特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工工藝要點(diǎn)探究

摘 ?要：本文以澧河渡槽施工為例，對特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)行綜合性論述，首先明確具體的施工條件，其次論述具體施工條件和步驟，最后明確施工工藝要點(diǎn)。旨在于通過此次研究分析，為施工工作提供全新思路，從而最大限度地發(fā)揮工程的整體價(jià)值。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆梁板式渡槽;預(yù)應(yīng)力張拉;真空灌漿;施工工藝要點(diǎn)

中圖分類號：TV523 ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）02-0000-00

0引言

南水北調(diào)中線工程一期總干渠澧河渡槽，位于河南省平頂山市葉縣常村鄉(xiāng)坡里與店劉之間的澧河上，是南水北調(diào)中線總干渠跨越澧河的大型河渠交叉建筑物。工程區(qū)北東距葉縣城關(guān)約20km。渡槽槽身為雙線雙槽矩形槽，共14跨，兩個(gè)邊跨為30m跨徑，其余12跨為40m跨徑;單槽凈寬10.0m，雙線渡槽全寬頂寬26.6m，底寬26.7m。渡槽槽身采用常規(guī)的現(xiàn)澆施工方法。是現(xiàn)階段國內(nèi)已建和在建的單體槽深過流流量最大的預(yù)應(yīng)力渡槽之一，整個(gè)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和施工技術(shù)難度極高。鑒于該工程設(shè)計(jì)流量和跨徑非常大，跨數(shù)相對較少，在使用現(xiàn)澆施工方法時(shí)需要明確眾多技術(shù)細(xì)節(jié)，本筆者對此展開論述。

1工程概況

南水北調(diào)中線一期干線工程為Ⅰ等工程，輸水建筑物為1級建筑物。澧河渡槽為輸水工程的一部分，其主要建筑物為1級，次要建筑物為3級。其中澧河渡槽槽身段、連接段、過渡段、進(jìn)出口閘室段和退水閘閘室段等主要建筑物級別為1級建筑物。河道治導(dǎo)與防護(hù)工程等次要建筑物級別為3級建筑物。澧河渡槽設(shè)計(jì)流量為320m/s，加大流量為380m/s。

澧河渡槽順總干渠流向，自起點(diǎn)至終點(diǎn)，依次為退水閘室段、進(jìn)口漸變段、進(jìn)口閘室段、進(jìn)口過渡段、槽身段、出口連接段、出口閘室段、出口漸變段、北岸明渠，右岸設(shè)退水閘1座，工程軸線總長860m，起點(diǎn)樁號209+270，坐標(biāo)為X=3710196.072m、Y=113513033.310m;終點(diǎn)樁號210+130，坐標(biāo)為X=3711034.024m、Y=113512839.822m。

從氣象條件上來看，澧河為淮河流域沙穎河的主要支流，發(fā)源于方城縣西北伏牛山區(qū)，自西向東流，在河口與干江河交匯。至空家郭附近入?yún)R沙穎河。澧河流域北鄰沙河，南毗唐白河、洪汝河，上游為雞冢、草坪暴雨中心區(qū)域，集水面積為2787km。澧河交叉斷面于以上流域內(nèi)，1958年以來共建小型水庫21座（總庫容為1060萬m），孤石灘大（二）型水庫1座。澧河交叉斷面以上集水面積364.7km，其中上游孤石灘水庫壩址控制面積為286km，占總面積的78.4%。整體氣候條件非常復(fù)雜，施工難度較大。

從地質(zhì)條件上來看，澧河右岸以低山殘丘為主，地形起伏較大;左岸為崗壟及河谷沖積平原，地勢平坦開闊。

右岸：孤山為一東北向呈扁圓形展布的基巖殘丘，地形高差約25m;南坡地形坡度7°～25°，以緩坡與崗壟相接;北坡地形坡度30°～50°，以高4～9m的陡崖與Ⅰ級階地相接。Ⅰ級階地寬260～420m，階面地形平坦，前緣以高2～3m的陡坎與漫灘及河床相接。

河床及漫灘：寬470～490m，主河床偏左岸，枯水期水面寬35～65m，流量較小，洪水期受上游孤石灘水庫泄水影響水位暴漲。瀕右岸為一條汊道，于軸線下游約300m匯入澧河主流。漫灘主要分布于支流與主河床之間，地形平坦。

