鄂北調(diào)水裝配式預(yù)應(yīng)力預(yù)制渡槽施工

李新明

摘要：鄂北調(diào)水孟樓渡槽槽身段分為164跨，每跨30m的單榀預(yù)制預(yù)應(yīng)力渡槽，重約1200t，采用裝配式技術(shù)完成線形輸水渡槽建設(shè)任務(wù)。槽身預(yù)制場劃分為鋼筋制安、混凝土澆筑、蒸養(yǎng)、預(yù)應(yīng)力張拉、移槽存放5個施工模塊區(qū)域;各模塊區(qū)域獨(dú)立平行作業(yè)，相互之間通過軌道連接，以流水線方式預(yù)制槽身。工程現(xiàn)場主要采用專用的提槽機(jī)、運(yùn)槽車、架槽機(jī)[2]三種主要裝備，完成渡槽場內(nèi)預(yù)制與轉(zhuǎn)存，長距離運(yùn)輸及架設(shè)。

Abstract： The body of Menglou aqueduct of water diversion project in North Hubei Province is divided into 164 spans. Each span of 30m is a prefabricated prestressed aqueduct with a weight of about 1200t. The fabricated technology is used to complete the construction of linear aqueduct. The tank body prefabrication yard is divided into five construction module areas， i.e. reinforcement fabrication and installation， concrete pouring， steam curing， prestressed tensioning， and tank transfer and storage; each module area operates independently and in parallel， and is connected with each other by track， and the tank body is prefabricated by assembly line. The project site is mainly equipped with three main equipment， namely， special lifting machine， transport vehicle and trestle machine， to complete the prefabrication， transfer and storage， long-distance transportation and erection in the aqueduct yard.

關(guān)鍵詞：裝配式;預(yù)應(yīng)力;預(yù)制;渡槽

Key words： assembly;prestress;prefabrication;aqueduct

中圖分類號：TV545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0143-02

0? 引言

湖北省鄂北地區(qū)水資源配置工程中的孟樓渡槽位于老河口市孟樓鎮(zhèn)境內(nèi)，全長4.99km，渡槽由進(jìn)口段、槽身段、出口段三部分組成。其中槽身段長4920m，每跨長30m，共164跨，為單槽矩形槽，采用了三面環(huán)肋矩形預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。單槽橫斷面尺寸：內(nèi)輪廓6.5m×5.0m（凈寬×凈高），外輪廓8.7m×7.1～6.6m，底板厚0.4m，邊墻厚度為0.5m，空槽重量約1200t。

湖北省鄂北水資源配置工程是國家重點(diǎn)推進(jìn)、優(yōu)先實(shí)施的172項(xiàng)全局性、戰(zhàn)略性節(jié)水供水重大水利工程。孟樓渡槽工程是鄂北水資源配置工程重要組成部分，是全線渡槽中結(jié)構(gòu)尺寸最大、線路最長、單跨重量超重的矩型預(yù)制渡槽。若采用現(xiàn)澆法實(shí)施長距離輸水渡槽[1]，無法按期完成建設(shè)目標(biāo)，且槽身現(xiàn)澆將臨時占壓沿線耕地造成土地資源浪費(fèi);如何安全、優(yōu)質(zhì)、按期、高效完成渡槽施工合同，是工程實(shí)施的重點(diǎn)。

1? 渡槽槽身預(yù)制

孟樓渡槽槽身具有斷面尺寸大、單榀結(jié)構(gòu)重的特點(diǎn)，需優(yōu)化施工工藝，使渡槽槽身混凝土施工實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、程序化。渡槽槽身在預(yù)制廠統(tǒng)一預(yù)制、養(yǎng)護(hù)、張拉，采用提槽機(jī)、運(yùn)槽臺車配合架槽機(jī)單向吊裝施工。

1.1 預(yù)制場布置

槽身預(yù)制按照工廠標(biāo)準(zhǔn)化流水線式作業(yè)，確保生產(chǎn)合格槽身。除拉桿梁外，單榀槽身一次澆筑完成。預(yù)制場按施工工序設(shè)置5個功能模塊區(qū)域，主要為：鋼筋加工區(qū)域、鋼筋安裝區(qū)域、制槽臺區(qū)域、吊具存放區(qū)域、存槽臺區(qū)域。場內(nèi)設(shè)鍋爐、龍門吊、制槽臺座、存槽臺座、預(yù)應(yīng)力加工與存放區(qū)、鋼筋加工區(qū)及鋼筋骨架安裝等生產(chǎn)設(shè)施。

