(湖北大禹水利水電建設(shè)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430061)

隨著中國(guó)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)投入，水利施工設(shè)備逐步向大型化、自動(dòng)化發(fā)展，造槽機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。但多被用于大型渡槽，應(yīng)用于中小型渡槽的工程實(shí)例較少。為保證槽身混凝土澆筑質(zhì)量，適合造槽機(jī)施工的大跨度小截面槽身混凝土澆筑工藝尚需探索。本文將結(jié)合中小型的普溪河渡槽新建工程實(shí)例對(duì)其槽身混凝土的澆筑工藝進(jìn)行探討。

1 概 況

普溪河渡槽全長(zhǎng)1003m,為預(yù)應(yīng)力箱梁簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，槽身凈空尺寸3.1m×2.6m(寬×高)，設(shè)計(jì)流量15.0m3/s，單跨長(zhǎng)40m，最大高度62m，側(cè)壁最小截面寬度0.3m。槽身采用C50W4F100預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，利用DZS40/500上行式矩型造槽機(jī)進(jìn)行原位逐跨現(xiàn)澆。槽身端部錨頭布置見下頁(yè)圖1，槽身端部配筋圖見下頁(yè)圖2。

目前利用造槽機(jī)進(jìn)行槽身的原位逐跨現(xiàn)澆已有成熟實(shí)例，如東深供水和南水北調(diào)等項(xiàng)目，但其多為超大型渡槽且高度低。而如本例中利用造槽機(jī)這種大型設(shè)備在超過60m的高空進(jìn)行原位逐跨現(xiàn)澆，且跨度達(dá)到40m的預(yù)應(yīng)力小型渡槽的工程案例仍為少見。由于槽身截面狹窄、鋼筋及波紋管布置密集，同時(shí)又受造槽機(jī)設(shè)備操作空間狹小的限制，為了保證預(yù)應(yīng)力混凝土質(zhì)量，必須探索一套能適應(yīng)以上綜述特點(diǎn)的混凝土澆筑工藝。

圖1 槽身端部錨頭布置 (單位：mm)

圖2 槽身端部配筋圖

2 難點(diǎn)分析

本例中單跨槽身混凝土方量為200m3，澆筑時(shí)長(zhǎng)需12h左右，由于截面狹窄、鋼筋及波紋管布置密集，入料及振搗的空間有限，混凝土在澆筑時(shí)除保證其強(qiáng)度、抗?jié)B和抗凍等指標(biāo)外，還必須具有較大的坍落度及較長(zhǎng)的緩凝時(shí)間。為避免澆筑過程中產(chǎn)生翻漿現(xiàn)象，保證混凝土澆筑密實(shí)，無(wú)蜂窩、麻面、孔洞及表面溫度裂縫等問題，需制定合理的澆筑及振搗方案和科學(xué)完善的混凝土養(yǎng)護(hù)措施。

3 工藝研究

3.1 澆筑順序控制

澆筑順序及入料點(diǎn)的選擇是否合理，將直接影響混凝土澆筑的效率和質(zhì)量。槽身混凝土常規(guī)入倉(cāng)方式為先從底板入倉(cāng)，后由頂板入倉(cāng)。在選擇先從底板入倉(cāng)方案時(shí)，混凝土的倉(cāng)內(nèi)運(yùn)輸因受到造槽機(jī)內(nèi)部模板空間布局限制，只能從內(nèi)模倒角邊緣(A處，見圖3)入料。但由于此處為預(yù)應(yīng)力混凝土的鋼筋加密區(qū)域，密集的鋼筋和預(yù)埋件形成格柵阻礙混凝土的順利通過，容易造成混凝土骨料分離，導(dǎo)致粗骨料不易通過格柵而在底肋內(nèi)側(cè)(B處，見圖3)堆積，而被離析的細(xì)骨料及漿液在底肋外側(cè)(C處，見圖3)大量聚集，導(dǎo)致混凝土的均一性較差并降低了底肋部位混凝土強(qiáng)度。