左岸：Ⅰ級階地寬150～300m，地形較平坦，前緣以高0.5～1m的斜坡與漫灘相接，后緣以高1.3～1.8m的陡坎接河谷平原（Ⅱ級階地）。河谷平原地面高程121～125m，地形平坦開闊。

2特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工工藝要求

在澧河渡槽設(shè)計(jì)過程中，工作人員需要首先對其橋身進(jìn)行設(shè)計(jì)，所使用的預(yù)應(yīng)力主要有縱向預(yù)應(yīng)力、橫向預(yù)應(yīng)力以及豎向預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼絞線需要符合GB/T5223-2002、GB/T5224-2003和GB4463-85的規(guī)定，每批預(yù)應(yīng)力鋼絞線和鋼絲均應(yīng)有材質(zhì)成份的質(zhì)量證明書，承包人應(yīng)按監(jiān)理人的指示和GB/T5223-2002、GB/T5224-2003的規(guī)定，對預(yù)應(yīng)力鋼絞線和鋼絲抽樣進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，并應(yīng)將試驗(yàn)成果報(bào)送監(jiān)理人。

橫向預(yù)應(yīng)力中使用的鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)為16.3mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1950MPa，豎向預(yù)應(yīng)力中使用的鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)為35mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為830MPa。預(yù)應(yīng)力束孔道需要使用密度較大的聚乙烯材料。在預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)過程中，可以使用穿法施工對鋼絞線進(jìn)行操作，鋼筋工程施工時(shí)需要通過事先預(yù)留好的管道，將鋼絞線從中穿過，二者可以同步進(jìn)行，待工作人員將主梁和底部位置的鋼筋固定之后，在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b好波紋管，為了保障管道的暢通性，工作人員還需要在波紋管當(dāng)中安裝一個(gè)塑料管，塑料管的內(nèi)徑要小于保溫管，這種設(shè)計(jì)可以說是現(xiàn)階段預(yù)應(yīng)力施工最為合理的設(shè)計(jì)之一，一旦管道出現(xiàn)堵塞情況，施工人員可以第一時(shí)間進(jìn)行通管操作。

3特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工條件及步驟

3.1預(yù)應(yīng)力張拉的具體設(shè)計(jì)條件

在張拉工作開始之前，工作人員要將縱向預(yù)應(yīng)力和橫向預(yù)應(yīng)力與設(shè)計(jì)強(qiáng)度進(jìn)行綜合對比，槽深的實(shí)際強(qiáng)度要在85%以上，豎向預(yù)應(yīng)力要保持在90%以上。在施力過程中，工作人員要提前完成各種校驗(yàn)工作，對一些重點(diǎn)施工設(shè)備，例如油表、錨具、千斤頂以及鋼束等要重點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致檢查，將其精度范圍控制在±2%左右。同時(shí)工作人員在施工開始之前必須要進(jìn)行張拉實(shí)驗(yàn)測試，精確測量錨口和孔道的摩擦阻力數(shù)值，科學(xué)調(diào)整控制力的具體范圍。此外，工作人員要仔細(xì)檢查阻塞情況，一旦發(fā)現(xiàn)阻塞情況要在第一時(shí)間進(jìn)行處理，保證錨具與錨墊板之間不存在任何空隙、每一個(gè)部件之間的結(jié)合足夠緊密。

3.2預(yù)應(yīng)力張拉具體操作

預(yù)應(yīng)力張拉的整體流程可以分為六個(gè)部分，按照先后順序分別為制束、穿束、預(yù)張拉、初張拉、終張拉以及錨具外鋼絞線的切割。在穿束工作中，施工人員待混凝土慢慢凝結(jié)之后，需要將塑料管從波紋管當(dāng)中取出，對波紋管進(jìn)行綜合性試驗(yàn)，保證孔道沒有受到其他物質(zhì)的阻塞。在確認(rèn)無誤之后，工作人員需要將鋼絞線從中穿過。在鋼絞線正式下料之前，工作人員需要對每一批鋼絞線和螺紋鋼進(jìn)行取樣檢測，對表面質(zhì)量進(jìn)行詳細(xì)檢查，避免出現(xiàn)直線偏差等質(zhì)量問題。之后進(jìn)行拉伸和彎曲試驗(yàn)，待檢測合格之后進(jìn)行下料加工。預(yù)應(yīng)力張拉要始終遵循同步和平行的原則，單次張拉至少要保持2根。如果鋼束比較靠墻，要率先進(jìn)行張拉，之后對靠近中墻底板和底部的鋼束進(jìn)行張拉，最后進(jìn)行橫向和豎向預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉，每一次張拉的過程都需要從底部開始。

