槽身混凝土入仓方式的应用研究

2015-12-24雷朝生

中国水能及电气化 2015年4期

槽身混凝土入仓方式的应用研究

雷朝生

(中水淮河安徽恒信工程咨询有限公司，安徽蚌埠233001)

【摘要】南水北调湍河渡槽工程为相对独立的三线三槽单跨40m的双向全预应力结构U形薄壁渡槽，槽身混凝土等级为C50W8F200。渡槽槽体结构新颖，受力复杂，结构尺寸及施工技术较为复杂。该工程通过调整入仓方式，采用薄层浇筑、二次复振的方法，保证了槽身混凝土质量，施工效果良好。

【关键词】渡槽；混凝土；入仓方式

中图分类号：TV544+.91

Applied research on tank concrete warehousing mode

LEI Chaosheng

(ChinaWaterhuaiheAnhuiHengxinEngineeringConsultingCo.,Ltd.,Bengbu233001,China)

Abstract:Aqueduct work in South-to-North Water Diversion Project belongs to relatively independent three-wire three-tank single-span 40m two-way full pre-stressed structure U-shaped thin-wall aqueduct. Tank concrete grade is C50W8F200. Aqueduct tank is characterized by novel structure, complex mechanical force， more complex structure size and construction technique. In the project, tank concrete quality is ensured through adjusting warehousing modes and adopting thin layer pouring and secondary complex vibration methods with excellent construction effect.

Key words: aqueduct; concrete; warehousing mode

1工程简介

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首—沙河南段(中线建管局直管项目)湍河渡槽工程，位于河南省邓州市小王营至冀寨之间的某河流上，顺总干渠水流方向依次为右岸渠道连接段、进口渐变段、进口闸室段、进口连接段、槽身段、出口连接段、出口闸室段、出口渐变段、左岸渠道连接段，其中右岸渠道连接段内设退水闸1座，渡槽总长1030m。

主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。渡槽设计流量为350m3/s，加大流量为420m3/s。槽身为相互独立的3槽预应力混凝土U形结构，单跨长40m，共18跨，单槽内空尺寸7.23m×9.0m(高×宽)，直线段壁厚35cm，端部壁厚65cm，单跨槽身钢筋89.5t，单跨槽身钢绞线36.05t，其中环向钢绞线17.33t、纵向钢绞线18.72t，单槽自重约1600t。

1.1槽身工程简介

渡槽槽身混凝土等级为C50W8F200，单榀槽身混凝土工程量612m3，包括槽身预制栏杆梁及二期封锚混凝土。槽身一期混凝土浇筑方量约571m3。渡槽槽身采用造槽机(DZ40/1600型)进行原位现浇一次成型。

1.2气象水文条件

据流域内内乡气象站实测资料统计，多年平均气温15.0℃，实测极端最高气温42.1℃，实测极端最低气温-14.4℃，多年年平均地温(地面)17.7℃，日照时数1933.7h。全年盛行的风向为NE，多年平均风速1.9m/s，实测最大风速19.0m/s。

2槽身混凝土浇筑前施工

渡槽槽身采用3台DZ40/1600U型造槽机施工，均在渡槽出口连接段(18号墩)进行安装，安装完成后根据《南水北调中线工程某渡槽现浇施工DZ40/1600型造槽机(移置式U形渡槽专用组合钢模)验收大纲》验收。

2.1钢筋施工

槽身钢筋利用系统布置的钢筋加工厂加工，严格按照下料单进行钢筋加工。加工好的钢筋编号分区摆放整齐，出厂时，依据下料单逐项清点，确认无误后，以施工仓位安排分批提取，用20t平板汽车运抵现场，由具备相应技能的操作人员现场绑扎。绑扎时按先底板再侧墙的顺序进行,若槽身钢筋与预应力波纹管及钢绞线位置发生冲突，经设计同意后可适当调整钢筋位置。

