王 興 亮， 徐 云

(中國水利水電第十工程局有限公司, 四川 成都 610072)

預應力U型薄殼渡槽槽身施工質(zhì)量控制

王 興 亮， 徐 云

(中國水利水電第十工程局有限公司, 四川 成都 610072)

以都江堰灌區(qū)毗河供水一期工程施工第六分部易家壩渡槽為例，對預應力U型薄殼渡槽的內(nèi)?？垢?、槽身澆筑外觀質(zhì)量及預應力張拉進行了分析并對易發(fā)問題提出了解決措施，介紹了預應力U型薄殼渡槽施工技術要點。

抗浮；槽身外觀；預應力；施工質(zhì)量；控制；毗河供水一期工程

1 概 述

毗河供水一期工程書永分干渠易家壩渡槽全長399 m，共計25跨梁式槽身，其中23#槽身橫跨319國道段，槽身結(jié)構(gòu)為C40W6F100預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚30 cm，槽身順槽向、橫槽向均設有預應力鋼束，預應力槽身長度為30 m，槽身跨徑為29.15 m。預應力鋼束采用抗拉強度標準值fptk=1 860 MPa、公稱直徑d=15.2 cm的低松弛高強度鋼絞線。槽身順向設置12組鋼筋束，橫向設置73組鋼筋束(圖1)。

圖1 槽身鋼束布置圖

2 預應力槽身施工的難點

該工程雙向預應力U型薄殼渡槽施工具有以下幾個方面的難點：

(1)混凝土浮力大，U型槽身結(jié)構(gòu)使得澆筑期間流態(tài)混凝土對槽身內(nèi)模產(chǎn)生巨大浮力，易導致內(nèi)模起浮，影響結(jié)構(gòu)尺寸及過水面高程。

(2)澆筑外觀質(zhì)量難控制，U型槽身結(jié)構(gòu)反弧段處振搗困難，導致槽身內(nèi)壁易出現(xiàn)麻面；混凝土氣泡難排出，混凝土配筋率大于0.2 t/m3，因而需采用坍落度約18～20 cm、流動性、和易性良好的混凝土。但采用高坍落度混凝土導致泌水較多、反弧段泌水難排出，從而使槽身內(nèi)壁易出現(xiàn)水紋。

(3)預應力鋼束施工要求高。一般預應力混凝土的作用是限制混凝土受拉區(qū)的裂縫寬度，而渡槽混凝土因過水需要，需保證槽身無裂縫，因而要求波紋管準確定位并精確控制張拉力。

3 主要施工工藝

因該跨槽身橫穿國道，最終采用的是鋼管柱+貝雷梁與盤扣式腳手架組合支架體系跨國道，項目部結(jié)合現(xiàn)場實際情況實施的預應力槽身總體施工流程為：公路交通防護設施施工→槽身模板支架搭設→支座安裝→外模安裝→外層鋼筋制安、波紋管、預應力鋼筋束安裝→內(nèi)模安裝→混凝土澆筑及養(yǎng)護→油表、千斤頂配套標定→預應力鋼筋束張拉→孔道壓漿填充→鋼絞線切割、C40微膨脹混凝土封錨→止水、護欄等完善。

4 主要技術措施

(1)為解決內(nèi)模起浮問題，技術人員首先分析了渡槽內(nèi)模受到浮力的成因?；炷翝仓r，渡槽過水面為空腔，因混凝土具有流動性，相當于內(nèi)模侵入流體內(nèi)，排開了過水面部分的混凝土，從而使得混凝土對內(nèi)側(cè)底模及反弧段模板有向上的壓力。但由于混凝土不是全流態(tài)且混凝土內(nèi)部黏結(jié)力能抵抗部分浮力，同時，隨著混凝土水化反應的進行，混凝土逐漸從半塑態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。綜合以上三個原因分析得知：混凝土的浮力小于通過阿基米德原理計算得到的浮力。通過分析得知，渡槽內(nèi)模中的最大浮力約為按混凝土為純液態(tài)下計算的1/3。

針對內(nèi)模起浮，通常采用兩種方案予以處理：一種是在內(nèi)模頂部安裝橫向工字鋼后施加配重以平衡浮力；另一種方案是在內(nèi)模上安裝立桿并在槽頂安裝雙拼I20工字鋼作為抗浮壓杠，然后將壓杠與外模立柱通過螺栓連接，混凝土浮力通過立桿傳遞至壓杠，再從壓杠傳遞至外模立柱。筆者對兩種方案進行了比較后得知：兩種方案均能有效控制內(nèi)模起浮。但由于第一種方案下的配重塊需求重量較大，造成施工不便，而且大大增加了支架體系的負荷，不利于支架安全；第二種方案則相對方便、經(jīng)濟、安全。通過分析比較，最終決定采用第二種方案作為抗浮措施(圖2)。