從張拉施力的具體情況來看，縱向和橫向鋼絞線張拉變化情況為：0-10%單根預(yù)緊，0-10%整束張拉（量伸長量）→100%持整束張拉（量伸長量），持荷3min（錨固）。整個(gè)張拉過程的應(yīng)力增加速率要控制在100MPa/mm，張拉總控制應(yīng)力要保證在0.75f之下，約等于1395MPa;豎向螺紋筋張拉的力度變化范圍為：0→552KN（持荷5min，之后回油）→0→552KN（鎖定）。

4孔道壓漿

孔道壓漿一般在預(yù)應(yīng)力張拉后15天內(nèi)正式開始，采用真空壓漿工藝進(jìn)行操作，壓漿過程中要始終保證管道漿體的密實(shí)性，結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況，可以使用活塞式壓漿機(jī)，以常壓狀態(tài)連續(xù)進(jìn)行壓漿。在壓漿工作開始之前，工作人員要進(jìn)行如下準(zhǔn)備：首先是錨具的密封，工作人員需要使用環(huán)氧樹脂膠漿或者棉花和水泥漿混合來堵住錨具外面的空襲，防止因冒漿而丟失灌閃壓力，然后工作人員需要使用壓力水對孔道進(jìn)行清洗，徹底清除孔道內(nèi)的粉渣等雜質(zhì)，使孔道始終維持暢通，并保持一定的濕度。在上述工作完成之后即可開始水泥漿的拌制，按照每次壓漿量的差異，拌制一定量的水泥漿存儲在儲漿桶當(dāng)中，將水泥漿自調(diào)制到壓漿間隔時(shí)間40min以內(nèi)，全過程始終不停止攪拌。

壓漿工作按照孔道由上而下的順序進(jìn)行，實(shí)時(shí)控制壓漿的速度，保持勻速狀態(tài)，中途不可停止。同時(shí)工作人員還要將所有最高點(diǎn)的排氣孔逐一打開和關(guān)閉，保證孔道當(dāng)中排氣始終暢通。在壓漿時(shí)，要保持一端壓漿，另一端抽真空，帶出漿口氣沫完全排出并流出水泥漿，且稠度和壓漿稠度保持一致時(shí)，繼續(xù)保持10秒壓漿狀態(tài)后對出漿口進(jìn)行封閉處理。這時(shí)壓漿端的壓力在0.5MPa左右，最后保持10秒壓漿狀態(tài)后對壓漿口進(jìn)行封閉處理。

5封錨處理

待壓漿工作全部完成之后，工作人員需要將錨頭徹底清洗干凈，之后安裝錨具板保護(hù)罩裝置，針對于淺埋式張拉端，也就是橫向和縱向的預(yù)應(yīng)力鋼束，工作人員需要在封錨工作開始之前復(fù)原面層鋼筋，并澆筑II期同等級混凝土。

6特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工工藝要點(diǎn)分析

6.1孔道成型流程控制分析

孔道成型流程控制的主要目的是為提升孔道預(yù)埋的施工質(zhì)量，確保預(yù)應(yīng)力孔道始終保持暢通，為后續(xù)施工工作提供大量的便利。主要控制工作包含以下四個(gè)方面：（1）波紋管的定位和加固。為了避免預(yù)應(yīng)力鋼束位置出現(xiàn)偏差，進(jìn)而給結(jié)構(gòu)受力帶來影響。工作人員在波紋管安裝時(shí)必須要保證定位的準(zhǔn)確性，通過鋼筋網(wǎng)對其進(jìn)行固定。如果管道安裝過程中與普通鋼筋產(chǎn)生干擾現(xiàn)象的話，工作人員要首先保證管道的安裝位置正確，如果豎向波紋管和橫向波紋管之間產(chǎn)生矛盾的話，要確保豎向波紋管相對豎墻的邊緣距離不變，并局部進(jìn)行調(diào)整，在定位完成之后通過鋼筋網(wǎng)進(jìn)行加固處理。（2）澆筑前期檢查。砼澆筑工作開始之前，工作人員要對波紋管的連接管和連接頭進(jìn)行細(xì)致化檢查，保證連接的密實(shí)程度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，避免脫落或進(jìn)漿現(xiàn)象造成孔道的進(jìn)漿堵塞。（3）澆筑保護(hù)措施。在澆筑過程中切忌直接對波紋管下料，振搗過程中不能沖擊預(yù)留孔道和錨具，防止波紋管和錨具周邊出現(xiàn)漏振的現(xiàn)象。（4）澆筑后期保護(hù)措施。在豎墻施工縫鑿毛過程中，工作人員要重點(diǎn)加強(qiáng)對預(yù)埋波紋管的保護(hù)，避免波紋管出現(xiàn)破損現(xiàn)象，防止豎墻澆筑過程中進(jìn)漿導(dǎo)致孔道的堵塞。

