南水北調(diào)大型渡槽現(xiàn)澆施工技術(shù)

【摘要】南水北調(diào)中線干線漕河渡槽是目前國內(nèi)已建成的最大規(guī)模的三向預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆架空渡槽，根據(jù)中線干線工程規(guī)劃，在建大型渡槽還有多座。本文以漕河渡槽為例，著重介紹渡槽現(xiàn)澆法施工技術(shù)，可供同類工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】：三向預(yù)應(yīng)力大型渡槽；整體澆筑；施工技術(shù)

Abstract: The Caohe River aqueduct in the main line of the central line of South-North Water Transfer is the domestic largest three-dimension prestressing cast-in-situ elevated aqueduct that has been built at present.According to the planning of main line project in the central line, there are many large aqueducts to be constructed. Taking the Caohe River aqueduct as an example, this paper introduces the construction technology of cast-in-situ aqueduct on focus, providing reference for similar projects.

Key words: largest three-dimension prestressing aqueduct；overall pouring；construction technology

渡槽是調(diào)水工程中較常見的大型水工建筑物，其下部結(jié)構(gòu)多為鋼筋混凝土板式基礎(chǔ)、孔樁排架基礎(chǔ)或重力空心墩基礎(chǔ)。槽身支承結(jié)構(gòu)有肋拱，板梁式等型式，槽殼斷面有矩形、U型、施工方法根據(jù)渡槽的型式，尺寸、構(gòu)件重量、吊裝設(shè)備、地形和自然條件，施工隊(duì)伍素質(zhì)以及施工進(jìn)度等條件而定，一般多采用預(yù)制吊裝與現(xiàn)澆結(jié)合或整體現(xiàn)澆法施工。本文著重介紹南水北調(diào)中線干線大流量、大噸位渡槽整體現(xiàn)澆法施工技術(shù)。

工程概述

南水北調(diào)中線工程全長1273km，年調(diào)水規(guī)模130億m3。漕河渡槽是中線干線京石段應(yīng)急供水工程的重要組成部分，是應(yīng)急段的工期控制性工程。該渡槽為30m跨三聯(lián)槽多側(cè)墻連續(xù)簡支三維預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)，單跨自重約3400t，設(shè)計(jì)流量為125m3/s，加大流量為150m3/s，總長1230m。槽身底縱坡1/3900，下部結(jié)構(gòu)為空心重力墩，基礎(chǔ)為樁基或明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)。

2、渡槽基礎(chǔ)工程施工

2.1孔樁基礎(chǔ)施工

渡槽下部大部分為鉆孔端承樁基礎(chǔ)，每個(gè)端承樁下設(shè)12根￠150㎝鉆孔樁，要求樁端入弱風(fēng)化巖石50㎝。其單樁設(shè)計(jì)承載力≥13000KN。

采用沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，泥漿護(hù)壁，抽筒換漿清孔，吊車安放鋼筋籠，

直升導(dǎo)管法灌注水下混凝土成樁。

灌注樁施工程序及工藝流程詳見圖2-1。

2.2 擴(kuò)大基礎(chǔ)開挖

由于地質(zhì)原因，部分基礎(chǔ)采用明挖，明挖基礎(chǔ)開挖深度為18～23.5m。采用從上至下分層開挖，按設(shè)計(jì)要求放坡。當(dāng)基礎(chǔ)開挖建基面滿足設(shè)計(jì)要求后，經(jīng)驗(yàn)收合格，及時(shí)澆灌薄層混凝土封閉，再按施工程序澆筑混凝土板基和墩身。

3、渡槽槽墩施工

3.1、墩身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

墩身高度11.3～16.0m，墩身外坡比為20：1的空心重力墩。壁厚100cm，內(nèi)隔墻厚70cm，墩兩端為半圓結(jié)構(gòu)。內(nèi)腔空間狹小。

3.2、墩身施工工藝

依據(jù)空心重力墩結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行分層施工。

對承臺與墩身的交接面，做好施工縫處理。鑿成毛面并清洗干凈無積水。承臺上預(yù)先埋設(shè)φ28鋼筋樁，用于腳手架及模板加固。腳手架搭設(shè)完畢后開始進(jìn)行鋼筋綁扎及模板施工，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收后澆筑混凝土。

空心重力墩內(nèi)外墩頭模板均采用定型圓弧模板，外部用鋼模，內(nèi)部用木模。直線段外部采用定型大鋼模板，內(nèi)面及隔墻采用P3015的普通鋼模。外部模板用φ14螺栓聯(lián)接，拉條扁鋼過縫固定。鋼筋集中加工后運(yùn)到現(xiàn)場綁扎。高倉位采用溜筒分層對稱下料，人工振搗，控制澆筑速度和振搗質(zhì)量。