圖2 模板抗浮體系示意圖

(2)為提高渡槽內(nèi)壁的外觀質(zhì)量，減少槽身內(nèi)壁麻面、氣泡、水紋的發(fā)生，根據(jù)類似工程經(jīng)驗，采用以下措施能有效提高槽身內(nèi)壁的外觀質(zhì)量：

①改善混凝土的配合比。采用一級配混凝土，石子粒徑不大于20 mm；采用0.03%的AH-1型引氣劑摻量以確?？箖瞿途眯圆⒏纳苹炷亮鲃有裕龤鈩搅科邔е禄炷翚馀莞?，不利于混凝土外觀質(zhì)量；引氣劑摻量偏小將導致抗凍性能不達標，因此，可根據(jù)設計抗凍要求通過試驗得到最佳引氣劑摻量；采用高性能減水劑以確?；炷撂涠燃氨Ｌ畷r間，在保證混凝土強度、抗?jié)B、抗凍等條件下適當減小水膠比，以增加混凝土在高配筋率槽身中的流動性并減少混凝土泌水。

②改善振搗方式。采用插入式振動棒+附著式振動器相配合，附著式振動器功率選擇為2 kW，外模反弧段間距2 m布置附著式振動器，外模左右兩側(cè)交錯布置。附著式振動器開啟時間對振搗效果影響顯著，振搗器開啟時間過長將因過振翻砂，并因振搗期間混凝土流動性顯著增強而導致混凝土對內(nèi)模浮力急劇增加造成抗浮體系負荷增加，嚴重時將危及抗浮體系的安全；振搗器開啟時間過短將導致漏振、振搗不密實。根據(jù)理論分析與實踐經(jīng)驗得到U型渡槽槽身澆筑附著式振動器開啟方式為：邊下料邊振搗，短時間(一次開啟時間約20 s)、多頻次開啟振動器，避免多個振動器同時開啟，應逐個開啟振動器。

③改善澆筑方式。采用起重機吊裝料斗的方式進行澆筑，以方便控制澆筑速度。澆筑時，采用平倉法，從中間向兩側(cè)均勻卸料，同時振搗，確?；炷敛辉谝粋€位置堆積過多。

④改善模板排氣及泌水情況。在內(nèi)模上開啟排氣孔，排氣孔直徑為3～5 mm，間距30 cm，振搗時產(chǎn)生的氣泡能夠從排氣孔排出并排出混凝土泌水。

(3)為確保預應力施工質(zhì)量，需準確控制張拉力，并采用張拉力與伸長值雙控指標驗證張拉結(jié)果是否合格，即當張拉力達到設計值時需驗證實際伸長值與理論伸長值偏差應在±6%以內(nèi)，否則應停止張拉并分析產(chǎn)生的原因。

根據(jù)千斤頂油壓表讀數(shù)與標準荷載關系得到分級張拉時油壓表讀數(shù)從而控制每一級張拉下的鋼束應力。按照設計要求，N1～N8鋼束控制張拉力為1 093.7 kN，N9～N12、N橫鋼束控制張拉力為546.8 kN，張拉時采用千斤頂1、千斤頂2對N1～N8進行整體兩端張拉，采用千斤頂3、千斤頂4對N9～N12、N橫進行單根兩端張拉，將系數(shù)代入荷載-讀數(shù)關系曲線，得到分級張拉時每一級荷載下油壓表讀數(shù)，通過準確控制油壓表壓力控制張拉力。張拉時按同步、對稱、同時雙向張拉的原則進行，鋼絞線理論伸長值復核計算公式為：

代入相關數(shù)值進行計算得到：

縱向鋼束兩端伸長值之和為198 mm；

橫向鋼束兩端伸長值之和為42 mm。

實際伸長值:

ΔL=ΔL1+ΔL2

式中 ΔL為鋼絞線兩端實際伸長值之和；ΔL1為從初始應力至最終應力之間的兩端實測伸長值之和；ΔL2為初應力下的推算伸長值，預張拉10%，縱向鋼束ΔL2=20 mm，橫向鋼束ΔL2=4 mm。

根據(jù)以上計算結(jié)果，每一組鋼束張拉至控制張拉力后，將實際伸長值與理論伸長值進行比較，當誤差在規(guī)定范圍內(nèi)時張拉合格，當誤差大于規(guī)定范圍時應停止張拉并分析其產(chǎn)生的原因。

5 結(jié) 語

預應力渡槽施工是引水工程中管控的重點和難點。筆者通過對先進經(jīng)驗進行總結(jié)、對易發(fā)問題進行定性分析、對鋼束張拉控制進行定量計算，提出了改善工程質(zhì)量的措施，為今后遇到類似工程時提高管控能力、確保工程質(zhì)量提供了一定的保障。該工程中的成功經(jīng)驗表明：采用文中方案進行預應力渡槽施工，能夠取得較好的效果,可為同類型工程施工提供參考。

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2017-06-10

王興亮(1986-)，男，四川儀隴人，工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作；

徐 云(1993-)，男，湖北黃岡人，助理工程師，從事水利水電工程施工技術與管理工作.

(責任編輯李燕輝)