圖3 槽身端部配筋圖

經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)及論證最后選擇將入料點(diǎn)調(diào)整至側(cè)墻頂面的端部(D處，見圖3)，改變混凝土倉(cāng)內(nèi)通過路徑，從鋼筋相對(duì)較稀疏的墻體內(nèi)自上而下注入底肋及底板內(nèi)，使底肋混凝土能夠順利注入，保證了均一性和強(qiáng)度。同時(shí)又考慮到槽身端部除有密集的加強(qiáng)鋼筋外還預(yù)埋了大量的預(yù)應(yīng)力錨具及波紋管，當(dāng)混凝土從頂面端部向下注入時(shí)會(huì)受到預(yù)埋錨具和波紋管的隔阻，從而不能保證預(yù)埋件下方混凝土的密實(shí)度，甚至?xí)霈F(xiàn)空洞。

在實(shí)際案例中將入料點(diǎn)從頂面端部再向后調(diào)整600mm左右(見圖4)，回避混凝土預(yù)埋錨具區(qū)域而從該區(qū)域后方注入混凝土，再利用混凝土的水平流動(dòng)來(lái)保證所有預(yù)埋件周邊混凝土的密實(shí)性。另外墻內(nèi)利用導(dǎo)管解決混凝土豎向下落距離較大容易導(dǎo)致離析的問題。

圖4 端部錨下鋼筋圖

3.2 分層分段控制

槽身側(cè)墻高2.6m，空間狹窄且布有多層波紋管，需通過合理的分層布置，才能有效地解決掛簾、錯(cuò)臺(tái)、倒角氣室、冷縫等問題。綜合考慮各種因素，首先確定了單層混凝土的澆筑厚度控制為300mm，但由于槽身結(jié)構(gòu)形式及混凝土方量的因素，將底肋及底板合并為第一層澆筑，側(cè)墻下部倒角部位作為第二層澆筑。同時(shí)為保證倒角內(nèi)空氣能被順利排出，避免形成密閉氣室從而產(chǎn)生混凝土麻面、蜂窩甚至空洞等質(zhì)量缺陷，將第一層底板澆筑面高度下調(diào)50mm左右，保證在倒角澆筑時(shí)能使其內(nèi)部空氣隨混凝土順利的從倒角與底板的空隙被排出，并將剩余的底板倉(cāng)位澆滿。槽身混凝土大坍落度和較長(zhǎng)的緩凝時(shí)間的特性保證了混凝土分層之間結(jié)合良好不會(huì)產(chǎn)生冷縫，但由于側(cè)墻內(nèi)自上而下布置有三層波紋管，在入料時(shí)頂面難免會(huì)殘留混凝土，因分層較多整體澆筑時(shí)間長(zhǎng)，需及時(shí)將波紋管的殘料清除，避免其凝固散落后進(jìn)入墻體內(nèi)形成夾心從而影響墻體混凝土的一致性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗張拉能力。槽身澆筑層劃分示意圖如圖5所示。

圖5 槽身澆筑層劃分示意圖 (單位：mm)

在施工過程中需嚴(yán)格控制側(cè)墻的單層入倉(cāng)厚度和澆筑時(shí)間，避免出現(xiàn)冷縫或翻漿等現(xiàn)象。整體采用水平同起、對(duì)稱澆筑、一次成型的原則，沿槽身縱向由距下游端部600mm處向上游方向澆筑。當(dāng)澆筑至距離上游端部6m左右時(shí)，為防止由于澆筑層前進(jìn)端的混凝土堆高造成混凝土漿液自流充滿端部的錨件加密區(qū)導(dǎo)致強(qiáng)度降低，調(diào)整入料方向改由距上游端部600mm處開始向下游方向澆筑與已澆筑混凝土合攏，從而將本層填滿。同時(shí)要控制好層與層之間合理的時(shí)間間隔，太短容易形成翻漿，太長(zhǎng)則容易產(chǎn)生冷縫和掛簾現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力槽身澆筑順序如圖6所示。

圖6 預(yù)應(yīng)力槽身澆筑順序

3.3 振搗控制

為了保證槽身混凝土的振搗效果，在澆筑過程中采用插入式振搗棒與附著式高頻振搗器相結(jié)合的方式。由于側(cè)墻寬度僅為300mm，除雙層鋼筋外還布置有波紋管(見圖7)，能提供振搗棒插入的最大空間為50mm，所以為了保證側(cè)墻內(nèi)混凝土的振搗質(zhì)量，插入式振搗棒采用φ30mm和φ50mm兩種型號(hào)配合使用，同時(shí)在槽身端部和側(cè)墻底部等鋼筋和波紋管布置密集區(qū)域還需架設(shè)附著式高頻振搗器(見圖8)。

圖7 槽身薄壁側(cè)墻圖 (單位：mm)

