特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工工艺要点探究

摘  要：本文以澧河渡槽施工为例，对特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工进行综合性论述，首先明确具体的施工条件，其次论述具体施工条件和步骤，最后明确施工工艺要点。旨在于通过此次研究分析，为施工工作提供全新思路，从而最大限度地发挥工程的整体价值。

关键词：现浇梁板式渡槽;预应力张拉;真空灌浆;施工工艺要点

中图分类号：TV523   文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）02-0000-00

0引言

南水北調中线工程一期总干渠澧河渡槽，位于河南省平顶山市叶县常村乡坡里与店刘之间的澧河上，是南水北调中线总干渠跨越澧河的大型河渠交叉建筑物。工程区北东距叶县城关约20km。渡槽槽身为双线双槽矩形槽，共14跨，两个边跨为30m跨径，其余12跨为40m跨径;单槽净宽10.0m，双线渡槽全宽顶宽26.6m，底宽26.7m。渡槽槽身采用常规的现浇施工方法。是现阶段国内已建和在建的单体槽深过流流量最大的预应力渡槽之一，整个结构的复杂性和施工技术难度极高。鉴于该工程设计流量和跨径非常大，跨数相对较少，在使用现浇施工方法时需要明确众多技术细节，本笔者对此展开论述。

1工程概况

南水北调中线一期干线工程为Ⅰ等工程，输水建筑物为1级建筑物。澧河渡槽为输水工程的一部分，其主要建筑物为1级，次要建筑物为3级。其中澧河渡槽槽身段、连接段、过渡段、进出口闸室段和退水闸闸室段等主要建筑物级别为1级建筑物。河道治导与防护工程等次要建筑物级别为3级建筑物。澧河渡槽设计流量为320m/s，加大流量为380m/s。

澧河渡槽顺总干渠流向，自起点至终点，依次为退水闸室段、进口渐变段、进口闸室段、进口过渡段、槽身段、出口连接段、出口闸室段、出口渐变段、北岸明渠，右岸设退水闸1座，工程轴线总长860m，起点桩号209+270，坐标为X=3710196.072m、Y=113513033.310m;终点桩号210+130，坐标为X=3711034.024m、Y=113512839.822m。

从气象条件上来看，澧河为淮河流域沙颖河的主要支流，发源于方城县西北伏牛山区，自西向东流，在河口与干江河交汇。至空家郭附近入汇沙颖河。澧河流域北邻沙河，南毗唐白河、洪汝河，上游为鸡冢、草坪暴雨中心区域，集水面积为2787km。澧河交叉断面于以上流域内，1958年以来共建小型水库21座（总库容为1060万m），孤石滩大（二）型水库1座。澧河交叉断面以上集水面积364.7km，其中上游孤石滩水库坝址控制面积为286km，占总面积的78.4%。整体气候条件非常复杂，施工难度较大。

从地质条件上来看，澧河右岸以低山残丘为主，地形起伏较大;左岸为岗垄及河谷冲积平原，地势平坦开阔。

右岸：孤山为一东北向呈扁圆形展布的基岩残丘，地形高差约25m;南坡地形坡度7°～25°，以缓坡与岗垄相接;北坡地形坡度30°～50°，以高4～9m的陡崖与Ⅰ级阶地相接。Ⅰ级阶地宽260～420m，阶面地形平坦，前缘以高2～3m的陡坎与漫滩及河床相接。

河床及漫滩：宽470～490m，主河床偏左岸，枯水期水面宽35～65m，流量较小，洪水期受上游孤石滩水库泄水影响水位暴涨。濒右岸为一条汊道，于轴线下游约300m汇入澧河主流。漫滩主要分布于支流与主河床之间，地形平坦。

左岸：Ⅰ级阶地宽150～300m，地形较平坦，前缘以高0.5～1m的斜坡与漫滩相接，后缘以高1.3～1.8m的陡坎接河谷平原（Ⅱ级阶地）。河谷平原地面高程121～125m，地形平坦开阔。

