槽身混凝土入倉方式的應(yīng)用研究

雷朝生

(中水淮河安徽恒信工程咨詢有限公司，安徽 蚌埠233001)

【摘要】南水北調(diào)湍河渡槽工程為相對獨立的三線三槽單跨40m的雙向全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)U形薄壁渡槽，槽身混凝土等級為C50W8F200。渡槽槽體結(jié)構(gòu)新穎，受力復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸及施工技術(shù)較為復(fù)雜。該工程通過調(diào)整入倉方式，采用薄層澆筑、二次復(fù)振的方法，保證了槽身混凝土質(zhì)量，施工效果良好。

【關(guān)鍵詞】渡槽；混凝土；入倉方式

中圖分類號：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工程簡介

南水北調(diào)中線一期總干渠陶岔渠首—沙河南段(中線建管局直管項目)湍河渡槽工程，位于河南省鄧州市小王營至冀寨之間的某河流上，順總干渠水流方向依次為右岸渠道連接段、進口漸變段、進口閘室段、進口連接段、槽身段、出口連接段、出口閘室段、出口漸變段、左岸渠道連接段，其中右岸渠道連接段內(nèi)設(shè)退水閘1座，渡槽總長1030m。

主要建筑物為1級，次要建筑物為3級。渡槽設(shè)計流量為350m3/s，加大流量為420m3/s。槽身為相互獨立的3槽預(yù)應(yīng)力混凝土U形結(jié)構(gòu)，單跨長40m，共18跨，單槽內(nèi)空尺寸7.23m×9.0m(高×寬)，直線段壁厚35cm，端部壁厚65cm，單跨槽身鋼筋89.5t，單跨槽身鋼絞線36.05t，其中環(huán)向鋼絞線17.33t、縱向鋼絞線18.72t，單槽自重約1600t。

1.1槽身工程簡介

渡槽槽身混凝土等級為C50W8F200，單榀槽身混凝土工程量612m3，包括槽身預(yù)制欄桿梁及二期封錨混凝土。槽身一期混凝土澆筑方量約571m3。渡槽槽身采用造槽機(DZ40/1600型)進行原位現(xiàn)澆一次成型。

1.2氣象水文條件

據(jù)流域內(nèi)內(nèi)鄉(xiāng)氣象站實測資料統(tǒng)計，多年平均氣溫15.0℃，實測極端最高氣溫42.1℃，實測極端最低氣溫-14.4℃，多年年平均地溫(地面)17.7℃，日照時數(shù)1933.7h。全年盛行的風(fēng)向為NE，多年平均風(fēng)速1.9m/s，實測最大風(fēng)速19.0m/s。

2槽身混凝土澆筑前施工

渡槽槽身采用3臺DZ40/1600U型造槽機施工，均在渡槽出口連接段(18號墩)進行安裝，安裝完成后根據(jù)《南水北調(diào)中線工程某渡槽現(xiàn)澆施工DZ40/1600型造槽機(移置式U形渡槽專用組合鋼模)驗收大綱》驗收。

2.1鋼筋施工

槽身鋼筋利用系統(tǒng)布置的鋼筋加工廠加工，嚴格按照下料單進行鋼筋加工。加工好的鋼筋編號分區(qū)擺放整齊，出廠時，依據(jù)下料單逐項清點，確認無誤后，以施工倉位安排分批提取，用20t平板汽車運抵現(xiàn)場，由具備相應(yīng)技能的操作人員現(xiàn)場綁扎。綁扎時按先底板再側(cè)墻的順序進行,若槽身鋼筋與預(yù)應(yīng)力波紋管及鋼絞線位置發(fā)生沖突，經(jīng)設(shè)計同意后可適當調(diào)整鋼筋位置。

2.2鋼絞線安裝

根據(jù)槽身施工圖進行鋼絞線下料、波紋管安裝和穿束，施工時要求波紋管固定位置要準確、可靠，接頭嚴密。澆筑混凝土?xí)r不允許出現(xiàn)錯位走形。

由于槽身為全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，為保證預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求，需要在安裝波紋管及鋼絞線時進行精確定位(縱向鋼絞線定位偏差±8mm，環(huán)向鋼絞線定位偏差±5mm)。項目部先行制作了①、②、③、④四種型號的鋼絞線(波紋管)樣架鋼筋。①、②、③為縱向波紋管樣架筋，均采用直徑14mm的一級鋼筋制作。④為環(huán)向鋼絞線樣架筋，用直徑14mm的二級鋼筋制作。為確?？v向波紋管固定牢靠、準確且避免與環(huán)向鋼絞線位置發(fā)生沖突，在兩端按間距45cm布置2×18道(兩端各18道)、跨中部分按54cm布置37道，縱向合計73道縱向波紋管樣架筋。沿環(huán)向鋼絞線布置20道環(huán)向鋼絞線樣架筋。

