主槽采用特大跨径变箱变截面箱梁三向 预应力混凝土连续刚构渡槽充水试验

刘力铭

中铁十二局集团二公司 山西太原 030032

摘要：渡槽防渗处理及结构安全备受关注，通过充水试验，检验渡槽各部位的施工质量和性能，并在全线通水前对出现的质量缺陷（渗水点、裂缝等）进行处理，为渡槽的竣工验收、质量评定和运行期养护等提供技术依据；

关键词：渡槽；充水试验；试验目的；防渗处理

1、工程概述

渡槽全长987.006m，总体布置：（7.01+11×15）m钢筋混凝土简支梁+（95.95+2×180+95.95）m连续刚构箱梁+（2×50）m预应力混凝土简支梁+（10×15）m钢筋混凝土简支梁+13.09m出口渐变段，渡槽设计纵坡1/1500。

下部结构：由进口至出口依次设置1#～11#排架、12#独墩、GG1#～GG3#双肢薄壁空心刚构主墩、13#～15#独墩、16#～24#排架、出口渐变段墩台。其中，12#独墩、GG1#（60m）、GG2#（92m）、GG3#（60m）双肢薄壁空心刚构主墩、13#～15#獨墩、20#排架采用桩基础，其余采用板式扩大基础。

2、充水试验目的

⑴该渡槽工程结构复杂、施工技术难度高，特别是主槽采用了特大跨径变箱变截面箱梁三向预应力混凝土连续刚构渡槽结构，采用变箱变截面箱梁槽身通水、挂篮现浇、后浇止水等技术无成熟设计施工经验，施工质量要求高；同时，渡槽跨径、支撑高度、连续长度、止水缝伸缩量等均居世界前列，开展充水试验能验证新结构的安全性与可靠性，并为工程顺利通水提供技术保障。

⑵通过充水试验，检验渡槽各部位的施工质量和性能，并在全线通水前对出现的质量缺陷（渗水点、裂缝等）进行处理；重点检验连续刚构主槽的应力情况、变形情况、实际承载能力、工作状态及温度作用效应等，检验50m跨简支预应力渡槽箱梁的变形情况，为渡槽的竣工验收、质量评定和运行期养护等提供技术依据；建立渡槽运行期安全监测的初始状态，为运行期结构状体的评定提供依据。

⑶对于采用新材料、新工艺、新技术建成的渡槽，通过充水试验，研究渡槽结构的力学行为，总结结构受力行为的一般规律，进一步验证渡槽设计理论和假定，探索具有普遍意义的规律，为发展设计计算理论、完善现有规范积累资料。

3、总体试验方案

3.1堵头设计

封堵方式采用砂袋堆砌+30mm厚M10砂浆抹面+370mm厚M7.5砂浆砖砌体+砂袋堆砌进行封堵。迎水侧采用30mm厚M10砂浆抹面，清理干净表面，铺设0.5mm后土工膜防渗，土工膜紧贴砂浆表面，底部往迎水侧延伸1m，并与渡槽接触面紧密粘贴。在进、出口堵头上均埋设2个φ350排水钢管，间距1.4m。排水管背水侧均设置阀门，管口距槽壳底部300mm。

渡槽进口堵头纵剖面图

渡槽出口堵头纵剖面图

3.2充水方法

根据设计抽水量指标，最后一级需在3d内抽水2538m3，即848m3/d，每天抽水按10h考虑，早上07：30～17：30为抽水时间段。

提水设备的总提水能力按900m3/d控制，按一级提水考虑，提水设备采用扬程180m（实际高差为120m），抽水能力为100m3/h，功率90kw，出水管道为150mm的深井泵一台，一条铜芯电缆、一条供水管道，在出水口设置三通管。

充水试验充水高度分1/4设计流量水荷载水位、1/2设计流量水荷载水位、3/4设计流量水荷载水位、设计流量水荷载水位、1.2倍加大流量水荷载水位5种工况。各试验工况应静停3d以便于结构协调变形、缺陷排查及安全监测。

3.3正常排水

充水试验完成后，考虑上下游侧渡槽充水试验水源的需要，若下游渡槽具备条件，将水沿渠道排放至下游渡槽，上游渡槽具备条件，将水沿渠道抽排至上游渡槽。

若上、下游渡槽均不具备充水试验，按下列方案排水：

在下游渡槽进口处设置堵头，正常排水时，利用渡槽出口堵头埋设的泄水管道，将水排至渡槽出口排架及明渠内，利用虹吸管将水反抽至高山水池内，高山水池内的水再通过一级提水管道自流至新桥小河。

3.3紧急排水

在充水试验过程中，为应对突发事件，在渡槽上下游侧设置紧急排水设备。上下游侧所选用紧急排水设备的总排水能力均不低于1250m3/h。

根据充水试验技术要求，累计最大水量为9487m3，考虑1：1500的流水坡度，总水量按10000m3计算，在下游渡槽进口位置设置堵头，紧急排水时利用渡槽两侧堵头预埋的排水管向上游及下游渡槽内排水。

4充水试验结果

根据充水试验技术要求监测频次，在充水试验过程中对该渡槽结构外观变形、缺陷排查进行了巡视，并对埋设的各类仪器及槽身竖向位移、基础沉降等进行了监测；

渡槽结构应力状态基本符合设计技术要求；

主梁竖向变形随试验环境变化有微小波动，但总体稳定，符合设计技术要求；

建筑物存在局部微弱渗水点，渗水部位主要分布于施工缝及个别主体结构位置。

5渗水部位处理措施

根据渗漏原因分析采用化学灌浆，根据现场裂缝宽度的大小采用不同型号树脂配方及参入物，使用灌浆泵将浆液压入缝隙并使之饱满。

施工前，先进行密封水试验，确定裂缝走向与位置。再清洗漏水裂缝处的水污痕或结晶污垢，找准裂缝位置及裂缝大小为下道工序做准备。

5.1灌浆前对缝隙进行处理

对于混凝土构件上较细（小于0.3mm）的缝隙，可采用毛刷或钢丝刷等工具清扫砼表面尘土，并清除去裂缝周围易脱落的浮皮、空鼓的抹灰等，然后用棉丝醮乙醇沿裂缝方向两侧20～30mm处擦洗干净并保持干燥。

5.2灌浆嘴设置

（1）在裂缝交叉处、较宽处、端部以及裂缝贯穿处，当缝隙小于1mm时埋设的灌浆泵间距为350～500mm，当缝隙大于1mm时，为500～1000mm。

（2）埋设时，先在灌浆嘴的底盘上抹一层厚约1mm的环氧胶泥将灌浆的进浆口齐缝粘贴在预定位置上。

（3）封缝采用环氧树脂胶泥，先在裂缝两侧（宽20～30mm）涂一层环氧树脂基夜，后抹一层厚1mm左右、宽20～30mm的环氧树脂胶泥。抹胶泥时应防止产生小孔和气泡，要挂平整，保证封闭可靠。

（4）裂缝封闭后应进行压气试漏，检查密闭效果。试漏需待封缝胶泥有一定强度时进行。试漏前沿裂缝涂衣层肥皂水，从灌浆口通入压缩空气，凡漏气处，应予以修补密封至不漏为止。