2特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工工艺要求

在澧河渡槽设计过程中，工作人员需要首先对其桥身进行设计，所使用的预应力主要有纵向预应力、横向预应力以及竖向预应力。预应力钢绞线需要符合GB/T5223-2002、GB/T5224-2003和GB4463-85的规定，每批预应力钢绞线和钢丝均应有材质成份的质量证明书，承包人应按监理人的指示和GB/T5223-2002、GB/T5224-2003的规定，对预应力钢绞线和钢丝抽样进行力学性能试验，并应将试验成果报送监理人。

横向预应力中使用的钢绞线标准为16.3mm，标准强度为1950MPa，竖向预应力中使用的钢绞线标准为35mm，标准强度为830MPa。预应力束孔道需要使用密度较大的聚乙烯材料。在预应力设计过程中，可以使用穿法施工对钢绞线进行操作，钢筋工程施工时需要通过事先预留好的管道，将钢绞线从中穿过，二者可以同步进行，待工作人员将主梁和底部位置的钢筋固定之后，在适当的位置安装好波纹管，为了保障管道的畅通性，工作人员还需要在波纹管当中安装一个塑料管，塑料管的内径要小于保温管，这种设计可以说是现阶段预应力施工最为合理的设计之一，一旦管道出现堵塞情况，施工人员可以第一时间进行通管操作。

3特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工条件及步骤

3.1预应力张拉的具体设计条件

在张拉工作开始之前，工作人员要将纵向预应力和横向预应力与设计强度进行综合对比，槽深的实际强度要在85%以上，竖向预应力要保持在90%以上。在施力过程中，工作人员要提前完成各种校验工作，对一些重点施工设备，例如油表、锚具、千斤顶以及钢束等要重点进行细致检查，将其精度范围控制在±2%左右。同时工作人员在施工开始之前必须要进行张拉实验测試，精确测量锚口和孔道的摩擦阻力数值，科学调整控制力的具体范围。此外，工作人员要仔细检查阻塞情况，一旦发现阻塞情况要在第一时间进行处理，保证锚具与锚垫板之间不存在任何空隙、每一个部件之间的结合足够紧密。

3.2预应力张拉具体操作

预应力张拉的整体流程可以分为六个部分，按照先后顺序分别为制束、穿束、预张拉、初张拉、终张拉以及锚具外钢绞线的切割。在穿束工作中，施工人员待混凝土慢慢凝结之后，需要将塑料管从波纹管当中取出，对波纹管进行综合性试验，保证孔道没有受到其他物质的阻塞。在确认无误之后，工作人员需要将钢绞线从中穿过。在钢绞线正式下料之前，工作人员需要对每一批钢绞线和螺纹钢进行取样检测，对表面质量进行详细检查，避免出现直线偏差等质量问题。之后进行拉伸和弯曲试验，待检测合格之后进行下料加工。预应力张拉要始终遵循同步和平行的原则，单次张拉至少要保持2根。如果钢束比较靠墙，要率先进行张拉，之后对靠近中墙底板和底部的钢束进行张拉，最后进行横向和竖向预应力钢绞线的张拉，每一次张拉的过程都需要从底部开始。

从张拉施力的具体情况来看，纵向和横向钢绞线张拉变化情况为：0-10%单根预紧，0-10%整束张拉（量伸长量）→100%持整束张拉（量伸长量），持荷3min（锚固）。整个张拉过程的应力增加速率要控制在100MPa/mm，张拉总控制应力要保证在0.75f之下，约等于1395MPa;竖向螺纹筋张拉的力度变化范围为：0→552KN（持荷5min，之后回油）→0→552KN（锁定）。

