè)混凝土澆筑時的溫度; 振搗時間適當延長，待1~ 2 h 后再抹平壓光數(shù)遍; 在后澆帶混凝土初凝后，應(yīng)及時進行養(yǎng)護，養(yǎng)護期間應(yīng)保持混凝土表面濕潤,其養(yǎng)護時間不得少于28 d。
(6) 嚴格按照后澆帶相關(guān)施工控制要求執(zhí)行，其混凝土中摻入微膨脹劑UEA，摻量為12%~15%(具體摻量由實驗確定)，要求混凝土膨脹率達到0.04%，混凝土強度提高5MPa。
(7) 設(shè)置后澆帶跨的上部結(jié)構(gòu)跳倉施工，先施工兩側(cè),后施工中間跨，時間間隔不小于2 個月[5] 。
6 結(jié)語
根據(jù)其它大中型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)類似工程建設(shè)的成功經(jīng)驗可知，后澆帶技術(shù)既省時省力，又能節(jié)省工程投資,在本工程應(yīng)用中，也能有效解決漏水、防滲、開裂的不利因素，因此后澆帶技術(shù)應(yīng)用在水閘底板中是可行且合適的。
參考文獻:
[1] 水利部長江水利委員會長江勘測設(shè)計研究院. 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(SL191-2008)[S].北京: 中國水利水電出版社,2008.
[2] 江蘇省水利勘測設(shè)計研究院. 水閘設(shè)計規(guī)范(SL265-2001)[S] . 北京: 中國水利水電出版社，2001.
[3] 中華人民共和國建設(shè)部. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB 50010-2002) [S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2002.
[4] 中華人民共和國建設(shè)部. 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(GB 50007-2002) [S] . 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2002.
[5] 中國建筑科學研究院. 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ3-2002) [S] . 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2002.
作者簡介: 余玉龍(1979- )，男，工程師，大學本科，主要從事水利規(guī)劃與設(shè)計工作。
