某水利工程高墩大跨度預(yù)應(yīng)力渡槽工藝及其應(yīng)用

孟慶雨

一、工程概況

某渡槽工程屬于大型輸水建筑物，渡槽槽身是相互獨(dú)立的三槽預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土矩形槽結(jié)構(gòu)，單跨為30m，一共九跨，槽身長(zhǎng)為270m。單槽內(nèi)空的高和寬為6.4m×7.0m，I等工程等別，主要建筑物1級(jí)，次要建筑物3級(jí)。渡槽流量設(shè)計(jì)為220m3/s，加大流量設(shè)置為240m3/s，設(shè)計(jì)渡槽水深為5.642m，加大水深設(shè)置為6.052m，縱坡設(shè)計(jì)為1/4200。由進(jìn)出口漸變段、檢修閥段和連續(xù)段、槽深段構(gòu)成。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.總體布置

渡槽在總體布置的過(guò)程中要充分考慮槽址區(qū)地形、水文、地質(zhì)及河道斷面等多種因素與施工經(jīng)濟(jì)性、可行性、美觀、安全性及運(yùn)行管理等，在布置過(guò)程中要注意：

其一，連續(xù)渡槽跨徑為120～200m，并且輸水流量為15～30m3/s時(shí)，結(jié)構(gòu)自重所出現(xiàn)的彎矩占據(jù)總彎矩的60%～80%，承載力消耗自重比較大。基于經(jīng)濟(jì)、合理、安全原則，主梁斷面在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求簡(jiǎn)潔、輕型，從而能夠降低工程量和造價(jià)。

其二，因?yàn)樗奢d比較大，從而導(dǎo)致主梁斷面比連續(xù)剛構(gòu)橋要大，具有較大的剛度，并且溫度變化和混凝土收縮徐變導(dǎo)致的次內(nèi)力也比較大。所以梁、墩固結(jié)總長(zhǎng)度不能夠過(guò)大。

其三，渡槽為超靜定結(jié)構(gòu)，要保證基礎(chǔ)承載能力，并且重視風(fēng)荷載對(duì)于樁基設(shè)計(jì)的影響。

其四，因?yàn)橹髁簞偠缺容^大，基于滿足穩(wěn)定的需求，要求槽墩具備良好柔性，從而能夠具備良好的擺動(dòng)體支撐體系。所以，在百米之內(nèi)槽墩中使用雙肢薄壁空心墩。槽墩高度不能夠太低，不然會(huì)提高抗推剛度，降低柔度。

2.渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

渡槽使用3×21m的跨簡(jiǎn)支雙向預(yù)應(yīng)力墻式雙矩形并聯(lián)槽的結(jié)構(gòu)，縱向兩道邊墻和一道中墻使用后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，為了保證施工結(jié)構(gòu)，墻身使用預(yù)制吊裝，渡槽底板和拉桿將側(cè)墻作為承重支架吊模后澆。

（1）上部結(jié)構(gòu)

渡槽包括兩槽過(guò)水，過(guò)水?dāng)嗝娴膶挾葹?×7.5m，底板橫向跨度比較大，為了能夠降低結(jié)構(gòu)的重量，渡槽底板使用肋板結(jié)構(gòu)。底板的厚度為0.2m，板下肋條的高度為0.55m，寬度為0.6m，每隔2.0m就設(shè)置一道。肋板使用后張橫向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，從而使底板限裂問(wèn)題得到解決。側(cè)墻屬于主受力構(gòu)件，不僅要承擔(dān)通過(guò)底板所傳遞的縱向荷載，還要承受橫向水壓力及溫度等荷載，縱向配筋使用1860級(jí)鋼絞線。其次，以邊墻及中墻受力荷載的不同分配，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)量鋼絞線的設(shè)置。在邊墻外側(cè)每隔2m的地方設(shè)置一道鋼筋混凝土豎向加勁肋，寬度為0.6m，高度為0.25m。因?yàn)槎刹鄣乃姹容^低，只是對(duì)普通鋼筋進(jìn)行配置，從而承擔(dān)橫向彎矩及縱向抗剪作用。橫向?yàn)檫厜斉c中墻頂每隔2m設(shè)置鋼筋混凝土拉桿，將檢修便道設(shè)置到邊墻中，外部設(shè)置欄桿。圖1為渡槽跨中橫斷面的結(jié)構(gòu)。

（2）下部結(jié)構(gòu)

