鄂北调水装配式预应力预制渡槽施工

李新明

摘要：鄂北调水孟楼渡槽槽身段分为164跨，每跨30m的单榀预制预应力渡槽，重约1200t，采用装配式技术完成线形输水渡槽建设任务。槽身预制场划分为钢筋制安、混凝土浇筑、蒸养、预应力张拉、移槽存放5个施工模块区域;各模块区域独立平行作业，相互之间通过轨道连接，以流水线方式预制槽身。工程现场主要采用专用的提槽机、运槽车、架槽机[2]三种主要装备，完成渡槽场内预制与转存，长距离运输及架设。

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.

关键词：装配式;预应力;预制;渡槽

Key words： assembly;prestress;prefabrication;aqueduct

中图分类号：TV545                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）02-0143-02

0  引言

湖北省鄂北地区水资源配置工程中的孟楼渡槽位于老河口市孟楼镇境内，全长4.99km，渡槽由进口段、槽身段、出口段三部分组成。其中槽身段长4920m，每跨长30m，共164跨，为单槽矩形槽，采用了三面环肋矩形预应力钢筋混凝土结构。单槽横断面尺寸：内轮廓6.5m×5.0m（净宽×净高），外轮廓8.7m×7.1～6.6m，底板厚0.4m，边墙厚度为0.5m，空槽重量约1200t。

湖北省鄂北水资源配置工程是国家重点推进、优先实施的172项全局性、战略性节水供水重大水利工程。孟楼渡槽工程是鄂北水资源配置工程重要组成部分，是全线渡槽中结构尺寸最大、线路最长、单跨重量超重的矩型预制渡槽。若采用现浇法实施长距离输水渡槽[1]，无法按期完成建设目标，且槽身现浇将临时占压沿线耕地造成土地资源浪费;如何安全、优质、按期、高效完成渡槽施工合同，是工程实施的重点。

1  渡槽槽身预制

孟楼渡槽槽身具有断面尺寸大、单榀结构重的特点，需优化施工工艺，使渡槽槽身混凝土施工实现机械化、工厂化、标准化、程序化。渡槽槽身在预制厂统一预制、养护、张拉，采用提槽机、运槽台车配合架槽机单向吊装施工。

1.1 预制场布置

槽身预制按照工厂标准化流水线式作业，确保生产合格槽身。除拉杆梁外，单榀槽身一次浇筑完成。预制场按施工工序设置5个功能模块区域，主要为：钢筋加工区域、钢筋安装区域、制槽台区域、吊具存放区域、存槽台区域。场内设锅炉、龙门吊、制槽台座、存槽台座、预应力加工与存放区、钢筋加工区及钢筋骨架安装等生产设施。

根据总进度计划、场地范围以及生产效率，布置30m钢筋骨架台座2座。制槽台区域设置6座30m台座，月生产能力平均8榀，满足槽身生产需要。预制场内配置2个蒸养棚，每个蒸养棚覆盖1个制槽台座及其上的预制槽身。蒸养棚为钢架覆膜整体结构，由双龙门吊起吊安装、转移。槽场内设置有蒸汽養护专用房和布置有专用蒸汽管道，安设6t/h锅炉1台。根据工期、制架槽进度、槽身出厂所需龄期，存槽台座区域设置18座存槽台座。场内布置2台（40+40）t龙门吊，轮距25.35m，轨距34.8m，轨道长度450m，承担钢筋骨架的吊装、槽身模板的安拆、槽顶预制拉杆梁安装等;并与提槽机共轨运行。

预制场内设置1台1300t的提槽机，由2台650t龙门吊组成，提槽机轨距36m，轨道长度1211.7延米，在预制场进口渐变段和槽身第1跨范围内布置提槽机横向（垂直于渡槽轴线）移动轨道，提槽机通过横移轨道从预制场移位至第一跨跨墩位置，再沿跨墩纵向轨道移动可到达第2跨、第3跨及第4跨位置。