4孔道压浆

孔道压浆一般在预应力张拉后15天内正式开始，采用真空压浆工艺进行操作，压浆过程中要始终保证管道浆体的密实性，结合施工现场实际情况，可以使用活塞式压浆机，以常压状态连续进行压浆。在压浆工作开始之前，工作人员要进行如下准备：首先是锚具的密封，工作人员需要使用环氧树脂胶浆或者棉花和水泥浆混合来堵住锚具外面的空袭，防止因冒浆而丢失灌闪压力，然后工作人员需要使用压力水对孔道进行清洗，彻底清除孔道内的粉渣等杂质，使孔道始终维持畅通，并保持一定的湿度。在上述工作完成之后即可开始水泥浆的拌制，按照每次压浆量的差异，拌制一定量的水泥浆存储在储浆桶当中，将水泥浆自调制到压浆间隔时间40min以内，全过程始终不停止搅拌。

压浆工作按照孔道由上而下的顺序进行，实时控制压浆的速度，保持匀速状态，中途不可停止。同时工作人员还要将所有最高点的排气孔逐一打开和关闭，保证孔道当中排气始终畅通。在压浆时，要保持一端压浆，另一端抽真空，带出浆口气沫完全排出并流出水泥浆，且稠度和压浆稠度保持一致时，继续保持10秒压浆状态后对出浆口进行封闭处理。这时压浆端的压力在0.5MPa左右，最后保持10秒压浆状态后对压浆口进行封闭处理。

5封锚处理

待压浆工作全部完成之后，工作人员需要将锚头彻底清洗干净，之后安装锚具板保护罩装置，针对于浅埋式张拉端，也就是横向和纵向的预应力钢束，工作人员需要在封锚工作开始之前复原面层钢筋，并浇筑II期同等级混凝土。

6特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工工艺要点分析

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为提升孔道预埋的施工质量，确保预应力孔道始终保持畅通，为后续施工工作提供大量的便利。主要控制工作包含以下四个方面：（1）波纹管的定位和加固。为了避免预应力钢束位置出现偏差，进而给结构受力带来影响。工作人员在波纹管安装时必须要保证定位的准确性，通过钢筋网对其进行固定。如果管道安装过程中与普通钢筋产生干扰现象的话，工作人员要首先保证管道的安装位置正确，如果竖向波纹管和横向波纹管之间产生矛盾的话，要确保竖向波纹管相对竖墙的边缘距离不变，并局部进行调整，在定位完成之后通过钢筋网进行加固处理。（2）浇筑前期检查。砼浇筑工作开始之前，工作人员要对波纹管的连接管和连接头进行细致化检查，保证连接的密实程度符合相关标准，避免脱落或进浆现象造成孔道的进浆堵塞。（3）浇筑保护措施。在浇筑过程中切忌直接对波纹管下料，振捣过程中不能冲击预留孔道和锚具，防止波纹管和锚具周边出现漏振的现象。（4）浇筑后期保护措施。在竖墙施工缝凿毛过程中，工作人员要重点加强对预埋波纹管的保护，避免波纹管出现破损现象，防止竖墙浇筑过程中进浆导致孔道的堵塞。

6.2预应力张拉和灌浆控制分析

预应力张拉和灌浆控制要点主要有以下六个方面：

（1）在孔道压浆结束之后，工作人员要重点保护吸浆管道，保证其在1天内不会出现振动情况，对于上好的水泥浆也要进行充分保护，避免出现楔子松动等情况，避免未充分凝固的水泥浆遭到破坏。

（2）工作人员在固定锚的过程中，需要维持控制力的平稳程度，保留好尾部位置的钢绞线，并进行全天候实时性监控，明确记录其回缩情况。

（3）在张拉操作时，工作人员还要详细记录锚具的变形情况，同时记录钢材的回缩值，标准范围要控制在6mm之内，如果超过既定标准范围，针对于变形较为严重的锚具要第一时间进行更换，张拉工作也要重新进行。

（4）为保障张拉工作的合理性，工作人员要借助于伸长值和应力两个条件对其进行控制。伸长值要在理论范围内，通过油表对应力进行有效控制。

（5）在张拉实际控制工作中，针对于每一次的张拉数目要进行针对性的设计，保证其始终在标准范围之内，单次至少保持为1根，与钢丝总量的对比不能超过总数的1%，如果发现存在超出现象，要及时进行更换。如果受到施工条件制约无法更换，就需要对其他钢束的数量进行合理控制。总而言之，张拉力的极限不能超过千斤顶的极限范围。

