牛曙東，王章勝

（1.安徽建工集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230001；2.安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

賈河大跨徑預(yù)應(yīng)力梁式渡槽分次澆筑施工技術(shù)

牛曙東1，王章勝2

（1.安徽建工集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230001；2.安徽水利開發(fā)股份有限公司，安徽 蚌埠 233000）

大跨徑預(yù)應(yīng)力梁式渡槽槽身采用分次澆筑施工工藝不僅可以保證施工質(zhì)量，而且可以降低項(xiàng)目施工成本投入和施工難度等。文章結(jié)合賈河大跨徑預(yù)應(yīng)力梁式渡槽施工，從槽身分次澆筑模板體系設(shè)計(jì)、支架施工、混凝土澆筑等流程，總結(jié)了預(yù)應(yīng)力梁式渡槽分次現(xiàn)澆施工的關(guān)鍵施工技術(shù)，可供同類型渡槽施工借鑒。

預(yù)應(yīng)力；梁式渡槽；分次澆筑；施工技術(shù)

1 工程概況

南水北調(diào)工程的賈河梁式渡槽全長480m，渡槽工程由進(jìn)口段、槽身段、出口段組成，槽身段全長200m，共五跨雙槽5m×40m，單槽自重3200t，其單體重量和跨度目前是國內(nèi)乃至亞洲最大的渡槽。結(jié)構(gòu)形式為雙幅預(yù)應(yīng)力開口箱梁矩形槽（圖 1），槽口尺寸為13.0m×7.755m（寬×高）。槽身段邊墻厚2.5m，底板厚度2.5m，槽體高支座斷面為8.93m，槽身段采用C50混凝土，抗?jié)B等級(jí)W6，抗凍等級(jí)F150，兩槽間內(nèi)壁間距5.0m，渡槽全頂寬 35m，全底寬 36m。過水設(shè)計(jì)流量330m3/s，加大流量400m3/s。賈河渡槽下部采用墩柱結(jié)構(gòu)，共12個(gè)承臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，每個(gè)承臺(tái)下設(shè)8根灌注樁。

圖1 賈河渡槽立體效果圖（單幅單跨）

2 施工流程

經(jīng)過對(duì)賈河渡槽槽體結(jié)構(gòu)的分析，賈河渡槽單體跨徑和體量較大，整體現(xiàn)澆不但工程量大，而且混凝土澆筑質(zhì)量難以控制。為了降低項(xiàng)目前期施工成本的投入和施工難度，計(jì)劃采用底板與側(cè)墻分次澆筑施工方法，該施工方法存在施工縫滲水等質(zhì)量隱患，可以通過在施工縫處增設(shè)止水、防裂網(wǎng)等措施消除分次澆筑帶來的質(zhì)量隱患［1］。綜合分析后，本項(xiàng)目渡槽槽體采用大面積模板，分兩次澆筑的施工方案完全可以保證施工質(zhì)量。

賈河預(yù)應(yīng)力梁式渡槽施工順序?yàn)閺牡谝豢缰恋谖蹇缫来问┕?，其中每跨之中的一幅要比另一幅滯后，以便先施工的那一幅外模有足夠的作業(yè)面。施工工序流程：施工準(zhǔn)備→支架基礎(chǔ)處理→支架體系拼裝→支架預(yù)壓、設(shè)置預(yù)拱度→底模及一次外模模板安裝→鋼筋綁扎及波紋管固定→一次內(nèi)模安裝→澆筑槽身一次混凝土→一次脫?！螡仓０灏惭b→澆筑二次混凝土→脫模→預(yù)應(yīng)力筋張拉→壓漿→拆底模模及落架→轉(zhuǎn)入下一段槽身施工。

3 模板體系設(shè)計(jì)

3.1 槽體施工支架體系

根據(jù)渡槽槽身設(shè)計(jì)截面形狀和尺寸、荷載情況及現(xiàn)場施工條件，采取枯水期明渠導(dǎo)流、圍堰內(nèi)滿堂支架施工。

3.1.1 滿堂支架地基及基礎(chǔ)

采用水泥混凝土硬化基礎(chǔ)。渡槽槽身下部為砂卵石河床，全年大部時(shí)間河床裸露，根據(jù)地勘資料，渡槽槽處砂卵石地基承載力 210kPa，經(jīng)過整平碾壓處理后澆筑素混凝土墊層。

3.1.2 滿堂支架

支架體系采用規(guī)格型號(hào)為φ48mm×δ3.25mm碗扣式鋼管支架。經(jīng)受力計(jì)算，支架設(shè)計(jì)為立桿間距：槽壁下方間距雙向600mm，中部底板雙向900mm，雙方渡槽外側(cè)設(shè)一排立桿雙向間距 900mm；立桿底部設(shè)可調(diào)底座，上端設(shè) U形頂托；水平橫桿之間的間距為1200mm；并按規(guī)范要求搭設(shè)水平和豎向剪刀撐增強(qiáng)架體的穩(wěn)定性［2］。

