鄂北地区水资源配置工程三向预应力现浇混凝土渡槽质量控制研究

季生国 许碧林 陈声威

摘要：为了解决湖北省襄阳市枣阳市人畜饮水及农田灌溉用水问题，在枣阳七方镇进行了鄂北地区水资源配置工程三向预应力现浇混凝土渡槽施工。三向预应力现浇混凝土渡槽的施工技术、质量控制、安全保障等难度均较大，介绍了该工程三向预应力现浇混凝土渡槽质量控制，包括质量控制基本原则和措施、预应力钢绞线和预应力钢筋等施工工序的质量控制要点。该技术在鄂北地区水资源配置工程的成功应用可为其他类似工程施工提供参考。

关键词：渡槽;三向预应力;现浇混凝土;质量控制;鄂北地区水资源配置工程

中图法分类号：TV51文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.11.010

Abstract： To solve the water shortage problems of drinking water for human and livestock as well as the irrigation in Zaoyang city under Xiangyang City， Hubei Province， three-dimensional prestressed cast-in-situ concrete aqueduct of North Hubei Water Transfer Project was constructed in Qifang Town， Zaoyang City. The construction technology， quality control and safety assurance of three-dimensional prestressed cast-in-situ concrete aqueduct are difficult. The quality control of the project was introduced， including the basic principles and measures， the main points of the construction of prestressed steel strand wire and reinforcement. The  successful application of the technology in North Hubei Water Transfer Project can provide references for similar projects.

Key words： aqueduct; three-dimensional prestress; cast-in-situ concrete;quality control; North Hubei Water Transfer Project

1 工程概述

鄂北地區水资源配置工程（以下简称“鄂北工程”）三向预应力现浇混凝土渡槽施工项目位于湖北省襄阳市枣阳市七方镇。该项目主要解决枣阳市人畜饮水及农田灌溉问题，工程地地质土壤多为膨胀土，共设计6座渡槽，总计229跨（榀）。每跨渡槽均为现浇混凝土，渡槽跨度30 m，设计指标C50W8F150。三向（纵向、横向、竖向）预应力均采用后张法有粘结型预应力。每跨纵向预应力钢绞线共32孔，两端张拉;横向预应力钢绞线共39孔，单端张拉;侧墙竖向共布置146孔，单端张拉。渡槽槽身距地面最大高度22 m。考虑到渡槽槽身的施工质量和施工安全，采用满堂支架法施工，单榀槽身分2次浇筑，即第一次浇筑底板和底板顶面以上 1.0 m 部分，第二次浇筑剩下部分。三向预应力渡槽典型图（三维图、纵横剖面）见图1。

2 质量控制原则与措施

（1）质量控制原则。在施工过程中，监理人员严格执行和落实“四控制、两管理、一协调”。根据工程线型特点，监理人员按“分段分项、统筹管理、责任到位”原则明确分工负责。

（2）旁站内容及方法。对重要部位，如基础处理、钢筋制作与安装、混凝土浇筑、渡槽构件预制与安装、三向预应力张拉、预应力孔道灌浆、槽身后浇带等实行监理全过程旁站;对关键工序，如原材料各项检测、混凝土材料配置、施工测量放线、混凝土浇筑、隐蔽工程施工实行全过程旁站。根据现场实际情况，不限于以上旁站内容。旁站过程中发现的质量问题采取口头指正、书面指示、警告、现场督办、罚款和暂停施工等处理方法。

（3）监理培训及考核。为了确保现场旁站监理的工作效果，有针对性地对监理人员组织每周2次的业务培训学习，每月进行1次业务知识闭卷考试。针对监理人员现场值班情况，制定质量管理处罚和奖励制度，每月15，25日定期由监理部分管副总监牵头对现场施工质量进行检查、考核。同时，实行不定期巡查、抽查、查岗等管控措施。将培训、检查、抽查、考试结果分别计入每个监理人员的考核成绩，并与绩效工资挂钩，确保在监理管理中严控工程质量。

