馮 松孫 鋒何 強(qiáng)

預(yù)應(yīng)力U型薄殼渡槽施工技術(shù)應(yīng)用

馮 松1孫 鋒1何 強(qiáng)2

一、工程概況

南水北調(diào)中線工程水源地為漢江中上游的丹江口水庫(kù)，主要向輸水沿線的河南、河北、北京、天津四省市的20多座大中城市提供生活和生產(chǎn)用水。中線輸水干渠全長(zhǎng)1277km，本文所引用渡槽為南水北調(diào)中線一期總干渠大型渡槽之一。渡槽槽身為相互獨(dú)立的3槽預(yù)應(yīng)力混凝土U形結(jié)構(gòu)，單跨40m，共18跨，單槽內(nèi)空尺寸7.23m×9.0m，槽壁厚0.35m，槽底厚1m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，抗?jié)B等級(jí)W8，抗凍等級(jí)F200，設(shè)計(jì)流量為350m3/s，加大流量為420m3/s，縱比降1∶2880。渡槽槽身總工程量為：混凝土3.25萬(wàn)m3，鋼筋5022t，鋼絞線 1944t。

二、模板工程

為解決跨河施工難題，并加快工程進(jìn)度，工程采用移動(dòng)式造槽機(jī)設(shè)備施工。

1.移動(dòng)式造槽機(jī)的組成

移動(dòng)式造槽機(jī)整套設(shè)備包括主梁系統(tǒng)、內(nèi)梁系統(tǒng)和過(guò)跨移位系統(tǒng)。其中主梁系統(tǒng)包括外模系統(tǒng)，外模系統(tǒng)通過(guò)挑梁對(duì)稱地吊掛在主梁的兩側(cè)，由液壓千斤頂控制模板的張合。待整跨渡槽澆筑完成后，利用過(guò)跨移位系統(tǒng)將活動(dòng)支架及模板向前牽引至下一跨上，并澆筑該跨渡槽，如此重復(fù)向前推移，逐跨澆筑，直到U型渡槽全部澆完。

2.移動(dòng)式造槽機(jī)的工作原理

造槽機(jī)的工作狀態(tài)為：外模系統(tǒng)主梁上的前支腿與槽墩上的支腿預(yù)埋件固接，將荷載傳遞到前方槽墩，后支腿與已澆筑渡槽槽頂預(yù)埋件固接，并通過(guò)內(nèi)梁后支腿將力傳遞到已澆筑好的渡槽后再傳遞到槽墩。造槽機(jī)過(guò)跨移位包括外模過(guò)跨移位和內(nèi)模過(guò)跨移位兩個(gè)過(guò)程。

三、鋼筋、鋼絞線工程

1.鋼筋、鋼絞線加工

針對(duì)槽身鋼筋弧度大，直徑粗特點(diǎn)，工程采用自制鋼筋模具彎制、套筒機(jī)械連接技術(shù)。首先將下料好的鋼筋進(jìn)行絲頭加工，加工好后立即帶上絲頭保護(hù)帽，接著放入自制鋼筋模具彎制成型。加工成型的鋼筋在使用之前，放置于鋼筋棚內(nèi)并用方木墊好。

鋼絞線下料在特制的放盤(pán)筐中進(jìn)行，防止鋼絞線彈出傷人和扭絞。散盤(pán)后的鋼絞線進(jìn)行外觀檢查，有粘結(jié)鋼絞線發(fā)現(xiàn)劈裂、重皮、小刺、折彎，無(wú)粘結(jié)鋼絞線發(fā)現(xiàn)護(hù)套破損等需進(jìn)行處理。鋼絞線下料采用砂輪切割機(jī)切割，在平整的水泥地面上進(jìn)行。下料后的鋼絞線采用方木墊高，并覆蓋保護(hù)。

2.鋼筋、鋼絞線（束）安裝

鋼筋、鋼絞線分布為里、外為普通鋼筋，中間為鋼絞線，共有三層，因此鋼筋、鋼絞線的安裝應(yīng)由外至里分層綁扎。鋼筋及鋼絞線（束）安裝順序?yàn)椋旱跹b槽身支座鋼筋；在槽身外模上測(cè)量放樣出鋼筋及鋼絞線的準(zhǔn)確位置；在外鋼模上綁扎槽身外層普通鋼筋；安裝鋼絞線的定位托架；安裝波紋管和縱、橫向鋼絞線束，并準(zhǔn)確定位；安裝內(nèi)層普通鋼筋；鋼筋、鋼絞線束的檢查和驗(yàn)收?？v向鋼絞線的定位網(wǎng)架間距不大于45cm，環(huán)向鋼絞線的曲線段定位鋼筋間距不大于30cm，直線段不大于50cm。澆筑前對(duì)波紋管和無(wú)粘結(jié)鋼絞線進(jìn)行一次細(xì)致檢查，如波紋管破損或無(wú)粘結(jié)鋼絞線護(hù)套破損應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。

四、混凝土工程

1.混凝土的配制

經(jīng)試驗(yàn)確定槽身混凝土的水膠比為0.28，混凝土材料用量（kg/m3）=水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石∶超塑化SP1減水劑∶PT-C1引氣劑∶UF500纖維素纖維=150∶429∶107∶736∶946∶5.36∶0.0214∶0.9，坍落度為180～220mm，擴(kuò)散度500～600mm，總堿含量2.31kg/m3。

2.混凝土澆筑

（1）混凝土工作窗的布置。全部布置在內(nèi)模上，在底板上開(kāi)兩排窗口，在澆筑時(shí)，底模打開(kāi)，混凝土直接入倉(cāng)，澆滿之后再關(guān)閉。反弧段開(kāi)有12排窗口，每排共18個(gè)孔。