3.1.3 分配梁

在支架立桿頂設(shè)置橫向、縱向分配梁。橫向分配梁采用20#工字鋼設(shè)置在立桿頂托上部，在中部底板處分配間距為900mm，槽壁處間距為600mm。為了保證渡槽底板外觀質(zhì)量，縱向分配梁采用雙12#槽鋼，縱梁分配間距為槽壁及倒角部分為@300mm，其他部位為@900mm。

3.2 第一次澆筑模板體系

渡槽第一次澆筑槽體底板，底板與槽壁分次澆筑的施工縫及模板體系設(shè)計(jì)見圖2。槽底板的模板組成有外模、內(nèi)膜、底模及端模，采用端包側(cè)的模版包夾方式，除底模外其他模板厚度為均為 4mm，邊肋和芯料均采用扁鋼，背楞采用方鋼；底模設(shè)計(jì)時(shí)盡量采用68系列9015組合鋼模板，利于轉(zhuǎn)場和搬運(yùn)。由于渡槽防滲要求的特殊性，底板模板不設(shè)貫穿性對(duì)拉螺桿，側(cè)模采用水平縱向間距800mm錐形套對(duì)拉止水φ16mm螺桿加固。

圖2 第一次澆筑模板體系結(jié)構(gòu)布置（橫向）示意圖

在渡槽內(nèi)模模板上增設(shè)有軌道，可安裝振搗整平機(jī)，對(duì)渡槽槽身底板頂面進(jìn)行混凝土振搗和整平。為了保證混凝土外觀質(zhì)量及脫模方便，在渡槽張拉槽口及裝飾塊模板設(shè)有脫模斜度。

3.3 第二次澆筑模板體系

渡槽第二次澆筑部位為底板以上槽壁，其模板由內(nèi)模、外模和上部端模組成，厚度為 4mm，采用端包側(cè)的包夾方式（見圖 3）。邊肋采用 60mm×8mm扁鋼，芯料采用規(guī)格為60mm×40mm×4mm的方鋼，豎楞、背楞分別采用雙8#、雙12#槽鋼，在槽內(nèi)設(shè)滿堂支架。

圖3 第二次澆筑模板體系橫向剖面示意圖

4 施工操作要點(diǎn)

4.1 支架地基處理

搭立支架前將砂卵石河床上浮土及雜物清除，用挖掘機(jī)將河床下挖約70cm，后填筑75cm厚砂卵石墊層，分 3層填筑碾壓。為了便于排水，填筑時(shí)做成0.5‰的雙向橫坡，推土機(jī)推平碾壓，碾壓范圍順橋向?yàn)椴凵硪豢绲拈L度，橫橋向?yàn)橹Ъ艽怪蓖队胺秶賰蛇吀骷訉?3.0m。碾壓平整之后，在砂卵石墊層上再澆筑厚度為 25cm、寬度為支架垂直投影范圍每邊加寬0.5m的C20素混凝土（圖4）。經(jīng)處理后的地基承載力達(dá)到 300kPa（通過彎沉試驗(yàn)檢測）以上，承載力滿足驗(yàn)算要求。

圖4 滿堂支架地基處理方案圖

4.2 支架平臺(tái)的搭設(shè)

支架平臺(tái)采用碗扣式滿堂支架，經(jīng)計(jì)算，槽壁范圍的支架立桿縱橫向間距均為600mm ，槽壁外側(cè)的支架立桿縱、橫向間距均為 900mm，橫桿步距均為120cm。支架底座支架落在混凝土地坪上，支架上部首先在頂托內(nèi)橫向鋪設(shè)Ⅰ20的工字鋼作為橫向分配梁，工字鋼之上再縱向鋪設(shè)雙12#槽鋼作縱向分配梁，調(diào)節(jié)支撐可調(diào)托，以滿足設(shè)計(jì)高程的要求。

4.3 支架預(yù)壓

槽身混凝土澆筑時(shí)支架會(huì)在槽體和模板自重、施工荷載影響下產(chǎn)生地基及支架的變形，出于施工安全性考慮，需對(duì)支架安裝完成后進(jìn)行逐跨預(yù)壓。每個(gè)槽身支架獨(dú)立作為一個(gè)作業(yè)面，宜進(jìn)行分級(jí)對(duì)稱加載預(yù)壓。支架及底模鋪設(shè)完成并全面檢查后，分別在支架底部和頂部設(shè)置沉降觀測點(diǎn)用于支架預(yù)壓過程的觀測。考慮到槽身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（槽壁很高），對(duì)槽壁位置采用了噸包鐵礦石堆載，槽壁以外位置采用噸包黃砂堆載，以降低堆載體的高度，確保堆載安全。堆載物的布置模擬混凝土渡槽施工階段的重量分布，分別按基準(zhǔn)載荷的60%、80%、100%、110%對(duì)支架進(jìn)行分級(jí)加載試驗(yàn)（卸載時(shí)按逆次序分級(jí)卸載），測量各測點(diǎn)的標(biāo)高值（下沉或反彈）。

4.4 設(shè)置預(yù)拱度

待支架預(yù)壓沉降穩(wěn)定卸載后，根據(jù)實(shí)測的支架彈性變形和槽底設(shè)計(jì)的預(yù)拱度調(diào)整支架頂托高度以達(dá)到合理的預(yù)拱度［3］。