1.2 槽身混凝土施工

槽身预制场配备成套机械设备，按照标准化施工工艺，独立完成渡槽预制任务。渡槽预制采用定型钢模，顶部接杆梁现浇配组合钢模;钢筋集中下料加工，绑扎台座上绑扎成型，两台（40+40）t龙门吊机整体吊装入模，混凝土拌合楼集中供料，混凝土罐车水平运输、汽车泵垂直入仓，长软轴插入式振捣器振捣为主;采取移动式养护棚蒸汽养护，预应力初张后移槽自然养生。预应力筋张拉采取对称同步张拉，按照设计要求分预张拉、初张拉、终张拉三个阶段，预应力管道采用真空辅助压浆，预张拉和初张拉在制槽台座上进行，终张拉和预应力孔道压浆、封锚在存槽台座进行。采用跨为36m1200t双门式提槽机将初张后渡槽从制槽台座移至存槽台座，满足架设条件时将成品渡槽从存槽台座移至运槽车上。

1.2.1 槽身钢筋整体吊装

单榀矩形槽身钢筋重量57.734t，钢绞线重12.534t，预应力钢筋6.467t;纵向预应筋钢绞线共32孔;横向预应力钢绞线共39孔;侧墙竖向预应力螺纹钢筋共146孔。在钢筋骨架安装区，修建特制的钢筋安装台架，可快速完成近80t钢筋的整体精准制安，最终形成30m×8.7m×7.1～6.6m的整体钢筋笼。大型结构钢筋无变形吊具将钢筋笼整体吊运到模板架立台座上，吊具下设有超200个吊点，每个起吊循环只需时2～3h，解决了渡槽大型结构钢筋笼在吊装过程中的变形问题。槽身钢筋制作、安装、吊装就位流水线式施工;避免了钢筋、模板等工序交叉作业问题，更有利现场管理。

1.2.2 槽身模板支撑固定

孟楼矩形渡槽槽身外侧面及底板以下设置的多条侧肋和底肋，槽身结构较复杂。分析槽身结构特点，对模板分节分块、加固方式，设置了门式框架梁，解决了槽身内模支撐固定、模板整体校验与固定、顶部操作平台支撑等问题。槽身外侧模上设置调节丝杠，多边形整体模板上设置可翻转的小型缺口模板，解决阴角部位模板拆除的问题。

1.2.3 槽身蒸汽养护

槽身混凝浇筑完成后，若采取自然养护需待凝7～14d，才可达到预应力初张强度;采用蒸汽养护平均2～3d，槽身混凝土强度可达到设计强度的85%以上，满足预应力初张要求。预制渡槽蒸养，首先完成蒸汽管道、温度及湿度传感器布置，随后大型蒸养棚就位及侧面棚布整理封闭等工序作业;整个蒸养期，按静停阶段→升温阶段→恒温阶段→降温阶段进行养护过程控制，保证混凝土强度的稳定增长。预制渡槽整体蒸养，加速槽身混凝土强度增长速度，缩短了制作台座及模板的占压时间，缩短施工周期;同时解决了槽身早期水化热过高易出现裂缝的问题。

2  预制渡槽安装

预制渡槽在制槽场进行预制，将预制好的渡槽通过门式起重机（提槽机）转入存槽场。渡槽架设时，首先由门式起重机（提槽机）将渡槽从存槽场吊运到运槽车上，然后由运槽车将渡槽运至架桥机处，最后通过架桥机进行渡槽的架设。

2.1 提槽机吊装预制槽身

提槽机将预制槽身从存槽台上提吊至架设区。由于施工场地狭小，预制厂区与渡槽前几跨架设区距离较近，且提槽机运行的横向轨道贯穿了架设区，预留第1、2跨位置作为提槽机横向穿行通道。提槽机吊装预制槽身过程中，在重荷载工况下经2次90°转向后，提槽机轴线与渡槽工程轴线重合，利用提槽机完成第3、4号跨槽身的架设安装最后提槽机按原路径返回至存槽区。提槽机设备自重大，运行笨重，难以满足预制渡槽的水平横向转移吊运的要求，采用支撑桩转向可达到变轨的目的，实现提槽机提吊渡槽由水平至垂直方向上的转运目标，更加便捷的吊运架设预制槽身。