（4）原材料、中间产品控制办法。依据合同文件、设计技术要求、施工图纸及规程规范督促施工单位对原材料进场进行严格检查、检验、审批和报审，未经监理工程师验收、审批合格的材料不允许用于工程施工。严格按规范要求对原材料进行每批次、每月、每季度、每年的相关检验检测。监理工程师在每月月初时，根据施工单位的施工进度计划推算原材料的需求量，并编制当月监理跟踪检测和平行检测计划，严格督促自检、平检单位认真落实。对检测中发现的不合格材料，按规范规定进行复检或直接清退出场，并全程跟踪处理过程，绝不允许不合格的原材料用于工程。为保证混凝土拌合物的质量，严格审查施工配合比、控制拌合时间并定期校验拌合楼称量系统等。

（5）夏季采取降温措施。因枣阳市缺水严重，施工用水均为地下水。为了控制混凝土温度，要求拌合前先对原材料进行喷淋降温（地下水水温约20 ℃）;拌合时采用制冷系统制冷水拌合（约5 ℃～9 ℃）;拌合楼各储罐、混凝土运输罐车均采用棉被加双层帆布进行隔热;尽量减少混凝土运输时间，避免中途耽误，混凝土运输距离最远约3 km，运输时间基本控制在15 min之内;严格检查混凝土出机口温度、入仓温度，普通混凝土温度控制在28 ℃以内，渡槽槽身温度控制在26 ℃以内;为了错开高温时段，要求混凝土浇筑时段均控制在19：30～04：00;混凝土终凝后及时采用地下水进行流水养护。

（6）冬季采取保温措施。要求骨料仓采用搭设暖棚遮盖防冻，保温棚覆盖整个仓面，保温棚在冬季一直保留，春季气温回暖后才可拆除。混凝土运输罐车表面采用棉被加双层帆布保暖。为了错开低温时段，根据气象资料分析，选择气温稍高的晴天或中午时段浇筑混凝土，并及时采取防冻措施。混凝土浇筑前，要求施工方提前准备防冻物资，防止浇筑时和浇筑后因气温低影响混凝土质量。及时对已浇筑混凝土保温，一般情况下要求采用保温被覆盖;特别时段（气温极低）封闭渡槽槽身段，采取搭设暖棚、煤炉生火、安装蒸汽设备等措施进行混凝土养护，提高渡槽槽身环境温度，确保混凝土质量。安排专人测量混凝土内部温度，并详细记录，以便分析混凝土温度变化情况并采取其他技术措施纠偏。

3 渡槽槽身质量控制要点

渡槽槽身质量控制要点包括以下6个方面：①查原材料。检测混凝土所用水泥、骨料、矿物掺和料、外加剂、水等主要原材料是否合格，是否符合技术要求和规范要求。②查钢筋制作与安装。钢筋制作与安装是否符合设计要求。③查配套附件及埋件。配套附件及零星埋件是否遗漏、位置是否准确、有无破损、是否牢固等。④查拌合物。对混凝土拌和物出机口温度、浇筑温度、坍落度及坍损进行检测。⑤查浇筑。全程监控混凝土浇筑过程，安排温度合适时进行混凝土施工，过程中不得出现“漏振、欠振、过振”等影响混凝土质量的现象。⑥查收尾。混凝土浇筑后，检查是否有防止早期干缩裂纹的措施，是否及时进行收光、抹平、压实，是否采取养护。

预应力包括槽身纵向、横向、竖向均施加预应力。纵向、横向预应力采用1 860 kPa 级钢绞线，竖向预应力采用 PSB1080 ΦPS32 精轧螺纹预应力钢筋，为有粘结预应力結构。