根據(jù)總進(jìn)度計(jì)劃、場地范圍以及生產(chǎn)效率，布置30m鋼筋骨架臺座2座。制槽臺區(qū)域設(shè)置6座30m臺座，月生產(chǎn)能力平均8榀，滿足槽身生產(chǎn)需要。預(yù)制場內(nèi)配置2個蒸養(yǎng)棚，每個蒸養(yǎng)棚覆蓋1個制槽臺座及其上的預(yù)制槽身。蒸養(yǎng)棚為鋼架覆膜整體結(jié)構(gòu)，由雙龍門吊起吊安裝、轉(zhuǎn)移。槽場內(nèi)設(shè)置有蒸汽養(yǎng)護(hù)專用房和布置有專用蒸汽管道，安設(shè)6t/h鍋爐1臺。根據(jù)工期、制架槽進(jìn)度、槽身出廠所需齡期，存槽臺座區(qū)域設(shè)置18座存槽臺座。場內(nèi)布置2臺（40+40）t龍門吊，輪距25.35m，軌距34.8m，軌道長度450m，承擔(dān)鋼筋骨架的吊裝、槽身模板的安拆、槽頂預(yù)制拉桿梁安裝等;并與提槽機(jī)共軌運(yùn)行。

預(yù)制場內(nèi)設(shè)置1臺1300t的提槽機(jī)，由2臺650t龍門吊組成，提槽機(jī)軌距36m，軌道長度1211.7延米，在預(yù)制場進(jìn)口漸變段和槽身第1跨范圍內(nèi)布置提槽機(jī)橫向（垂直于渡槽軸線）移動軌道，提槽機(jī)通過橫移軌道從預(yù)制場移位至第一跨跨墩位置，再沿跨墩縱向軌道移動可到達(dá)第2跨、第3跨及第4跨位置。

1.2 槽身混凝土施工

槽身預(yù)制場配備成套機(jī)械設(shè)備，按照標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝，獨(dú)立完成渡槽預(yù)制任務(wù)。渡槽預(yù)制采用定型鋼模，頂部接桿梁現(xiàn)澆配組合鋼模;鋼筋集中下料加工，綁扎臺座上綁扎成型，兩臺（40+40）t龍門吊機(jī)整體吊裝入模，混凝土拌合樓集中供料，混凝土罐車水平運(yùn)輸、汽車泵垂直入倉，長軟軸插入式振搗器振搗為主;采取移動式養(yǎng)護(hù)棚蒸汽養(yǎng)護(hù)，預(yù)應(yīng)力初張后移槽自然養(yǎng)生。預(yù)應(yīng)力筋張拉采取對稱同步張拉，按照設(shè)計(jì)要求分預(yù)張拉、初張拉、終張拉三個階段，預(yù)應(yīng)力管道采用真空輔助壓漿，預(yù)張拉和初張拉在制槽臺座上進(jìn)行，終張拉和預(yù)應(yīng)力孔道壓漿、封錨在存槽臺座進(jìn)行。采用跨為36m1200t雙門式提槽機(jī)將初張后渡槽從制槽臺座移至存槽臺座，滿足架設(shè)條件時將成品渡槽從存槽臺座移至運(yùn)槽車上。

1.2.1 槽身鋼筋整體吊裝

單榀矩形槽身鋼筋重量57.734t，鋼絞線重12.534t，預(yù)應(yīng)力鋼筋6.467t;縱向預(yù)應(yīng)筋鋼絞線共32孔;橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線共39孔;側(cè)墻豎向預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋共146孔。在鋼筋骨架安裝區(qū)，修建特制的鋼筋安裝臺架，可快速完成近80t鋼筋的整體精準(zhǔn)制安，最終形成30m×8.7m×7.1～6.6m的整體鋼筋籠。大型結(jié)構(gòu)鋼筋無變形吊具將鋼筋籠整體吊運(yùn)到模板架立臺座上，吊具下設(shè)有超200個吊點(diǎn)，每個起吊循環(huán)只需時2～3h，解決了渡槽大型結(jié)構(gòu)鋼筋籠在吊裝過程中的變形問題。槽身鋼筋制作、安裝、吊裝就位流水線式施工;避免了鋼筋、模板等工序交叉作業(yè)問題，更有利現(xiàn)場管理。