6.2預(yù)應(yīng)力張拉和灌漿控制分析

預(yù)應(yīng)力張拉和灌漿控制要點(diǎn)主要有以下六個(gè)方面：

（1）在孔道壓漿結(jié)束之后，工作人員要重點(diǎn)保護(hù)吸漿管道，保證其在1天內(nèi)不會出現(xiàn)振動(dòng)情況，對于上好的水泥漿也要進(jìn)行充分保護(hù)，避免出現(xiàn)楔子松動(dòng)等情況，避免未充分凝固的水泥漿遭到破壞。

（2）工作人員在固定錨的過程中，需要維持控制力的平穩(wěn)程度，保留好尾部位置的鋼絞線，并進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)性監(jiān)控，明確記錄其回縮情況。

（3）在張拉操作時(shí)，工作人員還要詳細(xì)記錄錨具的變形情況，同時(shí)記錄鋼材的回縮值，標(biāo)準(zhǔn)范圍要控制在6mm之內(nèi)，如果超過既定標(biāo)準(zhǔn)范圍，針對于變形較為嚴(yán)重的錨具要第一時(shí)間進(jìn)行更換，張拉工作也要重新進(jìn)行。

（4）為保障張拉工作的合理性，工作人員要借助于伸長值和應(yīng)力兩個(gè)條件對其進(jìn)行控制。伸長值要在理論范圍內(nèi)，通過油表對應(yīng)力進(jìn)行有效控制。

（5）在張拉實(shí)際控制工作中，針對于每一次的張拉數(shù)目要進(jìn)行針對性的設(shè)計(jì)，保證其始終在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，單次至少保持為1根，與鋼絲總量的對比不能超過總數(shù)的1%，如果發(fā)現(xiàn)存在超出現(xiàn)象，要及時(shí)進(jìn)行更換。如果受到施工條件制約無法更換，就需要對其他鋼束的數(shù)量進(jìn)行合理控制?？偠灾?，張拉力的極限不能超過千斤頂?shù)臉O限范圍。

（6）張拉過程要按照既定的順序進(jìn)行，每一個(gè)階段的張拉要具備對稱性，避免偏移過大出現(xiàn)側(cè)彎現(xiàn)象。

（7）鋼絞線分區(qū)。按照鋼絞線的布置和張拉的基本要求將鋼絞線按縱橫豎進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)如下：

1）縱向鋼絞線分為縱1和縱2兩個(gè)區(qū)。縱1由頂部4束、腹板8束和底板靠兩側(cè)對稱的5束組成，共22束組成?？v2由底板中部的11束鋼絞線組成。

2）豎向鋼絞線分為豎1和豎2兩個(gè)區(qū)。豎1由渡槽兩端的各36束組成，豎2由其它豎向鋼束組成。

3）橫向鋼絞線分為橫1和橫2兩個(gè)區(qū)。橫1由渡槽兩端底板上下兩排各36束組成，橫2由其它橫向鋼束組成。

（8）張拉具體順序。張拉順序采用縱向（0.5s，s為鋼絞線張拉控制應(yīng)力）→橫→豎→縱（1.03s）的張拉工序，即先將所有縱向鋼絞線的張拉至0.5s，再張拉橫向鋼絞線，再豎向鋼鉸線，最后將縱向鋼絞線張拉至1.03s。具體步驟為：