3.1 预应力钢绞线

3.1.1 钢绞线下料、编束

（1）检查每盘钢绞线的表面质量、直径偏差。钢绞线表面不得带有润滑剂、油污等降低其与混凝土粘结力的物质。

（2）检查P型锚挤压头钢绞线外露长度，外露长度必须控制在2～5 mm。

（3）钢绞线下料时必须采用砂轮切割机切断，严禁采用电弧或气割切割。

3.1.2 波纹管安装

波纹管是否正确安装直接影响钢绞线穿梭、结构受力、张拉和灌浆效果等。

（1）复核定位钢筋网片的空间位置，定位钢筋垂直于槽身轴线的立面方向允许偏差为±5mm（上下端方向）。

（2）检查波纹管的水平位置，水平向定位允许偏差为±5mm（左右侧方向），要求顺直。

（3）当预应力孔道与普通钢筋位置发生冲突时，要求经设计同意后，适当移动普通钢筋，保证孔道位置的准确性。

（4）在波纹管上方或左右侧不得不进行焊接作业时，必须在波纹管上包裹1层湿布或采用其他防护措施，防止焊渣火花灼伤波纹管。

（5）监控波纹管穿入定位筋时，作业人员站位间距不宜超过2 m，波纹管必须缓慢旋入，严禁拖拽。

（6）加强对波纹管的保护，严禁踏压波纹管，防止其变形。

（7）波纹管安装完成后，表面用阻燃保温材料形成保护罩，严禁碰触，待混凝土浇筑时再取掉保护罩，防止波纹管破损产生漏浆。

3.1.3 钢绞线穿束

（1）钢绞线穿束时，根据穿束情况调整钢绞线位置，防止钢绞线出现铰扭现象，避免每根钢绞线受力不均。

（2）钢绞线两端露出锚垫板长度应基本一致，必须采用防水材料包裹防护，防止钢绞线污染，从而影响张拉作业。

（3）穿束后至预应力张拉完成前，必须对钢绞线和孔道口进行保护，严禁杂物和水进入孔道内，造成钢绞线锈蚀或污染，对预应力张拉和灌浆产生影响。

（4）穿束后及时将管口处波纹管与钢绞线之间的缝隙用泡沫胶等材料充填密实，并在外部使用塑料胶带缠裹严密，防止混凝土浆液沿缝隙渗入波纹管孔道内造成堵孔。

（5）在混凝土浇筑前及浇筑过程中，加强对灌浆管、排气管、出浆管的保护。

3.1.4 张拉

（1）预应力张拉前，必须提交待张拉槽身试样的同期混凝土强度报告，否则不予张拉。

（2）预应力张拉时，初张结构混凝土强度不得低于设计强度等级的85%，终张结构混凝土强度必须达到设计强度等级的100%，混凝土弹模必须达到设计值。

（3）张拉机具操作人员要定人、定位且持证挂牌上岗，非作业人员不得进入张拉作业区，千斤顶出力方向严禁站人。

（4）张拉加载及卸载要缓慢平稳，加载速率每分钟不宜超过0.1σcon，卸载速率每分钟不宜超过0.2σcon，其中，σcon为张拉应力。

（5）检查千斤顶、工作锚和孔道轴线是否“三同心”。

（6）张拉机具就位后，要先进行空载试运转，检查其运行状态和可靠性。

（7）张拉前要清理张拉施工区内与张拉作业无关的材料、设备及其他障碍物。

（8）因所有张拉工作均为高空作业，在张拉前要严格检查施工平台的安全防护措施是否到位，并挂设警示牌。

（9）安装工作夹片和工具夹片前，必须清理锥孔和夹片内的沙粒与杂物。

（10）安装工具锚时要保证钢绞线顺直，不能使工具锚之间的钢绞线错孔扭结。

（11）钢绞线伸长量、回缩量、滑移量测量要精确到毫米。

（12）钢绞线张拉必须实行双控，采用以张拉力控制为主、伸长值校核的双控操作方法（钢绞线实际伸长值不得超过理论伸长值的±6%，当伸长值超过±6%时要查明原因，并采取相应措施）。

