雙洎河特大型現(xiàn)澆混凝土渡槽施工技術(shù)

胡艷軍

（中國(guó)水利水電第四工程局有限公司南水北調(diào)項(xiàng)目部，河南新鄭 451150）

南水北調(diào)工程是緩解我國(guó)北方水資源短缺、加速華北、西北地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大戰(zhàn)略性工程［1］。南水北調(diào)工程設(shè)計(jì)為西線、中線和東線3條調(diào)水線路，分別從長(zhǎng)江上、中、下游調(diào)水［3］;中線工程最主要的輸水區(qū)和受水區(qū)分別位于湖北省和河南?。?］。施工過(guò)程中，主要通過(guò)建造跨越山谷和江河的渡槽，將水從供水區(qū)成功引至受水區(qū)。近年來(lái)興建的水利工程、引水工程大量地使用各種各樣的渡槽:如鋼筋混凝土渡槽、各種輕型結(jié)構(gòu)渡槽、大跨度拱式渡槽等［4］。

雙洎河渡槽為南水北調(diào)中線16個(gè)控制性工程項(xiàng)目之一;雙洎河渡槽段工程位于河南省新鄭市境內(nèi)，總長(zhǎng)度1.849 4 km，其中渠道長(zhǎng)度0.772 4 km，建筑物長(zhǎng)度1.077 km;共有各類建筑物6座，其中河渠交叉1座、左岸排水1座、鐵路交叉1座、公路橋1座、節(jié)制閘1座、退水閘1座。雙洎河渡槽作為當(dāng)前世界采用移動(dòng)模架法施工一次現(xiàn)澆成型的第一大渡槽，在施工過(guò)程中遇到的難題也是最多的。針對(duì)雙洎河特大型渡槽施工特點(diǎn)和難題，對(duì)特大型渡槽施工技術(shù)展開(kāi)研究，以達(dá)到渡槽優(yōu)質(zhì)和快速施工目的。

1 渡槽施工特點(diǎn)

（1）雙洎河渡槽為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土，跨徑30 m，單槽底寬16.55 m、高8.9 m，渡槽底板厚65 cm、邊墻厚60 cm、中墻厚75 cm，具有跨度大、體積大、結(jié)構(gòu)薄的特點(diǎn)［5］。渡槽橫斷面如圖1所示。

（2）渡槽實(shí)物斷面如圖2所示。渡槽采用C50F200W8高性能混凝土施工，最大骨料粒徑25 mm，具有混凝土級(jí)配小、強(qiáng)度等級(jí)高的特點(diǎn)。

圖1 一聯(lián)渡槽橫斷面圖Fig.1 Cross section of aqueduct

圖2 渡槽實(shí)物斷面圖Fig.2 The profile of aqueduct

（3）渡槽工程使用的水泥細(xì)度小、比表面積大，相應(yīng)的需水量比較大，具有混凝土溫控防裂難度大的特點(diǎn)［6］。

（4）單槽工程量大，鋼筋總重163.65 t，鋼絞線55.36 t（569束），混凝土982.16 m3。

（5）為使渡槽混凝土表面（尤其是過(guò)流面）光潔、無(wú)氣泡，內(nèi)部密實(shí)，不僅要求混凝土具有很好的和易性，對(duì)混凝土施工工藝提出了更高的技術(shù)要求。

（6）三向預(yù)應(yīng)力施工:渡槽預(yù)應(yīng)力錨索孔道569個(gè)，其中:縱向63束，橫向128束，豎向378束。預(yù)應(yīng)力工程是確保渡槽工程質(zhì)量和渡槽能否安全運(yùn)行的關(guān)鍵。

（7）渡槽設(shè)計(jì)流量305 m3/s，加大流量365 m3/s，對(duì)混凝土內(nèi)部密實(shí)和抗?jié)B要求高。

（8）渡槽施工工序多，快速施工組織管理要求嚴(yán)格。地面可用征地范圍小，施工干擾大。

2 渡槽施工難點(diǎn)

（1）混凝土養(yǎng)護(hù)。槽身混凝土采用移動(dòng)模架法一次現(xiàn)澆成型，在預(yù)應(yīng)力張拉完成前模架模板無(wú)法打開(kāi)，除槽內(nèi)底板外其它部位混凝土無(wú)法及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

