南水北调工程李阳河渠道混凝土施工技术

周洪强，支维定

（1.黄河水电工程建设有限公司，河南 郑州450000；2.三门峡黄河明珠（集团）有限公司，河南 三门峡 472000）

1 工程概况

南水北调工程邯石段李阳河渠道倒虹吸位于邯石段邢台市内邱县城西南双流村东的李阳河两支流交汇口下游80 m处。倒虹吸设计流量220 m3/s，加大流量240 m3/s。交叉断面处河床宽约400 m，河床高程71.2 m。工程区地层岩性由第四系粘性土和砂性土组成，在勘探深度范围内未发现不良地质，无砂层液化问题。李阳河渠道倒虹吸进口桩号136+303，出口桩号136+816，建筑物总长513 m。工程总体布置由退水闸、排冰闸、拦冰索、进口渐变段、进口检修闸、管身段、出口节制闸、出口渐变段、河道防护等部分组成。

管身段长352 m，采用3孔一联普通混凝土结构，每孔过水断面为6.5 m×6.5 m。由22节管身组成，管身宽度25.9 m，进口斜管段4节，坡比1∶4.32，每节水平投影长度15 m，平管段14节，长度16 m，出口斜管段4节，坡比1∶4.34，每节水平投影长度17 m。混凝土40 262 m3，钢筋制安4 820 t。

2 施工总布置

结合本倒虹吸的实际情况，在李阳河出口段渠道137+000右侧布置李阳河施工处生活用房及施工班组生活用房和钢筋模板加工场。

施工用水：李阳河倒虹吸施工用水主要为仓面清理用水及混凝土养护用水，利用1号营地水井向李阳河敷设一条主水管接支管向作业面供水。

施工用电：李阳河倒虹吸施工用电主要为布料机、塔机、振动棒、施工照明、钢筋、模板加工场、现场焊接及施工期排水用电等，采用从生活营区变压器侧用12 m电杆架设3×125 mm2+95 mm2线路至施工现场李阳河管身段，根据现场需要配备接线头，设置开关柜，满足施工用电需要。

施工道路：利用前期开挖预留的上下两条道路作为混凝土浇筑的主要通道。

3 施工方法

3.1 基础处理工程

基础建基面开挖时预留厚50 cm的保护层，在垫层混凝土施工前，挖除50 cm厚的预留保护层，并采用压路机静压，达到设计标高及基础验收要求。

3.2 模板工程

3.2.1 管身模板配置

李阳河倒虹吸工程管身段为箱式结构，外侧模板主要采用180 cm×300 cm（高×长）平面大模板及30 cm×150 cm（高×长）钢模板等两种模板拼装，侧墙内模主要采用2块90 cm×150 cm（高×长），4块60 cm×150 cm（高×长）模板及倒角模板拼装，顶板底模主要采用7块60 cm×150 cm（高×长）及异形倒角模板拼装，倒角采用定制异型钢模；每段管身两侧的堵头模板由于设有双道止水，主要采用定制异型钢模和木模组装。所有模板的拼装均应在垫层上经测量放线定位定高程利用砂浆找平到设计高程后才进行模板安装，模板安装前必须将模板校正，清理干净，不允许有杂物，模板接缝间必须两接触面同时贴上双面胶，模板经检查合格后才能使用，模板安装后必须保证模板稳定不变形，不漏浆。

外侧墙大模板安装加固采用φ20锥形套和φ20拉模杆，其余侧墙模板及倒角八子模主要采用φ12锥形套配合φ12拉模杆连接加固。

管身段顶板模板采用搭设满堂脚手架，满堂架采用定制的单根长度6.15 m外径φ48的架管加40 cm长的丝托垂直受力搭设，间排距60 cm×60 cm,水平方向利用单根长度6 m外径φ48的架管布置，步距100 cm；剪刀撑以45°角位置纵向连续设置（每一侧边均匀设置3个剪刀架），与纵横向钢管利用转卡连接加固。横向每孔设置三道剪刀撑，利用转卡加固。锁脚应在离地面高程30 cm内采用定制4.9 m钢管进行加固。满堂脚手架从一个管节向另一个管节移动时采用手动葫芦牵引。