（13）检查工具夹片的磨损情况，出现磨损时必须立即更换。使用时，可在工具夹片外表面涂抹一层专用退锚剂，便于退锚。

（14）预应力锁定后，工作夹片错牙不得大于2 mm，否则应退锚重新进行张拉。

（15）油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有在千斤顶就位妥当后方可开动油泵。油泵操作人员必须保证给油回油平稳，并密切注视油压表读数，张拉到位或回缸到底时需及时将控制手柄置于中位，以免回油压力瞬间迅速加大。

（16）严禁带压拆卸千斤顶。

（17）配合安全监测单位做好监测设备埋设工作，做到“四同心”。

3.1.5 孔道灌浆

（1）预应力终张拉完成并经验收合格后，要求在48 h内进行孔道灌浆。

（2）灌浆所用水泥必须采用不低于P.O42.5级别的普通硅酸盐水泥，水灰比必须满足JTG/TF50-2011《公路桥涵施工技术规范》要求， 3 h泌水率不大于1%，最大不超过2%。

（3）采用制浆机现场拌制浆液，随拌随用，每盘水泥浆用完后才能开始下一盘拌制，严禁边灌浆边制浆。

（4）浆液进入灌浆泵前必须通过不大于3 mm的筛网进行过滤。

（5）灌浆时使用活塞式灌浆泵，不得使用气压泵。

（6）水泥浆中氯离子含量不得超过胶凝材料总量的0.06%。灌浆用水不得含有氟化物、氯化物、硝酸盐、硫酸盐等会对钢绞线产生腐蚀的物质。

（7）灌浆过程中及灌浆后3 d内，结构及环境温度不得低于5 ℃，否则要采取保温措施。灌浆时温度要控制在10 ℃～25 ℃，当气温高于35 ℃时，灌浆改为夜间进行。

（8）灌浆结束后必须及时对管道的灌浆质量、进浆口和出浆口的饱满程度等进行检查，如发现管道浆液不饱满，必须及时补充灌浆。

3.1.6 封锚

（1）预应力张拉完成后，严禁对锚板附近的混凝土进行扰动。

（2）封锚混凝土浇筑时必须加强振捣，确保混凝土浇筑密实。

（3）封锚混凝土的强度和性能必须满足设计和规范要求。

（4）要在浆液强度达到设计强度后进行封锚区混凝土凿毛。

（5）封锚混凝土浇筑后必须及时洒水养护，低温季节施工的封锚混凝土，必须采用涂刷养护剂进行养护，不得洒水养护。

3.2 预应力钢筋

（1）预应力钢筋固定端组装。①灌浆管采用硬塑料管，要求安装在波纹管靠近锚固端处。②为保证灌浆密实，同时避免墙身混凝土浇筑时竖向波纹管内泛浆堵塞灌浆孔，灌浆管管口与底部锚垫板距离控制在15～20 cm。③灌浆管外露端头要接小口径的铝塑管，便于后期连接灌浆接头。

（2）预应力钢筋安装。①检查排气管、灌浆管与波纹管接头处的密实性，防止漏浆。②波纹管安装完成后，竖向用塑料胶带封闭，防止外界水进入波纹管内。

（3）预应力钢筋张拉。①安装千斤顶时，要保证千斤顶、工作锚和孔道轴线“三同心”。②做好张拉施工记录，预应力钢筋伸长值测量必须准确到毫米。

（4）孔道灌浆。与预应力钢绞线施工“孔道灌浆”相同。

（5）封锚。①在预应力张拉完成后，预应力钢筋张拉端及时封锚。②封锚施工区凿毛并清洗干净，设置钢筋后浇筑无收缩混凝土。③封锚混凝土浇筑时，混凝土表面要收面平整，避免封锚混凝土长时间积水。

4 结 语

三向预应力现浇混凝土渡槽的质量控制重点在于细节把控，包括原材料控制、混凝土温度控制，以及預应力钢绞线（钢筋）制作、安装、张拉、灌浆。鄂北工程三向预应力现浇混凝土渡槽施工的每个步骤、每道工序监控是质量控制的重中之重，该技术的成功应用可为其他类似工程提供参考。

（编辑：李 慧）