（2）槽身混凝土級(jí)配小、強(qiáng)度等級(jí)高，膠凝材料用量大，混凝土溫控、防裂技術(shù)難度大。

（3）雙洎河渡槽是南水北調(diào)中線16個(gè)控制性工程項(xiàng)目之一，亦是南水北調(diào)中線最后一個(gè)開(kāi)工建設(shè)的項(xiàng)目，工期十分緊張。

（4）渡槽槽體高度8.9 m，槽內(nèi)底板兩側(cè)為2.0 m長(zhǎng)倒角，槽身采用坍落度為18～22 mm的I級(jí)配泵送混凝土一次澆筑完成，混凝土外觀質(zhì)量控制難度大。

（5）渡槽施工工序繁多，且單槽工程量大，單槽施工進(jìn)度達(dá)1跨/月，施工強(qiáng)度高，快速施工組織管理難度大。

（6）雙洎河渡槽設(shè)計(jì)為兩聯(lián)四槽，一聯(lián)單跨渡槽總重約2 500 t，屬特大型渡槽。雙洎河渡槽為當(dāng)前采用移動(dòng)模架法施工一次原位現(xiàn)澆成型的世界第一大渡槽，前無(wú)施工經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。

3 模板選型與設(shè)計(jì)

雙洎河渡槽槽身模板主要包含兩部分:一是吊掛于移動(dòng)模架上的整體鋼模板，二是槽身端模及槽墩頂部的墩頂散模。移動(dòng)模架整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 移動(dòng)模架整機(jī)結(jié)構(gòu)圖Fig.3 The structure of movable formwork

（1）整體鋼模板。槽身內(nèi)、外側(cè)模板及底模板由面板與型鋼組焊制成，面板厚6～8 mm。外側(cè)模板吊掛于移動(dòng)模架外肋上，與外肋組成整體，內(nèi)側(cè)模板吊掛于移動(dòng)模架內(nèi)梁系統(tǒng)上，底模板安裝與底模橫梁上。槽身內(nèi)、外側(cè)模板及底模板固定在移動(dòng)模架上，隨移動(dòng)模架過(guò)孔，無(wú)需拆裝，模板由液壓油缸精準(zhǔn)定位。槽身內(nèi)、外側(cè)模板及底模板除內(nèi)側(cè)模板在墻體頂部和底部轉(zhuǎn)角處設(shè)計(jì)鉸接部位及底模板中縫外，其它部位不設(shè)縱縫，僅設(shè)橫縫。整體無(wú)縱縫大塊鋼模板對(duì)提高混凝土外觀質(zhì)量具有關(guān)鍵性作用。

（2）端頭模板及墩頂散模。端模為渡槽的封端模板，分塊制作，為定型鋼模板，每塊端模重200 kg左右，便于人工拆除與安裝。因移動(dòng)模架底模整體鋼模板無(wú)法延伸至墩帽頂部，故每跨渡槽施工時(shí)需安拆一部分墩頂模板，墩頂模板采用木模板拼裝。

4 新型脫模劑研究與應(yīng)用

槽身混凝土外觀質(zhì)量的好壞，關(guān)鍵取決于槽身模板處理、混凝土控制等工序。因此，鋼模板在混凝土澆筑前必須經(jīng)過(guò)清洗、打磨拋光、干燥、涂刷脫模劑、保養(yǎng)等工序處理，雙洎河渡槽單槽規(guī)模大，涂刷脫模劑、保養(yǎng)等工序需要時(shí)間較長(zhǎng)。經(jīng)認(rèn)真研究、反復(fù)試驗(yàn)，調(diào)配出一種“長(zhǎng)效模板脫模劑”，該脫模劑性能優(yōu)越，為新一代環(huán)保型產(chǎn)品。

長(zhǎng)效模板脫模劑為單組份聚氨脂產(chǎn)品，經(jīng)涂裝后，涂層不僅有良好的脫模性，而且還具有良好的耐堿性、耐熱性、耐磨性及優(yōu)良的附著力，該產(chǎn)品可重復(fù)脫模3～4次，使用方便，自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)。