顶板模板拼装：侧墙搭接采用1块60 cm×150 cm钢模拼装，倒角位置采用定制倒角模板，顶板水平方向采用7块60 cm×150 cm钢模拼装。外侧主要采用1块大模板180 cm×300 cm及1块30 cm×150 cm钢模。

3.2.2 模板拆除

不承重侧面模板的拆除，应在混凝土强度达到其表面及棱角不因拆模而受损坏时，方可拆除；顶模在混凝土强度达到75%的设计强度标准值时，方可拆除。

3.2.3 模板的保管

钢模板在每次使用前清理干净，并用矿物油类的防锈涂料加以保护，不得采用污染混凝土的油剂；模板在使用后要小心拆除，堆放整齐，并进行洁面处理，以备后用。

3.3 钢筋制安工程

李阳河倒虹吸管身部分钢筋4 820 t，全部在李阳河钢筋加工厂加工成型。钢筋在加工厂内根据钢筋加工料表进行加工，钢筋加工的尺寸必须符合施工图纸的要求，钢筋加工后允许偏差控制在相关规范要求之内。对加工好的钢筋挂牌编号分仓位、分编号、按序整齐排放；场地设置增高防潮设施，防止发生钢筋受损、锈蚀、混号现象发生。确保进仓钢筋质量。

管身段施工所需钢筋有3种型号，分别为φ32，φ28，φ16。钢筋 φ32，φ28采用滚丝机车丝头，套筒连接的施工方法进行连接，钢筋φ16采用绑扎搭接，搭接长度按绑扎搭接规范执行，不得少于40 d。

钢筋机械连接过程：确定滚丝机位置→钢筋调直、切割机下料→丝头加工→丝头质量检查（套丝帽保护）→用机械扳手进行套筒与丝头连接→接头连接后质量检查→钢筋直螺纹接头送检。

钢筋安装严格按规范要求进行。现场必须根据施工图纸的结构尺寸，首先经测量定好结构边线和钢筋绑扎高程，布置好钢筋间隔距离，并做好标记，然后再依次进行钢筋铺设，清点钢筋数量，底顶板采用φ22钢筋作架立筋，依次绑扎固定。

3.4 混凝土施工

李阳河倒虹吸管身段混凝土工程量为40 262 m3，混凝土月浇筑量最高峰达到5 200 m3/月，日均生产量达到208 m3，根据项目的总体部署和安排，在1号营地生产设施区内设置了一台HZS60混凝土拌和站，在3号营地生产设施区内设置1台HZS60混凝土拌和站作为备用拌和站，配3～5台混凝土罐车进行运输，运距约500 m。底板垫层混凝土采用罐车直接入仓，管身段混凝土主要采用布料机入仓，泵车辅助之。

3.4.1 混凝土分层分块

倒虹吸工程管身段的平管段和进、出口斜管段浇筑分块按其本身的结构缝分块，管身共分22节，每管节进行底板、边墙、顶板3次浇筑，共66个仓号，为了合理利用好布料机，先浇筑管身平段底板，浇筑按隔块跳仓浇筑。

管身段混凝土分3次浇筑成型，第一次浇筑底板混凝土、倒角混凝土及35 cm高导墙混凝土，为了不至于管身内模混凝土溢出，底板浇筑完成后，待混凝土初凝前分层浇筑倒角处的混凝土，每层控制在20 cm以内，布料机均匀下料、对称下料，来回浇筑；第二次浇筑侧墙及中墙混凝土，浇筑高度3.55 m；第三次浇筑1 m高导墙混凝土、倒角混凝土及顶板混凝土。具体见如下管身段混凝土浇筑分层见图1。

采用台阶浇筑法，按顺水流方向或垂直水流方向布料，每层铺筑厚度按30～50 cm，台阶铺料长度为3～4 m。混凝土结合层处覆盖时间应控制在混凝土初凝之前，混凝土覆盖间歇时间通过试验确定。

图1 李阳河倒虹吸管身段混凝土浇筑分层示意图

管身底板及顶板混凝土表面的找平和高程控制采用轨道和杠尺结合的方式进行控制，待找平后取出轨道，填充混凝土后抹面。混凝土浇筑完毕后，采用杠尺找平，人工木抹子抹平压实，需压光部位用铁抹子人工压光出面。