樣架鋼筋尺寸形式如圖1、圖2所示。

圖1　槽身縱向預(yù)應(yīng)力樣架筋 (單位：cm)

圖2　槽身環(huán)向預(yù)應(yīng)力樣架筋 (單位：cm)

3槽身混凝土澆筑

3.1槽身混凝土入倉手段布置

該工程在招標投標階段依據(jù)施工現(xiàn)場地形及采用造槽機進行槽身施工的特點，制定槽身混凝土入倉方式為：2臺HTB—80型混凝土拖泵+2臺吉達BLG—12m型布料機+16套溜筒直接送料入倉。

在施工階段，槽身施工圖與招標圖紙相比，槽身預(yù)應(yīng)力筋工程量發(fā)生較大變化。環(huán)向鋼絞線由111束增至241束，縱向鋼絞線由35束增至40束，單跨槽身鋼筋用量達到94t(槽身混凝土含筋率達到15.4%)，槽身鋼筋密集(最密處間距不足4cm)。槽身混凝土為C50W8F200纖維素混凝土(UF500纖維)，混凝土拌和物黏聚性強、流動性及擴散度較差，槽身澆筑時混凝土附著在槽身鋼筋與鋼絞線形成的“密網(wǎng)”上極難流動。

為解決槽身鋼筋與鋼絞線形成的“密網(wǎng)”導(dǎo)致下料難的問題，槽身混凝土澆筑時下料點必須布置密集，下料點轉(zhuǎn)移必須快速，混凝土澆筑過程必須連續(xù)。實際施工卻與造槽機以下特征發(fā)生沖突：

a. DZ40/1600U型造槽機為該工程特制的超大型移動模架系統(tǒng)，設(shè)計制作嚴謹可靠。該設(shè)備內(nèi)模撐桿、油缸及電氣管線布置密集，外梁設(shè)置8組連系梁，外肋安裝12個HSGφ280/φ180—650型開模油缸，若采用溜筒入倉，下料點布置受到極大的限制，下料點轉(zhuǎn)移緩慢。

b.造槽機主支腿底部至外主梁頂部約17m，若采用溜筒下料，拖泵泵管只能沿造槽機外主梁支腿敷設(shè)至頂部外主梁上部，再向下與布料機連接，外梁頂部至拖泵垂直高度近30m，中間有9個彎轉(zhuǎn)接頭，槽身UF500纖維素纖維混凝土黏聚性強極易發(fā)生堵管現(xiàn)象，難以保證槽身混凝土澆筑連續(xù)性。

c.若采用溜筒下料，槽頂下料漏斗至槽身底板垂直高度約13m，為防止溜筒堵管必須將其直徑增大至250～300mm，無疑將導(dǎo)致混凝土拌和物骨料分離。

由于上述癥結(jié)的存在，難以解決槽身鋼筋與鋼絞線形成的“密網(wǎng)”導(dǎo)致下料難的問題。17號中槽身采用“2臺HTB—80型混凝土拖泵+2臺吉達BLG—12m型布料機+16套溜筒澆筑”，用時長達48h(約570m3混凝土)，下料點轉(zhuǎn)移緩慢，澆筑過程多次出現(xiàn)堵管現(xiàn)象，不僅嚴重影響槽身混凝土澆筑質(zhì)量，也影響了工期。

經(jīng)過研究，決定通過改變槽身混凝土澆筑入倉手段的方式解決上述難題，采用2臺47m混凝土汽車泵澆筑槽身混凝土。18號中槽身、18號左槽身采用2臺47m混凝土汽車泵直接入倉，用時27～30h，下料過程順利。

為保證槽身施工質(zhì)量及進度滿足要求，綜合考慮該工程跨某河水域范圍內(nèi)施工條件影響，將該工程槽身混凝土澆筑入倉手段由“2臺HTB—80型混凝土拖泵+2臺吉達BLG—12m型布料機+16套溜筒直接送料入倉”調(diào)整為“采用2臺50m混凝土汽車泵直接入倉”。