將所有縱向鋼絞線張拉至0.5s（縱1、縱2）→張拉底板橫向兩側(cè)靠近端頭的18根鋼絞線至0.5s（橫1）→將底板剩余中間橫向鋼絞線張拉至1.03s（橫2）→將底板橫向兩側(cè)靠近端頭的18根鋼絞線至1.03s（橫1）→張拉腹板豎向鋼絞線，先將兩側(cè)腹板靠近端頭的18根豎向鋼絞線張拉至0.5s（豎1）→將中間剩余的豎向鋼絞線張拉至1.03s（豎2）→最后將兩側(cè)腹板靠近端頭的18根豎向鋼絞線張拉至1.03s（豎1）→將底板兩側(cè)靠近腹板的5根底部縱向鋼絞線、腹板縱向鋼絞線、頂板縱向鋼絞線張拉至1.03s（縱1）→將底板中間的11根縱向鋼絞線張拉至1.03s（縱2）。

（9）灌漿過程中應(yīng)采用水泥標(biāo)號不低于425普通硅酸鹽水泥配制的水泥漿液，對空隙大的孔道，采用砂漿灌注。水泥漿及砂漿強(qiáng)度不應(yīng)小于20N/mm。水灰比為0.4左右，漿液攪拌后3h泌水率應(yīng)控制在2%，最大不得大于3%，當(dāng)需增加孔道灌漿密實(shí)性時(shí)，水泥漿中可摻入對預(yù)應(yīng)力筋無腐蝕作用的外加劑。

此外，在預(yù)應(yīng)力筋制作和安裝過程中，施工人員需要根據(jù)施工圖紙的規(guī)定或監(jiān)理人的指示進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的制作和安裝。預(yù)應(yīng)力筋的下料長度應(yīng)按施工圖紙的要求進(jìn)行，應(yīng)采用砂輪鋸或切斷機(jī)切斷，不得使用電弧切割。成束預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用穿束網(wǎng)套穿束，穿束前應(yīng)逐根理順，捆扎成束，避免紊亂。預(yù)應(yīng)力筋的制作和安裝應(yīng)符合GB50204-2002的相關(guān)規(guī)定。

7總結(jié)

綜上所述，特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工的規(guī)模較大，施工難度非常高，對施工工作人員和技術(shù)人員的具體操作的要求也非常高。鑒于這種情況，相關(guān)工作人員要從整體和細(xì)節(jié)層面同時(shí)出發(fā)，對施工全流程進(jìn)行精細(xì)化把控，將施工過程中的不良影響因素降至最低，在保證質(zhì)量的前提下按時(shí)完成施工工作。

參考文獻(xiàn)

[1]吳文富.特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工工藝要點(diǎn)[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014（33）：154.

[2]陳康榮，姜克寒.特大跨現(xiàn)澆梁板式渡槽槽身預(yù)應(yīng)力施工工藝要點(diǎn)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（36）：1.

[3]牛曙東，王章勝.賈河大跨徑預(yù)應(yīng)力梁式渡槽分次澆筑施工技術(shù)[J].安徽建筑， 2016（2）：45-47.

[4]蘇城峰.鄂北水資源配置工程（方寨—王坡段）渡槽槽身三向預(yù)應(yīng)力施工工藝[J].廣東水利水電，2019，277（03）：73-76.

收稿日期：2019-05-08

作者簡介：王杰生（1972—），男，湖南懷化人，本科，高級工程師，從事水利工程、市政水環(huán)境施工和工程管理方面。

Discussion ?on the ?Key Points of Prestressed ?Construction ?Technology for ?Extra Large span ?Cast-in-situ ?Beam ?Plate ?Aqueduct ?Body

WANG Jiesheng

（China Water Resources and Hydropower Eighth Engineering Bureau Co.， Ltd.， Changsha Hunan ?410000）

Abstract： Taking the construction of the Luohe aqueduct as an example， this article comprehensively discusses the prestressed construction of the super-span cast-in-situ beam-slab aqueduct body. First， the specific construction conditions are clarified， then the specific construction conditions and steps are discussed， and finally the main points of the construction technology are clarified. The purpose is to provide new ideas for construction work through this research and analysis， so as to maximize the overall value of the project.

Keywords： cast-in-place beam aqueduct; prestressed tensioning; vacuum grouting; main points of construction technology