側(cè)墻混凝土主要以插入式振搗為主，在后一層鋪筑之前必須對(duì)前一層已澆混凝土進(jìn)行先期復(fù)振。嚴(yán)格控制插入式振搗棒的插入深度、密度和速度，制作振搗點(diǎn)位作業(yè)表，防止重復(fù)振搗或漏振，另外在振搗棒的連接膠管上標(biāo)定刻度，通過精確測(cè)量每層混凝土的澆筑面高度，嚴(yán)格控制振搗棒插入前一層混凝土結(jié)合面的深度，保證各層結(jié)合面的振搗質(zhì)量。

由于槽身整體澆筑時(shí)間長(zhǎng)需要混凝土具有較長(zhǎng)的緩凝時(shí)間，保證先期澆筑的底板混凝土不能由于過早初凝，使其在槽身混凝土不斷加載過程中隨著造槽機(jī)主梁及模板預(yù)拱度的逐漸損失而遭到早期撓動(dòng)破壞，影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。除在槽身底板和側(cè)墻底部澆筑時(shí)需插入式和附著式振搗器同時(shí)配合使用外，在槽身整體澆筑完成之前，都必須保持對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行持續(xù)間歇性的附著式振搗。

圖8 附著式振搗器臺(tái)座模板布置

側(cè)墻混凝土澆筑前，在底部倒角模板外增設(shè)400mm寬壓模(木模板)，一側(cè)插入內(nèi)模倒角處，并將其固定牢固，加大反向抗壓面積，有效降低對(duì)下層混凝土的擠壓，解決底板倒角翻漿問題。在第二層澆筑時(shí)，控制混凝土厚度至倒角以上，澆筑完成間歇60min后再澆筑下一層，以免進(jìn)行復(fù)振時(shí)倒角部位出現(xiàn)翻漿。

3.4 養(yǎng)護(hù)方案

本例中槽身混凝土強(qiáng)度為C50，由于標(biāo)號(hào)高，雖然為薄壁結(jié)構(gòu)但混凝土實(shí)際表面溫度仍會(huì)超過60℃，所以即使夏季其與外界環(huán)境溫差也將接近30℃，而冬季則達(dá)到60℃，因此為了避免混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，必須采取完善的保溫及養(yǎng)護(hù)措施。在混凝土澆筑前，于造槽機(jī)外表面(兩側(cè)及底部)鋪裝黏貼50mm厚的橡塑海綿絕熱保溫板，再在造槽機(jī)兩端制作獨(dú)立的裝配式包裹封罩與造槽機(jī)外模緊密相連形成密閉保溫室。另外在槽身混凝土頂面首先覆蓋兩膜兩氈，然后再鋪設(shè)一層帆布罩，四周用砂枕壓邊。除了采取上述與外部隔絕和內(nèi)部保溫措施外，還必須注重混凝土表面的保濕灑水。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，一定把握好時(shí)機(jī)，一般在澆筑完成20h后左右，混凝土表面微干出現(xiàn)泛白現(xiàn)象前進(jìn)行施水作業(yè)，并且控制養(yǎng)護(hù)水的溫度與混凝土表面溫度相同，避免由于養(yǎng)護(hù)水溫度過低而造成混凝土表面溫度驟降形成裂縫傷害。最后嚴(yán)格控制造槽機(jī)開模時(shí)機(jī)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土表面溫度，當(dāng)其與外界環(huán)境溫度的最大溫差小于15℃時(shí)允許開模和拆卸保溫設(shè)施。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)造槽機(jī)施工中存在的澆筑難點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，選擇了使用叉管兩側(cè)平行澆筑，由頂板肋部和端部鋼筋加強(qiáng)區(qū)之外入料，附著式高頻振搗器與插入式振搗棒結(jié)合振搗，增加復(fù)振和底板蓋模等方式，解決了槽身鋼筋、波紋管密集區(qū)、端部預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)混凝土骨料分離、振搗困難、混凝土外觀質(zhì)量差的問題，保證了槽身混凝土均一性、強(qiáng)度和外觀質(zhì)量；通過制定科學(xué)的養(yǎng)護(hù)方案和控制開模時(shí)機(jī)，避免了混凝土表面產(chǎn)生溫度裂縫，保證了工程質(zhì)量，同時(shí)也為類似施工環(huán)境的狹長(zhǎng)倉(cāng)面混凝土澆筑施工提供借鑒。