4.5 模板的制作與安裝

模板采用專項(xiàng)設(shè)計(jì)的定型鋼模，人工與吊車相配合進(jìn)行安裝。安裝模板時(shí)先安裝下底模，綁扎完底板、槽壁鋼筋并完成預(yù)應(yīng)力筋穿束后再安裝側(cè)模，最后安裝端模與橡膠止水。

4.6 鋼筋綁扎及波紋管固定

槽體鋼筋在鋼筋加工場下料加工成型，運(yùn)至槽位處現(xiàn)場進(jìn)行綁扎或焊接。鋼筋的安裝應(yīng)與混凝土的澆筑程序和模板的安裝順序配合進(jìn)行。鋼筋接頭按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求施工，盡量設(shè)置在內(nèi)力較小處，保證接頭質(zhì)量。采用高強(qiáng)度專用墊塊，按梅花形布設(shè)，確保鋼筋保護(hù)層厚度。

普通鋼筋綁扎成骨架后，采用“井字形”定位鋼筋固定安裝波紋管，波紋管保證埋置平順，端部預(yù)埋鋼墊板與孔道中心線垂直。

在波紋管的每孔最高處設(shè)排氣孔，排氣孔與波紋管的連接處用膠帶密封，防止混凝土澆筑時(shí)灰漿流入。同時(shí)為保證排氣孔的通暢，安裝時(shí)應(yīng)在排氣管內(nèi)插一根稍細(xì)一點(diǎn)的鐵絲或強(qiáng)度好的鋼絲繩，待混凝土澆筑完且有一定強(qiáng)度時(shí)，用人工抽出。

4.7 混凝土的澆筑

考慮槽身混凝土嚴(yán)格的防滲要求，混凝土澆筑過程要確保連續(xù)澆筑，在施工組織中要專人檢查模板、固定螺栓和支撐有無松動(dòng)變形情況及混凝土供應(yīng)的調(diào)度。槽身混凝土澆筑分層如圖5所示，每層厚度為≦50cm，底板部分每層分成混凝土方量大致相當(dāng)?shù)?塊，采取臺(tái)階式澆筑法澆筑。澆筑方向：從槽身一端向另一端依次推進(jìn)［4］?；炷恋恼駬v在槽壁部位采用模板外掛附著式振搗器振搗，其他部位采用插入式振搗棒。

4.8 預(yù)應(yīng)力筋張拉與孔道壓漿

在槽身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，三向預(yù)應(yīng)力筋的張拉順序依次為縱向、橫向和豎向預(yù)應(yīng)力。張拉施工前需做好張拉平臺(tái)、鋼絞線穿束、清理錨墊板及波紋管內(nèi)雜物等準(zhǔn)備工作，然后安裝工具錨、千斤頂、工作錨進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、記錄測量數(shù)據(jù)，張拉結(jié)束后檢查斷絲、滑絲情況，檢查無異常情況后宜在48h內(nèi)進(jìn)行孔道壓漿。

孔道在壓漿前應(yīng)進(jìn)行清潔處理并使孔壁保持濕潤，壓漿時(shí)應(yīng)使孔道的另一端和排氣孔排出相同稠度的水泥漿為后穩(wěn)壓3～5min結(jié)束［3］。

4.9 拆（移）模及落架

模板、支架的拆除遵循后支先拆、先支后拆的原則，側(cè)模和端模拆除在預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前進(jìn)行，可提前為槽身預(yù)應(yīng)力張拉做好準(zhǔn)備。支架、底模在槽身建立預(yù)應(yīng)力后方可拆除，在橫向同時(shí)、縱向?qū)ΨQ均衡卸落，拆除順序從每跨中間部分向支座方向依次循環(huán)卸落。

圖5 槽身混凝土澆筑分層示意圖

5 結(jié) 語

賈河渡槽為國內(nèi)單體跨徑最大的渡槽，通過對(duì)槽體結(jié)構(gòu)的分析，改進(jìn)了傳統(tǒng)一次性澆筑的施工工藝，采用了大模板，槽體底板與側(cè)墻分次澆筑，在施工縫處增設(shè)止水、防裂網(wǎng)等一系列措施，消除分次澆筑帶來的施工縫滲水等質(zhì)量隱患。經(jīng)實(shí)踐證明，改進(jìn)后的渡槽槽體澆筑方案，降低了項(xiàng)目施工成本投入和施工難度，并且完全保證了施工質(zhì)量，提高了施工效率。

［1］夏富州，王長德，等.大流量預(yù)應(yīng)力渡槽設(shè)計(jì)和施工技術(shù)研究［J］.南水北調(diào)與水利科技，2009，（6）：20-25.

［2］JGT 166-2008，建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］JTG/T F50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［4］張軍.南水北調(diào)大型渡槽現(xiàn)澆施工技術(shù)［J］.城市建設(shè)理論研究，2012（18）.

TV672+.3

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1007-7359（2016）02-0045-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.02.016

牛曙東（1963-），男，高級(jí)工程師，主要從事工程施工管理工作。