因?yàn)槎刹巯碌鼗了试S承載力比較低，渡槽基礎(chǔ)使用鉆孔灌注樁，樁徑設(shè)置為1.2m，樁頂設(shè)置為鋼筋混泥土承臺(tái)支撐槽墩和槽臺(tái)。因?yàn)榈叵滤畬?duì)于混凝土具備弱腐蝕性，尤其是在水位變動(dòng)的區(qū)域中，要求使基礎(chǔ)混凝土抗腐蝕性、抗凍融性、抗?jié)B性得到提高。將外加劑添加到混凝土施工的過(guò)程中，承臺(tái)混凝土和樁都利用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。為了降低地震負(fù)載對(duì)于上部渡槽結(jié)構(gòu)影響，渡槽使用工廠定型板式橡膠支座，并且使用抗寒性的天然橡膠進(jìn)行制作。

三、預(yù)應(yīng)力張拉

1.施工材料和設(shè)備

工程中使用標(biāo)準(zhǔn)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線及預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋，渡槽槽深底板、墻身的縱向、橫向用預(yù)應(yīng)力鋼絞線進(jìn)行布置，預(yù)應(yīng)力鋼絞線直徑15.2mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度設(shè)置為1860MPa，彈性模量為1.95×105MPa。一根鋼絞線最小的破斷力在259kN以上，屈服負(fù)荷在220kN以上，伸長(zhǎng)率在3.5%以上。渡槽槽身墻身豎向使用精軋螺紋鋼進(jìn)行布置，預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼使用PSB 930MPa級(jí)32螺紋鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度設(shè)置為1860MPa，屈服強(qiáng)度設(shè)置為930MPa，彈性模量為2.0×105MPa。

圖1 渡槽跨中橫斷面的結(jié)構(gòu)圖

2.選擇錨具

工程中所使用的錨具及夾片都應(yīng)該滿足相關(guān)性能需求，并且還要能夠滿足工程設(shè)計(jì)需求。工程中錨具有扁錨、群錨和螺紋鋼筋錨具三種類型，群錨及扁錨由錨墊板、錨板、螺旋筋及夾片構(gòu)成，螺紋鋼筋錨具由墊片、錨具及螺旋筋構(gòu)成。

四、波紋管安裝

1.安裝波紋管

綁扎底網(wǎng)鋼筋和側(cè)向鋼筋之后才能夠安裝波紋管。在安裝過(guò)程中，要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的每個(gè)孔道坐標(biāo)，通過(guò)模板控制斷面和矢高，測(cè)量坐標(biāo)尺寸量誤差要在±5mm范圍內(nèi)，波紋管使用定位筋在附近鋼筋中固定，并且對(duì)其左右位置進(jìn)行控制。焊接附近筋和定位筋，并且焊接波紋管中定位環(huán)和定位筋，由專人隨時(shí)使用凈水冷卻焊接，避免高溫灼傷到波紋管，并且避免波紋管位置移動(dòng)。波紋管接頭使用專用的接頭，在搭接的地方使用密封膠帶進(jìn)行纏緊。波紋管安裝后，以設(shè)計(jì)需求檢查位置和曲線，從而保證波紋管的固定。

2.排氣孔和灌漿孔

其一，對(duì)一端張拉水平預(yù)應(yīng)力孔道，使用15mm高壓塑料管通過(guò)固定端錨墊板預(yù)留孔口引出，使其成為排氣孔；利用15mm鋼管通過(guò)張拉端錨墊板預(yù)留孔，使其成為灌漿孔。

其二，對(duì)一端張拉豎向預(yù)應(yīng)力孔道，利用15mm高壓塑料管，利用張拉端錨板預(yù)留孔進(jìn)行引出，將其作為排氣孔；通過(guò)固定端錨墊板預(yù)留孔口進(jìn)行引出，使其作為灌漿孔。

其三，對(duì)兩端張拉部分預(yù)應(yīng)力孔道，為了方便施工，在一端錨墊板預(yù)留孔中使用15mm鋼管引出，使其成為灌漿孔，另外一端為排氣孔。

其四，要求排氣管通到預(yù)應(yīng)力混凝土表面，并且外漏超過(guò)300mm，外端編號(hào)利用膠布進(jìn)行粘結(jié)，排氣管和波紋管中間使用密封膠布進(jìn)行纏繞，利用絲扣連接錨墊板及灌漿管。

五、結(jié)語(yǔ)

高墩大跨度預(yù)應(yīng)力渡槽施工技術(shù)成熟，建設(shè)速度快，安全可靠，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。在具體施工中，應(yīng)重視總體布置和渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理選擇施工材料和設(shè)備，做好預(yù)應(yīng)力張拉和波紋管安裝工作，確保工程安全完工。目前，該工程高墩大跨度預(yù)應(yīng)力渡槽已順利完工并投入使用，滿足實(shí)際使用需求，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用■