4、槽殼施工

4.1 排架施工

4.1.1槽身支撐系統(tǒng)方案的選定

漕河渡槽槽身底部距地面高度在15～18m之間，單跨槽身空載重量約3500t，工程開工之初，進(jìn)行了活動(dòng)模架、鋼管支撐支撐、四管柱支撐、貝雷架支撐、門型架支撐、碗扣架支撐等多種支撐方案比較，選擇了目前技術(shù)比較成熟的滿堂扣件式鋼管支撐體系。

4.1.2槽身支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)渡槽結(jié)構(gòu)型式和施工荷載對支撐體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)依據(jù)為①《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001; ②《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2001; ③《建筑施工腳手架實(shí)用手冊》。

擬定的計(jì)算參數(shù)：搭設(shè)高度按18 m計(jì)算，連墻件按3步3跨設(shè)置，按同時(shí)作業(yè)層數(shù)N=1考慮。選用扣件式腳手架,材質(zhì)為Q235， A=4.89cm2、i=1.58cm、fc=180N/mm2

經(jīng)計(jì)算槽身扣件架布置為：

槽板底：柱距900(600)×1200 mm，步距600mm

次梁底：柱距350(300)×1200mm，步距600mm

主梁底：柱距350(300)×600mm，步距600mm

漕河渡槽首澆跨為試驗(yàn)跨（76#跨），采用扣件式支撐體系。在施工過程

中，由于桿件長、節(jié)點(diǎn)扣件多、間排距密、作業(yè)空間小，且一根桿件需多人組合才能完成，致使工效較低且密集區(qū)的扣件因桿件不斷升高、受力變化使原已緊固的扣件變松，留下了安全隱患。

經(jīng)過試驗(yàn)跨施工，對支撐體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化：因槽底板下支撐安全富余量較大，經(jīng)計(jì)算，將步距調(diào)整為1200mm；將扣件式支撐體系優(yōu)化為碗扣式支撐體系，有效地提高了支撐體系施工工效。

4.2、模板施工

渡槽槽身外部結(jié)構(gòu)尺寸為29.96×22×7.9m，單槽過流斷面6×5.4m，根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖以及現(xiàn)場施工環(huán)境和施工手段，槽身分兩層施工。槽身第一層采用55系列模板，散支散拼的方式，采用人力運(yùn)輸（主要考慮主梁、次梁、板不在同一平面上，且吊車無法拆立，只能靠人力完成）。主梁、次梁砼側(cè)壓力由對拉螺栓來承受，板壓力由下部承重支撐承受；主梁八字角部分的模板也采用55系列定型鋼模板，人力拆立，該部位模板主要解決精確定位和克服砼浮力的問題。邊主梁外側(cè)模板由25t汽車吊或50t履帶吊配合人工完成拆立。

槽身第二層采用186系列的大塊組合定型鋼模板，內(nèi)側(cè)模由運(yùn)輸臺車完成模板的縱向移動(dòng)和定位；邊主梁側(cè)模由50t履帶吊配合人工來完成拆立。多側(cè)墻砼

最大側(cè)壓力按50kN/m2考慮，由穿墻螺栓來承受；為保證渡槽施工進(jìn)度和墻體模板定位加固問題，三孔內(nèi)各配設(shè)1套運(yùn)模臺車。

鋼模運(yùn)輸臺車為穿行式結(jié)構(gòu)，與側(cè)面模板相分離，只是在鋼模定位、拆模及過跨運(yùn)輸時(shí)使用。臺車由脫模器進(jìn)行模板定位及脫模，外力牽引過跨。

外模根據(jù)外肋布置分節(jié)采用大型吊車配合人工進(jìn)行裝拆,對拉拉條固定。為確保拉條處不滲水，采用套筒螺桿，拆模后進(jìn)行內(nèi)外側(cè)封堵。

槽身封頭因過縫鋼筋及鋼絞線較多，采用木模板現(xiàn)場拼裝和加固。

4.3、槽殼混凝土澆筑

4.3.1槽身第一倉砼澆筑

砼標(biāo)號為C50W6F200，強(qiáng)制式攪拌站集中拌制供料，6m3攪拌運(yùn)輸車水平運(yùn)輸，混凝土泵送料入倉，下料時(shí)注意對稱同步，人工平倉振搗。

