龙门架工艺在船闸闸室墙体施工中的应用

连云港港疏港航道北接连云港港，南连灌河、通榆河，西接京杭大运河；既是长三角高等级航道网和江苏省规划建设的“两纵四横”内河干线航道网的主要干线——连申线的重要组成部分，也是连云港港集疏运系统中重要的内河水运通道，规划航道等级为三级。其善后河枢纽工程中的两个船闸S01标段云善河船闸和S02标段善南船闸首尾相连，全长10.7 km，两船闸相距5 km，结构相同，每个船闸都由船闸主体、航道驳岸结构、远调站、防洪大堤、跨闸交通桥等组成。

1 船闸主体结构介绍及施工方法

善后河枢纽船闸闸室长度230 m，共16段，其中15 m长14段，10 m长2段，宽度23.2 m，底板以上高度7.97 m，倒角1.5 m，闸墙高度6.47 m，砼标号为C25F50。闸室结构断面见图1。闸室墙体分2层施工，先施工倒角及以上300 mm，以上另6.17 m作为墙体1次浇筑，利用龙门架支拆模板，泵送砼浇注。

图1 闸室结构断面示意图

2 传统施工方法

按照传统施工方法，闸室墙体施工在闸室墙体内侧或外侧利用起重机械支立模板，两侧墙体独立施工，具有以下特点：

（1）在内侧闸室底板上铺设轨道，每侧安装塔吊各1台，设备投入大、起重能力小，整片钢模板安装困难，只能小片拼装。

（2）在外侧支立模板进行起重作业，要求工作面开阔、基础好、需配备大型起重设备、模板支立难度高、施工效率低。

（3）墙体砼浇注只能单侧独立进行，对应两墙体之间需架设泵管架，移动困难。

（4）模板支立困难，稳定模板难度高，墙体上口尺寸及垂直度不易控制。

3 龙门架工艺的原理及特点

龙门架工艺是由定型贝蕾片拼装而成，在闸室底板及倒角施工完成后，在闸室内侧底板之上安装龙门架移动台车钢轨，通过卷扬机移动台车，带动龙门架，两侧闸室墙共4片模板吊挂在龙门架上，可实现同步作业支拆模板，完成闸室墙体施工作业，龙门架外形结构见图2。其特点是投入小、模板支立简便快捷效率高、垂直度及上口尺寸控制准确。

图2 龙门架外形结构图

4 施工机械、工具及设备配置

4.1 倒链的选择

模板通过倒链上挂于横梁之上，每片模板15 t左右，由4个10 t倒链垂直悬挂，同时在模板外侧设置2个5 t的倒链斜拉，以控制模板的横向位置。

4.2 卷扬机的选择

龙门架自重100 t，模板重60 t，综合考虑龙门架在行走时要克服摩擦阻力、道路坡阻力和风阻力。须配置2台10 kW卷扬机能满足要求，设置在龙门架的一端。

5 龙门架施工工艺流程

龙门架施工工艺流程如下：龙门架安装→钢筋绑扎→模板挂立→龙门架带动模板就位→龙门架封固→模板支立→砼浇注→拆模收起模板→龙门架移至下一闸墙位置就位。

6 龙门架工艺施工方法

6.1 龙门架制作及几何尺寸确定

闸室单段长度15 m，模板长度15.4 m，龙门架长度选择14 m；闸室墙高8 m，模板顶部空间富裕施工净空高度3 m，水平贝蕾片高度1.1 m，总高度12.1 m；横断面长度考虑外模板吊挂支拆选择30 m。整个架体由台车、竖向支架、横向联板、主梁、斜撑组成（见图3）。

图3 门架组成及几何尺寸

6.2 龙门架轨距的确定

考虑闸室墙内侧模板桁架高度及作业空间，选择左右两侧竖向贝蕾架之间的中心距离为18.8 m，P43钢轨，每组钢轨之间的轨距为1.04 m。

6.3 钢轨安装

底板施工时按照要求预埋钢轨螺栓，Φ14螺栓间距1 m，轨道铺设前预先将轨道线现场用墨线弹出，钢轨安装就位后在预埋的螺栓上安装压板固定钢轨，对接钢轨用连接板平齐连接固定。

6.4 台车安装

台车高度1.0 m，几何尺寸为：15 m×1.1 m，由［40槽钢焊接而成，在钢轨铺设完毕后，使用25 t吊车将台车分别安放至钢轨上，调整位置使2部台车横向位置保持一致，达到同步运行的目的。钢轨安装时使用水平仪分断面测试每组钢轨的水平数据，高差控制在5 mm之内（见图4）。

图4 台车安装图

6.5 龙门架拼装及组装

龙门架结构主要由3部分组成，即台车、竖向支架、联系梁。竖向支架、联系梁之间皆由水平联、斜撑连成一个整体，竖向支架与水平联系梁之间由斜撑连接形成三角稳定结构（见图5）。

图5 龙门架结构示意图

竖向支架、联系梁皆由定型贝蕾片拼制而成，通过贝蕾销连结，贝蕾片定型尺寸为1 100 mm× 3 300 mm，主材为工字钢，按照设计尺寸拼制成单体，之后进行安装。