3.4.2 施工缝处理

1）施工缝混凝土在强度达到2.5 MPa以后，采用人工凿毛并辅以风枪将仓面清理干净。凿毛标准应到达表面无浮浆、无松动混凝土、石子微露，一般深度控制在0.5～1 cm。

2）在墙体施工缝处下沿弹一道水平墨线，用手提切割机沿墨线切除切出深10 mm左右的缝隙，用砧子剔除墨线以上混凝土，以保证墙体浇筑完成后施工缝水平顺直。

3.4.3 混凝土养护及保护

输水箱涵混凝土应保证湿润养护不少于28 d，混凝土养护设专人负责，并作好养护记录,养护用水应符合有关规程、规范要求。

底板过水面和墙体施工缝混凝土初凝后宜覆盖土工织物洒水养护；输水箱涵内壁在拆模后宜涂刷养护剂养护；外墙在拆模后宜涂刷养护剂后再悬挂覆盖土工织物养护；顶板表面在初凝后宜覆盖土工织物洒水或覆盖塑膜保湿养护。

3.4.4 止水带、闭孔泡沫塑料板和聚硫密封胶施工

1）止水带施工。每段管身两侧端头设有双道止水，堵头模板主要采用定制异型钢模和木模组装，端头模板与橡胶止水带接触面上应设限位条，以免混凝土浇筑过程中橡胶止水带位移而影响止水效果。在安装过程中应采取措施防止变形、变位和撕裂，止水带埋入混凝土中的两翼部分与混凝土紧密结合，安装误差控制在5 mm以内。

橡胶止水带安装后，应对橡胶止水带进行覆盖保护，避免污染和暴晒，防止破坏和老化。

2）闭孔泡沫塑料板施工。为方便闭孔泡沫塑料板的安装，在订货时要求厂家按设计断面制作成型。

闭孔泡沫塑料板的施工采用后贴法。安装时首先在混凝土及闭孔泡沫塑料板表面用砂浆（按设计要求掺加一定比例的胶）涂满刷匀，然后将闭孔泡沫塑料板贴于混凝土表面，并充分压实，用钢钉固定。

3）聚硫密封胶施工。密封胶槽采用预留法成形。在进行闭孔泡沫板施工时，在需填充密封胶的部位安装一预留物（尺寸为缝宽×密封胶填充深度，材料为闭孔泡沫塑料板），随同闭孔泡沫塑料板一同安装，填充密封胶前将预留物取出即成密封胶槽。

密封胶槽应严格进行表面清洁处理，除去灰尘和油污，采用钢丝刷、手提式砂轮机修整，确保涂胶面干燥、清洁、平整并露出坚硬的结构层。

聚硫密封胶由A，B两组份组成，施工时按厂家说明书进行配制与操作。涂胶时，首先用毛刷在密封胶槽两侧均匀地刷涂一层底涂料，20～30 min后用刮刀向涂胶面上涂3～5 mm厚的密封胶，并反复挤压，使密封胶与被粘结界面更好地结合。然后用注胶枪向密封胶槽内注胶并压实，保证涂胶深度。

为保证填充后的密封胶表面整齐美观，同时也防止施工中多余的密封胶把结构物表面弄脏，涂胶前在变形缝两侧粘贴胶带，预贴的胶带在涂胶完毕后除去。

填充后的胶体应饱满，与混凝土粘接牢固，颜色均匀一致，胶层表面平整光滑，无裂缝、气泡、脱胶和漏胶现象。

4 结语

南水北调工程对混凝土施工的内外在质量要求很高，对每道施工工艺要求很严，都有相应的规定和要求。在倒虹吸施工中自觉的对模板配置与安装、钢筋制安、混凝土浇筑等工序形成标准化作业是一条确保工程质量、工程进度的最佳施工捷径；另外在施工中采用了灵活快捷的塔机吊运方式，以及采用了结构简单、使用方便、生产保证率高的布料机入仓方式，对有度汛要求的李阳河这种大型渠道倒洪吸而言是非常适用的，也是经济的。