開泵前須對混凝土泵進(jìn)行徹底檢查，只有當(dāng)泵體、機(jī)件和泵管等一切正常后方可開泵。泵送前先用海棉球清洗管路，然后泵送適量清水，以濕潤管路、

料斗和混凝土缸，再泵送適量與混凝土同配合比的砂漿，在料斗中砂漿未完全泵完、料位于攪拌軸以上時(shí)，加入混凝土料開始泵送�；炷�土泵送盡量保持連續(xù)進(jìn)行，泵的料斗內(nèi)經(jīng)常保持足夠的混凝土，以防止吸入空氣形成阻塞。泵送過程中，如間歇時(shí)間超過45min或當(dāng)混凝土發(fā)生離析時(shí)，必須卸掉料斗內(nèi)的混凝土，立即用壓力水清除管內(nèi)殘余的混凝土。泵送開始時(shí)的速度要先慢后快，逐步加速，同時(shí)觀察混凝土泵的壓力和系統(tǒng)工作情況，待系統(tǒng)情況正常后，方可按正常速度進(jìn)行泵送�；炷�土澆筑完畢后，拆開水平管與垂直管結(jié)合處的管卡，將垂直管內(nèi)的混凝土料卸掉，然后再灌滿水，用卡球?qū)⒒炷�土缸和料斗沖洗干凈�；炷�土泵操作工必須經(jīng)培訓(xùn)合格后才能上崗操作。

根據(jù)結(jié)構(gòu)，下料布置3臺砼泵，每個(gè)槽孔1臺；泵管固定專人拆裝。泵管從槽身端部進(jìn)入作業(yè)面；泵送管末端，采用軟管出料。由于砼料為泵送,屬大流動(dòng)度砼,采用平倉法施工，下料從槽身的一端開始向另一端推進(jìn)布料；使用φ50長軟軸振搗器振搗，每層下料厚度50㎝以內(nèi)并控制澆筑速度。

4.3.2 第二層側(cè)壁砼澆筑

槽頂形成施工平臺，布置3臺砼泵下料；泵管從槽身端部進(jìn)入作業(yè)面；由于側(cè)墻高度為4.75 m，寬度0.6 m，長度28.86 m，下料澆筑從槽身一端向另一端平鋪推進(jìn)，在立面上按50㎝厚分層上升，每層需砼約11m3；φ50長軟軸振搗器振搗，控制澆筑速度。

槽身砼振搗時(shí)注意振搗器不能碰擊鋼絞線、波紋管，收倉后即時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)。為保證混凝土施工質(zhì)量，盡量減少混凝土表面氣泡，需采用二次復(fù)振，即在混凝土正常振搗15～30min后再進(jìn)行一次振搗，以排除混凝土內(nèi)的氣泡，保證混凝土表面光潔度。由于底板面積大，收面質(zhì)量要求高，可使用抹面機(jī)。施工過程中注意對施工縫的處理，防止沿施工縫滲漏。

4.4 槽身預(yù)應(yīng)力施工

漕河渡槽30m跨槽身預(yù)應(yīng)力為無粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。槽身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80％以后方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工。預(yù)應(yīng)力張拉采用分序分階段大循環(huán)同步對稱張拉。張拉過程中，采用張拉力和伸長值作為控制指標(biāo)。在預(yù)應(yīng)力張拉完成，鋼絞線張拉力、伸長值均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后及時(shí)對預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行灌漿，灌漿采用真空輔助灌漿。

4.5 槽身溫控

C50W6F200槽身高性能泵送混凝土，塌落度大，水泥用量大，水化熱大、混凝土早期強(qiáng)度高、墻體結(jié)構(gòu)又很薄，相對剛度小，因此需要特別降低早期混凝土內(nèi)外溫差和溫升幅度以及選擇合理的早期降溫速率和控制后期基礎(chǔ)溫差。應(yīng)盡量降低混凝土澆筑溫度。

具體溫控措施：砂石骨料料倉修建保溫棚，混凝土拌合水加冰，混凝土

模板外表面粘貼保溫泡沫板，對混凝土倉面搭設(shè)遮陽棚進(jìn)行保溫保濕；槽身在主梁、次梁、底板和墻體混凝土中布置循環(huán)冷卻水管，對槽身兩端頭進(jìn)行了擋風(fēng)處理。通過對槽身混凝土表面保溫、內(nèi)部通冷卻水管導(dǎo)熱降溫，結(jié)合混凝土澆筑溫度控制，現(xiàn)場澆筑質(zhì)量得到了有效的控制。