安装顺序：台车安装→竖向支架安装→竖向支架连接→水平梁安装→水平梁之间连接→斜撑安装→模板吊点设置。每套龙门架共有4对竖向支架、4条水平联系梁（见图6水平连接图）。

图6 水平连接图

6.6 卷扬机的安装

在龙门架两侧各设置1台卷扬机，通过设置单向滑轮实现龙门架前后移动，卷扬机由钢丝绳连接固定在宽缝钢筋上，并与台车相连。

6.7 模板挂立

每片模板由3小片组成，每片长度5 m左右，制作完毕后，外侧模板由25 t吊机立放靠于墙体外侧，由倒链缓缓拉起连成整体；内侧模板直立靠于侧墙内侧，移动龙门架就位由倒链连接模板提升到位连成整体。

6.8 钢筋绑扎

底板施工时闸室墙体主筋一次绑扎到位，通过搭设脚手架完成水平钢筋的绑扎工作。

6.9 模板支立及固定

模板支立前，钢筋必须绑扎完毕，并经验收。砼凿毛合格，残渣清理干净。支立模板时，先安装临水面模板，靠吊垂直。并放入Φ40 PVC管和穿墙螺栓后，再安装另一侧模板，经靠吊调整后，拧紧穿墙螺栓。采用大片钢模板工艺，临水面设有桁架，桁架高度800 mm，间距750 mm，拉条分4层，竖向间距2 000 mm，水平间距750 mm，拉条采用Φ32精轧螺纹钢加工。在模板端部竖向支架与模板桁架之间设置顶拉螺栓，以稳固及细调模板。临水面模板和临地面模板就位后，安装堵头模板，堵头模板用小型钢模板拼制而成，与侧模固定连接。

6.10 砼浇注

龙门架设置工作踏步，顶部设置人行通道及保护设施，左右两侧可以相互通行，采用地泵浇筑工艺，每侧侧墙模板正上方设置4只下灰斗，泵管沿竖向支架布设至下灰斗上方，通过软管控制分灰顺序，两台地泵两侧同时浇筑，浇注过程中保持两边按照规范均匀分层下灰，做到同步、同速率进行浇注。

6.11 拆模及拉条孔封堵

在砼强度达到2.5 MPa时拆除模板，拆除顺序是先拆除堵头模板，再拆除拉条，松动模板，使大片模板吊在龙门架上。迎水面用M30砂浆封堵穿墙拉条孔，封堵后，采用透明胶带密封保湿墙后临土面先扩孔，将PVC管割去约30 mm，再用与预埋PVC管同直径的橡胶塞打入拉条孔，最后用M30砂浆封堵，封堵后，贴一毡二油。

6.12 龙门架移动就位

拆模后由龙门悬臂横梁将每片模板吊附在龙门支架上，通过斜拉倒链使模板离开墙体，由卷扬机牵引，沿轨道将龙门及模板移运至下一段闸室墙位置就位进行支立。

7 施工注意事项

（1）龙门架要求就位后对台车滚轮进行锁定，避免在外力下出现移动情况。

（2）内侧模板上下与龙门架之间形成撑拉连接，保持模板与架体成一个整体。

（3）因模板以整个龙门架为依托，因此施工过程中做到减少对龙门架体的扰动，地泵管尽量缩短，并做到地面水平泵管分段固定，竖向泵管通过搭设脚手支架对其固定，减少泵送砼过程中泵管对架体的冲击。

8 施工结果分析

两侧模板同步支立，用时2 d，浇注1 d，至拆模板一个周期历时7 d，每个月可完成4段，4个月时间完成船闸墙体的施工，比常规工艺施工工期至少提前1个月，施工安全、操作方便。

由于采用大片钢模板一次浇注工艺，墙体表面观感较好，龙门架整体结构稳定，墙体竖向垂直度及上口尺寸控制准确。

9 龙门架创造的效益

一套龙门架投资100万元，由于龙门架由贝蕾片拼制而成，在工程结束后，可以拆卸用于类似工程或者做钢便桥使用，即使按照旧材折算约50万元，实际成本50万元左右。

若采用在闸室内安装塔吊，因为宽度较大，需安装2台，投资近200万元，且很难实现内外侧整片钢模板的支立。

如果采用在闸室墙体外侧利用吊机支立模板，因基础差，采用搅拌桩固结，闸室长度230 m，两侧共460 m，基础处理需投资260万元，按照租赁50 t吊机2台，工期5个月，月租5万元/台，机械租赁费用需50万，还要考虑模板支立加固斜撑等总计成本300多万元。

从以上情况分析来看，龙门架工艺至少可节约成本150万元以上。

10 结语

本文结合善后河枢纽工程的施工实践，对船闸主体龙门架工艺施工进行了探讨，为今后类似的施工积累了经验。但对这样的工艺，施工中尚存在许多技术问题有待研究，例如龙门架的可拆装性、适用周转次数以及新技术、新材料的应用等，还需要进一步的研究。