1.2.2 槽身模板支撐固定

孟樓矩形渡槽槽身外側(cè)面及底板以下設(shè)置的多條側(cè)肋和底肋，槽身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。分析槽身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對模板分節(jié)分塊、加固方式，設(shè)置了門式框架梁，解決了槽身內(nèi)模支撐固定、模板整體校驗(yàn)與固定、頂部操作平臺支撐等問題。槽身外側(cè)模上設(shè)置調(diào)節(jié)絲杠，多邊形整體模板上設(shè)置可翻轉(zhuǎn)的小型缺口模板，解決陰角部位模板拆除的問題。

1.2.3 槽身蒸汽養(yǎng)護(hù)

槽身混凝澆筑完成后，若采取自然養(yǎng)護(hù)需待凝7～14d，才可達(dá)到預(yù)應(yīng)力初張強(qiáng)度;采用蒸汽養(yǎng)護(hù)平均2～3d，槽身混凝土強(qiáng)度可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的85%以上，滿足預(yù)應(yīng)力初張要求。預(yù)制渡槽蒸養(yǎng)，首先完成蒸汽管道、溫度及濕度傳感器布置，隨后大型蒸養(yǎng)棚就位及側(cè)面棚布整理封閉等工序作業(yè);整個蒸養(yǎng)期，按靜停階段→升溫階段→恒溫階段→降溫階段進(jìn)行養(yǎng)護(hù)過程控制，保證混凝土強(qiáng)度的穩(wěn)定增長。預(yù)制渡槽整體蒸養(yǎng)，加速槽身混凝土強(qiáng)度增長速度，縮短了制作臺座及模板的占壓時間，縮短施工周期;同時解決了槽身早期水化熱過高易出現(xiàn)裂縫的問題。

2? 預(yù)制渡槽安裝

預(yù)制渡槽在制槽場進(jìn)行預(yù)制，將預(yù)制好的渡槽通過門式起重機(jī)（提槽機(jī)）轉(zhuǎn)入存槽場。渡槽架設(shè)時，首先由門式起重機(jī)（提槽機(jī)）將渡槽從存槽場吊運(yùn)到運(yùn)槽車上，然后由運(yùn)槽車將渡槽運(yùn)至架橋機(jī)處，最后通過架橋機(jī)進(jìn)行渡槽的架設(shè)。

2.1 提槽機(jī)吊裝預(yù)制槽身

提槽機(jī)將預(yù)制槽身從存槽臺上提吊至架設(shè)區(qū)。由于施工場地狹小，預(yù)制廠區(qū)與渡槽前幾跨架設(shè)區(qū)距離較近，且提槽機(jī)運(yùn)行的橫向軌道貫穿了架設(shè)區(qū)，預(yù)留第1、2跨位置作為提槽機(jī)橫向穿行通道。提槽機(jī)吊裝預(yù)制槽身過程中，在重荷載工況下經(jīng)2次90°轉(zhuǎn)向后，提槽機(jī)軸線與渡槽工程軸線重合，利用提槽機(jī)完成第3、4號跨槽身的架設(shè)安裝最后提槽機(jī)按原路徑返回至存槽區(qū)。提槽機(jī)設(shè)備自重大，運(yùn)行笨重，難以滿足預(yù)制渡槽的水平橫向轉(zhuǎn)移吊運(yùn)的要求，采用支撐樁轉(zhuǎn)向可達(dá)到變軌的目的，實(shí)現(xiàn)提槽機(jī)提吊渡槽由水平至垂直方向上的轉(zhuǎn)運(yùn)目標(biāo)，更加便捷的吊運(yùn)架設(shè)預(yù)制槽身。