2.2钢绞线安装

根据槽身施工图进行钢绞线下料、波纹管安装和穿束，施工时要求波纹管固定位置要准确、可靠，接头严密。浇筑混凝土时不允许出现错位走形。

由于槽身为全预应力结构，为保证预应力施工质量满足设计及规范要求，需要在安装波纹管及钢绞线时进行精确定位(纵向钢绞线定位偏差±8mm，环向钢绞线定位偏差±5mm)。项目部先行制作了①、②、③、④四种型号的钢绞线(波纹管)样架钢筋。①、②、③为纵向波纹管样架筋，均采用直径14mm的一级钢筋制作。④为环向钢绞线样架筋，用直径14mm的二级钢筋制作。为确保纵向波纹管固定牢靠、准确且避免与环向钢绞线位置发生冲突，在两端按间距45cm布置2×18道(两端各18道)、跨中部分按54cm布置37道，纵向合计73道纵向波纹管样架筋。沿环向钢绞线布置20道环向钢绞线样架筋。

样架钢筋尺寸形式如图1、图2所示。

图1　槽身纵向预应力样架筋 (单位：cm)

图2　槽身环向预应力样架筋 (单位：cm)

3槽身混凝土浇筑

3.1槽身混凝土入仓手段布置

该工程在招标投标阶段依据施工现场地形及采用造槽机进行槽身施工的特点，制定槽身混凝土入仓方式为：2台HTB—80型混凝土拖泵+2台吉达BLG—12m型布料机+16套溜筒直接送料入仓。

在施工阶段，槽身施工图与招标图纸相比，槽身预应力筋工程量发生较大变化。环向钢绞线由111束增至241束，纵向钢绞线由35束增至40束，单跨槽身钢筋用量达到94t(槽身混凝土含筋率达到15.4%)，槽身钢筋密集(最密处间距不足4cm)。槽身混凝土为C50W8F200纤维素混凝土(UF500纤维)，混凝土拌和物黏聚性强、流动性及扩散度较差，槽身浇筑时混凝土附着在槽身钢筋与钢绞线形成的“密网”上极难流动。

为解决槽身钢筋与钢绞线形成的“密网”导致下料难的问题，槽身混凝土浇筑时下料点必须布置密集，下料点转移必须快速，混凝土浇筑过程必须连续。实际施工却与造槽机以下特征发生冲突：

a. DZ40/1600U型造槽机为该工程特制的超大型移动模架系统，设计制作严谨可靠。该设备内模撑杆、油缸及电气管线布置密集，外梁设置8组连系梁，外肋安装12个HSGφ280/φ180—650型开模油缸，若采用溜筒入仓，下料点布置受到极大的限制，下料点转移缓慢。

b.造槽机主支腿底部至外主梁顶部约17m，若采用溜筒下料，拖泵泵管只能沿造槽机外主梁支腿敷设至顶部外主梁上部，再向下与布料机连接，外梁顶部至拖泵垂直高度近30m，中间有9个弯转接头，槽身UF500纤维素纤维混凝土黏聚性强极易发生堵管现象，难以保证槽身混凝土浇筑连续性。

c.若采用溜筒下料，槽顶下料漏斗至槽身底板垂直高度约13m，为防止溜筒堵管必须将其直径增大至250～300mm，无疑将导致混凝土拌和物骨料分离。

由于上述症结的存在，难以解决槽身钢筋与钢绞线形成的“密网”导致下料难的问题。17号中槽身采用“2台HTB—80型混凝土拖泵+2台吉达BLG—12m型布料机+16套溜筒浇筑”，用时长达48h(约570m3混凝土)，下料点转移缓慢，浇筑过程多次出现堵管现象，不仅严重影响槽身混凝土浇筑质量，也影响了工期。

经过研究，决定通过改变槽身混凝土浇筑入仓手段的方式解决上述难题，采用2台47m混凝土汽车泵浇筑槽身混凝土。18号中槽身、18号左槽身采用2台47m混凝土汽车泵直接入仓，用时27～30h，下料过程顺利。