（2）混凝土入倉(cāng)。采用2臺(tái)混凝土汽車(chē)泵按左右側(cè)、上下游對(duì)稱下料。底板采用打開(kāi)內(nèi)模直接下料，反弧段從造槽機(jī)預(yù)留的下料窗口下料，直線段從槽頂直接下料。

（3）混凝土振搗。支座和底板采用Φ70插入式軟軸振搗器振搗，圓弧段采用Φ70插入式軟軸振搗器并輔以附著式振搗器振搗，每臺(tái)造槽機(jī)配備附著式振搗器48個(gè)，振搗時(shí)間為30s，直線段和槽頂采用Φ70插入式軟軸振搗器振搗。

（4）混凝土養(yǎng)護(hù)。夏季混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻水管降低水化熱，內(nèi)外表面采用灑水和長(zhǎng)流水養(yǎng)護(hù)的方法養(yǎng)護(hù)；冬季槽身兩端采用保溫被擋風(fēng)，槽身內(nèi)部生煤爐加溫。

五、槽身預(yù)應(yīng)力施工

鋼絞線張拉前，千斤頂和油泵應(yīng)進(jìn)行配套標(biāo)定，千斤頂安裝位置應(yīng)與鋼絞線在同一軸線上，并與承壓板保持垂直?？v向和環(huán)向預(yù)應(yīng)力均采用分級(jí)加載法整體張拉?？v向預(yù)應(yīng)鋼絞線采用一端錨固。一端張拉，張拉端采用圓錨體系，固定端采用P型錨固體系，環(huán)向預(yù)應(yīng)力采用兩端張拉和扁錨體系，2臺(tái)設(shè)備張拉速度保持一致。張拉順序嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，采用持荷5min來(lái)消除應(yīng)力松弛，而不采用超張拉來(lái)彌補(bǔ)應(yīng)力松弛。

1.張拉時(shí)機(jī)

湍河渡槽工程施加預(yù)應(yīng)力必須同時(shí)滿足以下條件：

①混凝土齡期≥7d；

②槽身混凝土抗壓強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)值的80%。

夏季施工時(shí)強(qiáng)度易達(dá)到張拉要求，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制齡期；冬季施工時(shí)齡期夠，但強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，此時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制強(qiáng)度。由于養(yǎng)護(hù)條件的區(qū)別，強(qiáng)度參考值一般以現(xiàn)場(chǎng)混凝土回彈值或同條件養(yǎng)護(hù)試塊強(qiáng)度作為準(zhǔn)，而不以養(yǎng)護(hù)室試塊強(qiáng)度作為參考依據(jù)。

2.張拉順序

湍河渡槽工程采用后張法施工。槽身縱向采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線，單端張拉；環(huán)向采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線，兩端同步張拉。為保證槽身受力均勻，縱、環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用對(duì)稱張拉。

按先張拉端肋環(huán)向鋼絞線（共23束），再?gòu)埨v向鋼絞線（共40束），最后張拉漸變段至跨中區(qū)域環(huán)向鋼絞線（共218束）的順序進(jìn)行。鋼絞線張拉前先單根預(yù)緊再整束張拉，單根鋼絞線的預(yù)緊力為張拉控制應(yīng)力的10%?？v向鋼絞線張拉完畢，才能進(jìn)行造槽機(jī)外模拆除，所有預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉完畢造槽機(jī)才能移位過(guò)孔。

3.張拉工藝說(shuō)明

①鋼絞線的張拉實(shí)行雙控，以張拉應(yīng)力控制為主，以伸長(zhǎng)值進(jìn)行校核。每束預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉前先計(jì)算理論伸長(zhǎng)值和相應(yīng)的壓力表讀數(shù)，以此作為張拉施工的依據(jù)，每一束預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉時(shí)都應(yīng)做詳細(xì)的記錄。實(shí)際伸長(zhǎng)量應(yīng)不超過(guò)理論伸長(zhǎng)量的±6%，當(dāng)伸長(zhǎng)量超過(guò)±6%時(shí)應(yīng)查明原因；

②鋼絞線的張拉加載速率宜為100MPa/min；

③全槽斷絲、滑絲總數(shù)不超過(guò)鋼絲總數(shù)的0.5%，并不得位于槽體的同一側(cè)，且一束內(nèi)斷絲不得超過(guò)一絲；

④鋼絞線回縮量不大于6mm；

⑤錨固后夾片表面應(yīng)平整，同束夾片外露量差不超過(guò)1mm；

⑥作好張拉記錄和張拉過(guò)程中出現(xiàn)各種情況的原始記錄，終張拉后經(jīng)檢查并確認(rèn)全部合格后方可割絲；

⑦終張拉完24h后經(jīng)檢查人員確認(rèn)并測(cè)量槽體撓度合格后，即可進(jìn)行錨外鋼絞線切割。鋼絞線切割處距錨具30～35mm，采用砂輪機(jī)切割，防止對(duì)錨具造成損害。切割完成后用防水涂料對(duì)錨具進(jìn)行防銹處理。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)南水北調(diào)中線湍河渡槽工程，掌握了現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土U型薄殼的施工技術(shù)，熟悉了移動(dòng)式造槽機(jī)的工作原理。在兩年多的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，移動(dòng)式造槽機(jī)不僅加快了工程進(jìn)度，也解決了軟基及跨河施工的難題，既安全又能保證施工質(zhì)量，是今后在調(diào)水工程中值得推廣的渡槽專(zhuān)用施工設(shè)備

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