2.2 槽上運(yùn)槽

提槽機(jī)將預(yù)制渡槽提吊至運(yùn)槽車上后，運(yùn)槽車?yán)^續(xù)將槽身運(yùn)送至架槽機(jī)附件。預(yù)制渡槽在運(yùn)槽車上就位后，兩臺由電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動的小車開始沿軌道方向運(yùn)行，該電氣控制系統(tǒng)采用的是變頻電機(jī)，因而可保證在運(yùn)行過程中兩臺小車的速度可以達(dá)到一致，實(shí)現(xiàn)小車的同步運(yùn)行;同時兩臺小車的驅(qū)動可極大增加總驅(qū)動功率，保證運(yùn)槽車在承載1200t的情況下仍能保持快速的的行駛。

2.3 架槽機(jī)安裝槽身

架槽機(jī)架設(shè)渡槽主要利用兩根縱梁實(shí)現(xiàn)槽墩之間的行走，兩臺門機(jī)吊裝完成槽身的安裝。以槽墩支撐左右縱梁，縱梁利用自身內(nèi)部的液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)伸縮偏擺，同時縱梁作為吊裝門機(jī)的可移動行走軌道，保證架槽機(jī)將預(yù)制槽身提吊至架設(shè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)渡槽的安裝。運(yùn)槽車運(yùn)送槽身就位，架槽機(jī)液壓驅(qū)動系統(tǒng)開始控制縱梁伸出，橫跨要架設(shè)渡槽的兩槽墩;運(yùn)槽車將預(yù)制槽身運(yùn)送至架槽機(jī)兩臺吊裝門機(jī)之間后，門機(jī)主梁上的天車放下吊具，安裝人員將吊具與槽身底部扁擔(dān)梁接合綁定;天車同時提吊槽身至一定高度后，門機(jī)行走機(jī)構(gòu)以縱梁為軌道開始運(yùn)行，行走至適當(dāng)位置后，門機(jī)天車開始下放渡槽，將預(yù)制渡槽穩(wěn)定準(zhǔn)確的放置在槽墩之間，完成單跨渡槽的架設(shè)，然后拆除吊具及扁擔(dān)梁。

2.4 曲線段渡槽縱向轉(zhuǎn)移

架槽機(jī)架設(shè)渡槽槽身，采用液壓步進(jìn)驅(qū)動的方式來實(shí)現(xiàn)架槽機(jī)縱梁的伸縮，同時在縱梁伸出時，利用了架槽機(jī)的自重來保持平衡;在轉(zhuǎn)彎時，液壓驅(qū)動縱梁橫向偏擺0.107°，以實(shí)現(xiàn)精確的轉(zhuǎn)向，使得架槽機(jī)可在各槽墩之間快速運(yùn)架預(yù)制槽身，增強(qiáng)了施工安全性，還降低了勞動強(qiáng)度，保證了工程質(zhì)量。

孟樓渡槽裝配式預(yù)應(yīng)力渡槽施工，實(shí)現(xiàn)了槽身預(yù)制、提吊、運(yùn)送、架設(shè)一體化施工。首先在預(yù)制廠內(nèi)同時進(jìn)行6榀槽身的預(yù)制，然后采用移動式養(yǎng)護(hù)棚進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，待預(yù)應(yīng)力初張后將槽身移至存槽臺上自然養(yǎng)生;將單榀槽身的預(yù)制時間由32天/榀縮短至23天/榀，槽身預(yù)制施工周期縮短約8個月，加快了渡槽槽身安裝施工進(jìn)度。

3? 結(jié)論

裝配式結(jié)構(gòu)技術(shù)，具有制造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、制造工廠化、時間最優(yōu)化、環(huán)保節(jié)能[1]等優(yōu)勢，國內(nèi)主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域;水利工程方面局限于小型構(gòu)筑物和小型農(nóng)田水利工程。水利工程裝配式混凝土結(jié)構(gòu)其優(yōu)點(diǎn)[3]：大型預(yù)制件廠內(nèi)集中制作，混凝土溫控配套設(shè)置集中，簡化大體積混凝土溫控;預(yù)制構(gòu)件在工廠制作，在施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，縮短工程建設(shè)周期;構(gòu)件廠內(nèi)預(yù)制也減少了施工現(xiàn)場的養(yǎng)護(hù)，可保證施工質(zhì)量。

孟樓渡槽工程對槽身采用預(yù)制施工工藝，按工廠式流水作業(yè)組織施工，具有工序分工明確、施工質(zhì)量易控制、安全管理規(guī)范、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，為超大型輸水工程提供了一種裝配式方案。

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