为保证槽身施工质量及进度满足要求，综合考虑该工程跨某河水域范围内施工条件影响，将该工程槽身混凝土浇筑入仓手段由“2台HTB—80型混凝土拖泵+2台吉达BLG—12m型布料机+16套溜筒直接送料入仓”调整为“采用2台50m混凝土汽车泵直接入仓”。

3.2混凝土浇筑顺序

综合考虑槽身钢筋密集程度、下料窗口布置、振捣影响范围及相关规程规范等因素，槽身的浇筑顺序如图3所示。

a.底板浇筑。槽身底板混凝土方量约183.7m3，端部厚为147cm，跨中厚为100cm。根据仿真试验槽体浇筑情况分析，槽身底板分三层下料，由于端部钢筋密集，先浇筑两个端部，其浇筑厚度为47cm，再由跨中向两端均匀对称下料，以利于及时排除仓内积水。

b.反弧段浇筑。槽体反弧段浇筑主要解决混凝土排气问题，反弧段垂直高度4.5m，方量约238m3，分12层浇筑完成，单层下料厚度控制在30～40cm。

待底板混凝土浇筑完成后将内翻转模板合拢并将下部锁定，将造槽机2号撑杆支撑牢固。浇筑期间由下往上均匀对称从反弧段的每一个下料窗口下料，振捣密实，不能出现欠振和过振，要求在进行插入式振捣器振捣的同时相应部位采用附着式振捣器进行振捣。

c.直墙及翼板浇筑。直墙段及翼板垂直高度2.7m，混凝土方量约124.6m3，分7层下料。直墙段部位可从U形槽壁顶下料，下料厚度为40～50cm，振捣方式为插入式振捣，整个下料过程应进行特别控制，保证槽身左右两侧对称下料。

编号方量/m3编号方量/m3编号方量/m3编号方量/m3D11×14.9F42×12.5F102×7.2Z42×6.3D21×73.2F52×9.2F112×5.5Z52×6.5D31×95.6F62×10.1F122×6.4Y12×23.8F12×23.8F72×9.2Z12×6.3Y22×6.8F22×17.6F82×6.9Z22×6.3F32×14.7F92×7.8Z32×6.3

图3槽身浇筑分仓分层情况

3.3混凝土振捣

混凝土振捣顺序同混凝土浇筑顺序。振捣方式根据浇筑部位分两种，底板部分采用插入式振捣，腹板部分采用附壁式振捣和浇筑窗口插入式振捣。翼板部分采用插入式振捣。振捣根据下料情况及时进行。

槽身混凝土振捣时注意振捣器不能碰击钢绞线、波纹管，收仓后及时洒水养护。为保证混凝土施工质量，尽量减少混凝土表面气泡，混凝土采用二次复振的方法，即在混凝土正常振捣结束后15～30min内再进行复振，以排除混凝土内的气泡，保证混凝土表面光洁度。

3.4混凝土养护

在施工临时用水系统相应位置接支管通至槽顶，槽身采用涂刷养护剂和布设滴定管流水相结合的方式进行养护，养护时间符合设计、规范要求。

为保证槽身施工连续不间断，需考虑冬季极端温度下的保温措施。在造槽机外模上喷射一层5cm厚的聚氨酯喷涂料，该产品发泡后体积膨胀，强度较高，与模板附着力大，憎水防火，保温效果极好。混凝土浇筑完成后立即在槽身上下游满挂保温棉被，槽顶覆盖彩条布，形成一个封闭整体，槽身内部采用8组煤炉升温，保温效果较好。

3.5混凝土质量控制与检查

a.配制混凝土所用原材料按规范进行检测，合格后方可使用。

b.拌和站应经常检查原材料配比量，衡量系统应定期校验。

c.应随时检查混凝土拌和物均匀性，对坍落度、扩散度及时调整，并控制在规定范围内。

d.在槽身浇筑时，成型抗压试件组数根据规范要求确定。