（6）张拉过程要按照既定的顺序进行，每一个阶段的张拉要具备对称性，避免偏移过大出现侧弯现象。

（7）钢绞线分区。按照钢绞线的布置和张拉的基本要求将钢绞线按纵横竖进行分区，分区如下：

1）纵向钢绞线分为纵1和纵2两个区。纵1由顶部4束、腹板8束和底板靠两侧对称的5束组成，共22束组成。纵2由底板中部的11束钢绞线组成。

2）竖向钢绞线分为竖1和竖2两个区。竖1由渡槽两端的各36束组成，竖2由其它竖向钢束组成。

3）横向钢绞线分为横1和横2两个区。横1由渡槽两端底板上下两排各36束组成，横2由其它横向钢束组成。

（8）张拉具体顺序。张拉顺序采用纵向（0.5s，s为钢绞线张拉控制应力）→横→竖→纵（1.03s）的张拉工序，即先将所有纵向钢绞线的张拉至0.5s，再张拉横向钢绞线，再竖向钢铰线，最后将纵向钢绞线张拉至1.03s。具体步骤为：

将所有纵向钢绞线张拉至0.5s（纵1、纵2）→张拉底板横向两侧靠近端头的18根钢绞线至0.5s（横1）→将底板剩余中间横向钢绞线张拉至1.03s（横2）→将底板横向两侧靠近端头的18根钢绞线至1.03s（横1）→张拉腹板竖向钢绞线，先将两侧腹板靠近端头的18根竖向钢绞线张拉至0.5s（竖1）→将中间剩余的竖向钢绞线张拉至1.03s（竖2）→最后将两侧腹板靠近端头的18根竖向钢绞线张拉至1.03s（竖1）→将底板两侧靠近腹板的5根底部纵向钢绞线、腹板纵向钢绞线、顶板纵向钢绞线张拉至1.03s（纵1）→将底板中间的11根纵向钢绞线张拉至1.03s（纵2）。

（9）灌浆过程中应采用水泥标号不低于425普通硅酸盐水泥配制的水泥浆液，对空隙大的孔道，采用砂浆灌注。水泥浆及砂浆强度不应小于20N/mm。水灰比为0.4左右，浆液搅拌后3h泌水率应控制在2%，最大不得大于3%，当需增加孔道灌浆密实性时，水泥浆中可掺入对预应力筋无腐蚀作用的外加剂。

此外，在預应力筋制作和安装过程中，施工人员需要根据施工图纸的规定或监理人的指示进行预应力筋的制作和安装。预应力筋的下料长度应按施工图纸的要求进行，应采用砂轮锯或切断机切断，不得使用电弧切割。成束预应力筋应采用穿束网套穿束，穿束前应逐根理顺，捆扎成束，避免紊乱。预应力筋的制作和安装应符合GB50204-2002的相关规定。

7总结

综上所述，特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工的规模较大，施工难度非常高，对施工工作人员和技术人员的具体操作的要求也非常高。鉴于这种情况，相关工作人员要从整体和细节层面同时出发，对施工全流程进行精细化把控，将施工过程中的不良影响因素降至最低，在保证质量的前提下按时完成施工工作。

参考文献

[1]吴文富.特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工工艺要点[J].房地产导刊，2014（33）：154.

[2]陈康荣，姜克寒.特大跨现浇梁板式渡槽槽身预应力施工工艺要点[J].城市建设理论研究（电子版），2012（36）：1.

[3]牛曙东，王章胜.贾河大跨径预应力梁式渡槽分次浇筑施工技术[J].安徽建筑， 2016（2）：45-47.

[4]苏城峰.鄂北水资源配置工程（方寨—王坡段）渡槽槽身三向预应力施工工艺[J].广东水利水电，2019，277（03）：73-76.

收稿日期：2019-05-08

作者简介：王杰生（1972—），男，湖南怀化人，本科，高级工程师，从事水利工程、市政水环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