3.2混凝土澆筑順序

綜合考慮槽身鋼筋密集程度、下料窗口布置、振搗影響范圍及相關(guān)規(guī)程規(guī)范等因素，槽身的澆筑順序如圖3所示。

a.底板澆筑。槽身底板混凝土方量約183.7m3，端部厚為147cm，跨中厚為100cm。根據(jù)仿真試驗槽體澆筑情況分析，槽身底板分三層下料，由于端部鋼筋密集，先澆筑兩個端部，其澆筑厚度為47cm，再由跨中向兩端均勻?qū)ΨQ下料，以利于及時排除倉內(nèi)積水。

b.反弧段澆筑。槽體反弧段澆筑主要解決混凝土排氣問題，反弧段垂直高度4.5m，方量約238m3，分12層澆筑完成，單層下料厚度控制在30～40cm。

待底板混凝土澆筑完成后將內(nèi)翻轉(zhuǎn)模板合攏并將下部鎖定，將造槽機2號撐桿支撐牢固。澆筑期間由下往上均勻?qū)ΨQ從反弧段的每一個下料窗口下料，振搗密實，不能出現(xiàn)欠振和過振，要求在進行插入式振搗器振搗的同時相應(yīng)部位采用附著式振搗器進行振搗。

c.直墻及翼板澆筑。直墻段及翼板垂直高度2.7m，混凝土方量約124.6m3，分7層下料。直墻段部位可從U形槽壁頂下料，下料厚度為40～50cm，振搗方式為插入式振搗，整個下料過程應(yīng)進行特別控制，保證槽身左右兩側(cè)對稱下料。

編號方量/m3編號方量/m3編號方量/m3編號方量/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

圖3槽身澆筑分倉分層情況

3.3混凝土振搗

混凝土振搗順序同混凝土澆筑順序。振搗方式根據(jù)澆筑部位分兩種，底板部分采用插入式振搗，腹板部分采用附壁式振搗和澆筑窗口插入式振搗。翼板部分采用插入式振搗。振搗根據(jù)下料情況及時進行。

槽身混凝土振搗時注意振搗器不能碰擊鋼絞線、波紋管，收倉后及時灑水養(yǎng)護。為保證混凝土施工質(zhì)量，盡量減少混凝土表面氣泡，混凝土采用二次復(fù)振的方法，即在混凝土正常振搗結(jié)束后15～30min內(nèi)再進行復(fù)振，以排除混凝土內(nèi)的氣泡，保證混凝土表面光潔度。

3.4混凝土養(yǎng)護

在施工臨時用水系統(tǒng)相應(yīng)位置接支管通至槽頂，槽身采用涂刷養(yǎng)護劑和布設(shè)滴定管流水相結(jié)合的方式進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間符合設(shè)計、規(guī)范要求。

為保證槽身施工連續(xù)不間斷，需考慮冬季極端溫度下的保溫措施。在造槽機外模上噴射一層5cm厚的聚氨酯噴涂料，該產(chǎn)品發(fā)泡后體積膨脹，強度較高，與模板附著力大，憎水防火，保溫效果極好?；炷翝仓瓿珊罅⒓丛诓凵砩舷掠螡M掛保溫棉被，槽頂覆蓋彩條布，形成一個封閉整體，槽身內(nèi)部采用8組煤爐升溫，保溫效果較好。

3.5混凝土質(zhì)量控制與檢查

a.配制混凝土所用原材料按規(guī)范進行檢測，合格后方可使用。

b.拌和站應(yīng)經(jīng)常檢查原材料配比量，衡量系統(tǒng)應(yīng)定期校驗。

c.應(yīng)隨時檢查混凝土拌和物均勻性，對坍落度、擴散度及時調(diào)整，并控制在規(guī)定范圍內(nèi)。

d.在槽身澆筑時，成型抗壓試件組數(shù)根據(jù)規(guī)范要求確定。

4結(jié)語

該工程通過調(diào)整入倉方式，采用薄層澆筑、二次復(fù)振的方法，降低了混凝土因漏振產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，減少了混凝土面產(chǎn)生的氣泡，保障了槽身的防滲漏能力，確保了槽身混凝土的質(zhì)量，加快了槽身施工進度，施工效果良好。

參考文獻

[1]DL/T 5144—2001水工混凝土施工規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2002.

[2]江正榮.建筑施工計算手冊[M].第二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.