双洎河特大型现浇混凝土渡槽施工技术

胡艳军

（中国水利水电第四工程局有限公司南水北调项目部，河南新郑 451150）

南水北调工程是缓解我国北方水资源短缺、加速华北、西北地区经济发展的重大战略性工程［1］。南水北调工程设计为西线、中线和东线3条调水线路，分别从长江上、中、下游调水［3］;中线工程最主要的输水区和受水区分别位于湖北省和河南省［2］。施工过程中，主要通过建造跨越山谷和江河的渡槽，将水从供水区成功引至受水区。近年来兴建的水利工程、引水工程大量地使用各种各样的渡槽:如钢筋混凝土渡槽、各种轻型结构渡槽、大跨度拱式渡槽等［4］。

双洎河渡槽为南水北调中线16个控制性工程项目之一;双洎河渡槽段工程位于河南省新郑市境内，总长度1.849 4 km，其中渠道长度0.772 4 km，建筑物长度1.077 km;共有各类建筑物6座，其中河渠交叉1座、左岸排水1座、铁路交叉1座、公路桥1座、节制闸1座、退水闸1座。双洎河渡槽作为当前世界采用移动模架法施工一次现浇成型的第一大渡槽，在施工过程中遇到的难题也是最多的。针对双洎河特大型渡槽施工特点和难题，对特大型渡槽施工技术展开研究，以达到渡槽优质和快速施工目的。

1 渡槽施工特点

（1）双洎河渡槽为简支结构预应力混凝土，跨径30 m，单槽底宽16.55 m、高8.9 m，渡槽底板厚65 cm、边墙厚60 cm、中墙厚75 cm，具有跨度大、体积大、结构薄的特点［5］。渡槽横断面如图1所示。

（2）渡槽实物断面如图2所示。渡槽采用C50F200W8高性能混凝土施工，最大骨料粒径25 mm，具有混凝土级配小、强度等级高的特点。

图1 一联渡槽横断面图Fig.1 Cross section of aqueduct

图2 渡槽实物断面图Fig.2 The profile of aqueduct

（3）渡槽工程使用的水泥细度小、比表面积大，相应的需水量比较大，具有混凝土温控防裂难度大的特点［6］。

（4）单槽工程量大，钢筋总重163.65 t，钢绞线55.36 t（569束），混凝土982.16 m3。

（5）为使渡槽混凝土表面（尤其是过流面）光洁、无气泡，内部密实，不仅要求混凝土具有很好的和易性，对混凝土施工工艺提出了更高的技术要求。

（6）三向预应力施工:渡槽预应力锚索孔道569个，其中:纵向63束，横向128束，竖向378束。预应力工程是确保渡槽工程质量和渡槽能否安全运行的关键。

（7）渡槽设计流量305 m3/s，加大流量365 m3/s，对混凝土内部密实和抗渗要求高。

（8）渡槽施工工序多，快速施工组织管理要求严格。地面可用征地范围小，施工干扰大。

2 渡槽施工难点

（1）混凝土养护。槽身混凝土采用移动模架法一次现浇成型，在预应力张拉完成前模架模板无法打开，除槽内底板外其它部位混凝土无法及时养护。

（2）槽身混凝土级配小、强度等级高，胶凝材料用量大，混凝土温控、防裂技术难度大。

（3）双洎河渡槽是南水北调中线16个控制性工程项目之一，亦是南水北调中线最后一个开工建设的项目，工期十分紧张。

（4）渡槽槽体高度8.9 m，槽内底板两侧为2.0 m长倒角，槽身采用坍落度为18～22 mm的I级配泵送混凝土一次浇筑完成，混凝土外观质量控制难度大。

（5）渡槽施工工序繁多，且单槽工程量大，单槽施工进度达1跨/月，施工强度高，快速施工组织管理难度大。

（6）双洎河渡槽设计为两联四槽，一联单跨渡槽总重约2 500 t，属特大型渡槽。双洎河渡槽为当前采用移动模架法施工一次原位现浇成型的世界第一大渡槽，前无施工经验可供借鉴。

3 模板选型与设计

双洎河渡槽槽身模板主要包含两部分:一是吊挂于移动模架上的整体钢模板，二是槽身端模及槽墩顶部的墩顶散模。移动模架整体结构如图3所示。

图3 移动模架整机结构图Fig.3 The structure of movable formwork

（1）整体钢模板。槽身内、外侧模板及底模板由面板与型钢组焊制成，面板厚6～8 mm。外侧模板吊挂于移动模架外肋上，与外肋组成整体，内侧模板吊挂于移动模架内梁系统上，底模板安装与底模横梁上。槽身内、外侧模板及底模板固定在移动模架上，随移动模架过孔，无需拆装，模板由液压油缸精准定位。槽身内、外侧模板及底模板除内侧模板在墙体顶部和底部转角处设计铰接部位及底模板中缝外，其它部位不设纵缝，仅设横缝。整体无纵缝大块钢模板对提高混凝土外观质量具有关键性作用。