5 槽身體型控制

（1）模板加固。槽身底模板以中墻順?biāo)鬏S線為界分左右兩塊，移動(dòng)模架過(guò)孔后兩塊底模板旋轉(zhuǎn)閉合，采用精軋螺紋鋼連接兩底模橫梁，同時(shí)采用高強(qiáng)螺栓連接底模板，控制側(cè)模底口及底模板橫向位移。底模中縫處混凝土荷載較大，在該處設(shè)置吊桿將底模中縫吊掛于外梁中間聯(lián)系梁上，形成底模中縫拉桿，控制底模板豎向位移。側(cè)模外肋與底模橫梁鉸接。

左右側(cè)模板外肋在槽頂處采用精軋螺紋鋼連接，減少外肋變形，控制模板位移。側(cè)模外肋及底模橫梁及模板所承受的混凝土側(cè)壓力和豎向應(yīng)力均經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證，外肋及橫梁和模板強(qiáng)度及剛度滿足受力要求［7］。

（2）模架預(yù)壓。移動(dòng)模架安裝完成后，模架各構(gòu)件間存在一定的間隙，同時(shí)模架構(gòu)件均有一定的非彈性變形和彈性變形量，因此，在混凝土澆筑前需采取預(yù)壓措施消除構(gòu)件間間隙和模架的非彈性變形，并測(cè)量出彈性變形量。根據(jù)測(cè)量出的彈性變形量，在混凝土澆筑前對(duì)模板進(jìn)行預(yù)拱，保證槽身澆筑體型滿足設(shè)計(jì)要求。移動(dòng)模架僅需在安裝完成后投入使用前進(jìn)行一次預(yù)壓即可，后續(xù)跨渡槽澆筑時(shí)僅需根據(jù)模架彈性變形量調(diào)整模板預(yù)拱度和模板測(cè)量即可保證槽身體型［8］。

6 施工交通布置

雙洎河渡槽共20跨，每跨施工時(shí)均需在相應(yīng)槽墩位置設(shè)置垂直交通，同時(shí)，渡槽為兩聯(lián)同時(shí)施工，為保證兩聯(lián)渡槽間施工資源互補(bǔ)，尚需在兩聯(lián)渡槽間設(shè)置水平交通。另受征地范圍限制，渡槽兩側(cè)可用施工用地范圍較小，地面交通合理布置是減少施工干擾、交通干擾的重要因素。因渡槽跨數(shù)多、用地范圍小，對(duì)渡槽施工交通專門進(jìn)行了研究，最終設(shè)計(jì)采用了可快速安拆、可周轉(zhuǎn)使用的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)梯和環(huán)形地面交通布置。

根據(jù)垂直交通特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用可方便拆裝的鋼轉(zhuǎn)梯作為渡槽施工垂直交通，鋼轉(zhuǎn)梯每標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸:3.6 m×1.8 m×3.4 m（長(zhǎng)×寬×高），節(jié)間采用螺栓連接。槽間交通采用槽鋼和鋼筋焊接，上鋪鋼板網(wǎng)，方便兩聯(lián)渡槽間資源互調(diào)。

地面交通采用環(huán)形交通布置，即在渡槽兩側(cè)和槽間布置交通道路，環(huán)形交通可加大車流量，因車輛無(wú)需轉(zhuǎn)彎即可使出現(xiàn)場(chǎng)，可最大程度的減少地面交通干擾和車輛使用效率。

7 結(jié)束語(yǔ)

雙洎河特大型渡槽施工關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用不僅可以解決雙洎河渡槽工程施工中的難題，而且也是對(duì)工程設(shè)計(jì)理論的驗(yàn)證，對(duì)渡槽安全運(yùn)行非常關(guān)鍵和重要。同時(shí)形成的成果可為后續(xù)國(guó)內(nèi)外修建的其它特大型渡槽設(shè)計(jì)和施工提供大量有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)，更好地推動(dòng)我國(guó)水利事業(yè)的發(fā)展，尤其是特大型渡槽設(shè)計(jì)和建設(shè)水平，以達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的目的。

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