2.2 槽上运槽

提槽机将预制渡槽提吊至运槽车上后，运槽车继续将槽身运送至架槽机附件。预制渡槽在运槽车上就位后，两台由电机独立驱动的小车开始沿轨道方向运行，该电气控制系统采用的是变频电机，因而可保证在运行过程中两台小车的速度可以达到一致，实现小车的同步运行;同时两台小车的驱动可极大增加总驱动功率，保证运槽车在承载1200t的情况下仍能保持快速的的行驶。

2.3 架槽机安装槽身

架槽机架设渡槽主要利用两根纵梁实现槽墩之间的行走，两台门机吊装完成槽身的安装。以槽墩支撑左右纵梁，纵梁利用自身内部的液压系统实现伸缩偏摆，同时纵梁作为吊装门机的可移动行走轨道，保证架槽机将预制槽身提吊至架设点，实现渡槽的安装。运槽车运送槽身就位，架槽机液压驱动系统开始控制纵梁伸出，横跨要架设渡槽的两槽墩;运槽车将预制槽身运送至架槽机两台吊装门机之间后，门机主梁上的天车放下吊具，安装人员将吊具与槽身底部扁担梁接合绑定;天车同时提吊槽身至一定高度后，门机行走机构以纵梁为轨道开始运行，行走至适当位置后，门机天车开始下放渡槽，将预制渡槽稳定准确的放置在槽墩之间，完成单跨渡槽的架设，然后拆除吊具及扁担梁。

2.4 曲线段渡槽纵向转移

架槽机架设渡槽槽身，采用液压步进驱动的方式来实现架槽机纵梁的伸缩，同时在纵梁伸出时，利用了架槽机的自重来保持平衡;在转弯时，液压驱动纵梁横向偏摆0.107°，以实现精确的转向，使得架槽机可在各槽墩之间快速运架预制槽身，增强了施工安全性，还降低了劳动强度，保证了工程质量。

孟楼渡槽装配式预应力渡槽施工，实现了槽身预制、提吊、运送、架设一体化施工。首先在预制厂内同时进行6榀槽身的预制，然后采用移动式养护棚进行蒸汽养护，待预应力初张后将槽身移至存槽台上自然养生;将单榀槽身的预制时间由32天/榀缩短至23天/榀，槽身预制施工周期缩短约8个月，加快了渡槽槽身安装施工进度。

3  结论

装配式结构技术，具有制造设计标准化、制造工厂化、时间最优化、环保节能[1]等优势，国内主要应用于建筑领域;水利工程方面局限于小型构筑物和小型农田水利工程。水利工程装配式混凝土结构其优点[3]：大型预制件厂内集中制作，混凝土温控配套设置集中，简化大体积混凝土温控;预制构件在工厂制作，在施工现场进行拼装，缩短工程建设周期;构件厂内预制也减少了施工现场的养护，可保证施工质量。

孟楼渡槽工程对槽身采用预制施工工艺，按工厂式流水作业组织施工，具有工序分工明确、施工质量易控制、安全管理规范、施工周期短等优点，为超大型输水工程提供了一种装配式方案。

参考文献：

[1]宋义坤.浅析预制装配式建筑的发展趋势[J].中国科技博览，2014，2：598.

[2]严大考，王利英，张志华，纪占玲.大型渡槽机械化施工方案和工艺研究[J].华北水利水电学院学报，2011，32（1）：71-74.

[3]张力鹏.装配式结构水利工程中的应用回顾与建议[J].黑龙江水利科技，2014，42（9）：67-68.