（2）端头模板及墩顶散模。端模为渡槽的封端模板，分块制作，为定型钢模板，每块端模重200 kg左右，便于人工拆除与安装。因移动模架底模整体钢模板无法延伸至墩帽顶部，故每跨渡槽施工时需安拆一部分墩顶模板，墩顶模板采用木模板拼装。

4 新型脱模剂研究与应用

槽身混凝土外观质量的好坏，关键取决于槽身模板处理、混凝土控制等工序。因此，钢模板在混凝土浇筑前必须经过清洗、打磨抛光、干燥、涂刷脱模剂、保养等工序处理，双洎河渡槽单槽规模大，涂刷脱模剂、保养等工序需要时间较长。经认真研究、反复试验，调配出一种“长效模板脱模剂”，该脱模剂性能优越，为新一代环保型产品。

长效模板脱模剂为单组份聚氨脂产品，经涂装后，涂层不仅有良好的脱模性，而且还具有良好的耐碱性、耐热性、耐磨性及优良的附着力，该产品可重复脱模3～4次，使用方便，自然养护时间长。

5 槽身体型控制

（1）模板加固。槽身底模板以中墙顺水流轴线为界分左右两块，移动模架过孔后两块底模板旋转闭合，采用精轧螺纹钢连接两底模横梁，同时采用高强螺栓连接底模板，控制侧模底口及底模板横向位移。底模中缝处混凝土荷载较大，在该处设置吊杆将底模中缝吊挂于外梁中间联系梁上，形成底模中缝拉杆，控制底模板竖向位移。侧模外肋与底模横梁铰接。

左右侧模板外肋在槽顶处采用精轧螺纹钢连接，减少外肋变形，控制模板位移。侧模外肋及底模横梁及模板所承受的混凝土侧压力和竖向应力均经计算验证，外肋及横梁和模板强度及刚度满足受力要求［7］。

（2）模架预压。移动模架安装完成后，模架各构件间存在一定的间隙，同时模架构件均有一定的非弹性变形和弹性变形量，因此，在混凝土浇筑前需采取预压措施消除构件间间隙和模架的非弹性变形，并测量出弹性变形量。根据测量出的弹性变形量，在混凝土浇筑前对模板进行预拱，保证槽身浇筑体型满足设计要求。移动模架仅需在安装完成后投入使用前进行一次预压即可，后续跨渡槽浇筑时仅需根据模架弹性变形量调整模板预拱度和模板测量即可保证槽身体型［8］。

6 施工交通布置

双洎河渡槽共20跨，每跨施工时均需在相应槽墩位置设置垂直交通，同时，渡槽为两联同时施工，为保证两联渡槽间施工资源互补，尚需在两联渡槽间设置水平交通。另受征地范围限制，渡槽两侧可用施工用地范围较小，地面交通合理布置是减少施工干扰、交通干扰的重要因素。因渡槽跨数多、用地范围小，对渡槽施工交通专门进行了研究，最终设计采用了可快速安拆、可周转使用的标准转梯和环形地面交通布置。

根据垂直交通特点，设计采用可方便拆装的钢转梯作为渡槽施工垂直交通，钢转梯每标准节尺寸:3.6 m×1.8 m×3.4 m（长×宽×高），节间采用螺栓连接。槽间交通采用槽钢和钢筋焊接，上铺钢板网，方便两联渡槽间资源互调。

地面交通采用环形交通布置，即在渡槽两侧和槽间布置交通道路，环形交通可加大车流量，因车辆无需转弯即可使出现场，可最大程度的减少地面交通干扰和车辆使用效率。

7 结束语

双洎河特大型渡槽施工关键技术研究和应用不仅可以解决双洎河渡槽工程施工中的难题，而且也是对工程设计理论的验证，对渡槽安全运行非常关键和重要。同时形成的成果可为后续国内外修建的其它特大型渡槽设计和施工提供大量有价值的经验，更好地推动我国水利事业的发展，尤其是特大型渡槽设计和建设水平，以达到技术先进、经济环保的目的。

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［1］张全发，苏荣辉，江明喜，等.南水北调工程及其生态安全:优先研究领域［J］.长江流域资源与环境，2007，16（2）:217 －221.

［2］汪易森，杨元月.中国南水北调工程［J］.人民长江，2005，36（7）:2－5.

［3］杨云彦.南水北调工程与中部地区经济社会协调发展［J］.中南财经政法大学学报，2007，162（3）:3 －9.

［4］贾志营，张志华，牛桂林.南水北调中线京石段漕河渡槽采用移动模架技术现浇施工研究［J］.水利水电技术，2006，37（5）:72－75.

［5］王德宏，李涛峰.大型渡槽施工期温度场及温度应力仿真分析［J］.中国水运，2011，11（4）:68 －69.

［6］郭晓娜，陈同法.南水北调大型渡槽高温季节施工温控仿真［J］.中国农村水利水电，2010（6）:138 －140.

［7］徐永丽，程培峰，孙志明.水泥混凝土桥面铺装层最不利荷载位置的确定［J］.森林工程，2013，29（2）:93 －95.

［8］葛新民，向先明，椎其生，等.大跨径混凝土桥梁成桥静载试验研究［J］.公路工程，2008，33（1）:130 －134.