南水北调沙河U型渡槽混凝土浇筑施工技术研究

李生海

【摘要】本文详细介绍了南水北调中线沙河I标预制渡槽混凝土浇筑施工技术。大型预制渡槽混凝土的浇筑质量是整个渡槽预制的核心部分，渡槽预制质量的优劣直接关系到整套预制工艺的合理性，本文认真分析、现场试验、多次总结、专家咨询等多种途径优化渡槽浇筑工艺。

【关键词】 渡槽 混凝土 浇筑 工艺

1、工程概况：

南水北调中线沙河渡槽，建筑物主体全长9050米，由沙河梁式渡槽、沙河-大浪河箱基渡槽、大浪河梁式渡槽、大浪河-鲁山坡箱基渡槽和鲁山坡落地槽五部分组成。其中沙河梁式渡槽上部槽身为U形双向预应力混凝土简支结构， 槽身全长1410m，单跨跨径30m，共47跨188榀渡槽，槽体布置形式为两联4槽，4槽槽身相互独立，U形槽直径8m，壁厚35cm，局部加厚至90cm，槽高8.3m～9.2m，槽顶每间隔2.5m设置横向混凝土拉杆，每两槽支承于一个下部支承结构上。下部支承采用钢筋混凝土空心墩、钻孔灌注桩。U形槽槽身为双向预应力C50F200W8混凝土结构。单榀渡槽混凝土461m?，采用C50混凝土、I级配；泵送混凝土，一次浇筑成型。

2、渡槽混凝土施工特点

⑴ U型渡槽内侧体型设计半径较大（r=4m），内侧模板设计为整体结构，在底部模板设计开口（宽80cm）。所以渡槽浇筑时混凝土的布料、浇筑、振捣成为很大的难点，假如从腹板顶部下料高度太高、内部钢筋以及预应力波纹管较密，很容易造成骨料分离，混凝土表面会产生大量的骨料集中、漏振、蜂窝、气泡等诸多质量问题，满足不了质量要求，严重影响渡槽的预制质量。

⑵ 沙河预制渡槽是作为国家重点输水工程，在这种“U”型薄壁结构体型下，要做到渡槽混凝土的强度、密实性和外观质量都符合质量要求，作为输水建筑物，必须做到混凝土密实而且不渗水，所以混凝土达到外光内实有很高的质量要求，挑战很大。

3、混凝土浇筑工艺

⑴ 分区分部位细化混凝土配合比

鉴于渡槽的显著特点，沙河渡槽U沙河渡槽体形分别由端肋、渐变段及常规段组成，自下而上分别为底板、圆弧段、直墙段及顶部人行道板；浇筑方量为461m3；浇筑时间约12小时；入仓线路复杂，由拌合楼--搅拌车---地泵---布料机---下料窗口；各个部位的浇筑特点均不相同，采取单一的混凝土配合比是难以满足各个部位对混凝土和易性要求的。因此根据渡槽浇筑过程中及浇筑完成后的实际情况，结合建筑物的结构特点，通过现场试验总结，分区分部位选择不同要求的混凝土配合比，具体如下：

① 针对底板混凝土相对入仓、振捣方便的部位，采用塌落度相对小（180mm）、1.5级配的混凝土入仓，两端端肋部位由于钢筋钢绞线密集，适当调整混凝土塌落度至200mm，同时加强混凝土入仓振捣；

② 针对圆弧段混凝土相对入仓困难、体形复杂的部位，采用塌落度相对大（220mm）级配小（一级配）的混凝土入仓；根据浇筑过程中及浇筑后外观检查发现，该部位相对混凝土浇筑厚度偏大，尤其在常规段内部空间相对较大，高塌落度小级配混凝土容易出现较厚的浮浆现象，由于入仓方式的限制，对混凝土浇筑分层控制也有不利的影响，通过现场的试验，将该部位混凝土调整为采用塌落度相对大（220mm）、1.5级配的混凝土入仓，同时加强入仓振捣；

③ 针对直墙段混凝土相对入仓落差大、混凝土厚度薄的部位，采用塌落度相对大（220mm）级配小（一级配）的混凝土入仓；

④ 在进行顶部人行道板混凝土浇筑时，为了避免过厚的浮浆出现，出现表面裂缝等现象，在距离顶部1.5m范围内采用采用塌落度相对小（180mm）、1.5级配的混凝土入仓。

⑵ 混凝土浇筑施工槽体混凝土采用纵向分段（两台布料机各控制渡槽15m范围内的混凝土入仓）、竖向分层、整体推进、连续浇筑、一次成型的浇筑工艺，整个浇筑过程分布图见下图。

图2 预制渡槽浇筑过程分布图

① 首先从底板卸混凝土浇筑 ①#部位，插入式振捣器进行施工；

② 然后从1#浇筑窗下料浇筑②#部位，同时开启内、外模1#附着式振捣器，插入式振捣器自内模预留窗口1#部位进行振捣，卸料至1米处间歇60min后继续布料浇筑；②#部位浇筑完成，②#部位振捣密实以内模的角膜处泛浆为宜，关闭1#浇筑窗；

③ 然后从2#浇筑窗卸料浇筑③#部位，③#浇筑完成，关闭2#浇筑窗，依次开启内、外模2#附着式振捣器振捣，插入式振捣器自内模预留窗口2#部位进行振捣；

④ 然后再从腹板顶部卸料分层浇筑④#部位，3#浇筑窗口以下振捣棒在3#浇筑窗口插入插入式振捣器振捣，依次开启内、外模3#附着式振捣器振捣；④#上部采取自顶板插入式振捣器振捣，一次开启内、外模4#附着式振捣器振捣；

⑤ 最后分段浇筑5#部位，插入式振捣器振捣，浇筑过程中开启内模5#附着式振捣器，完成整个渡槽混凝土浇筑；

⑥ 浇筑时，两台布料机分别从两端向中间方向浇筑，两腹板混凝土对称上升。防止两侧混凝土高低悬殊，造成内模偏移。在第三排浇筑窗口以下部位混凝土塌落度控制在（200～220mm），第三排浇筑窗口以上混凝土塌落度控制在（180～200mm）。

⑶ 增设反弧段及端肋段振捣窗口

针对反弧段体形条件的限制，尤其圆弧下半部分相对平缓，渡槽端肋部位钢筋钢绞线密集以及锚垫板加強网片的影响，插入式振捣器难以振捣的特点，为了加强混凝土的振捣质量，在内模圆弧下半部分及端肋部分增加振捣窗口，窗口尺寸为150mm×150mm，布置上选择在原内模已开设窗口之间。

⑷ 采用模板布提高反弧段混凝土质量

渡槽内表面下半部分为圆弧组成，圆弧半径4m，弧长13m，整个圆弧段面积390m2，由于反弧段排气客观上的困难，槽体过水面的混凝土表面出现较多的气泡、水泡，严重影响混凝土外观质量，增大过水断面糙率，对工程建成后通水流量存在不利的影响。

⑸ 细化翻模工艺

内模底部中间为通长布料区，宽80cm，便于底板混凝土浇筑下料及振捣的需要，内模下角模两侧各80cm在浇筑过程中采用翻模的施工工艺，采用人工抹面，从而达到底板平整度满足设计要求。由于渡槽结构特点选用混凝土的塌落度相对较大（180mm～220mm），在进行圆弧段浇筑过程中，自渡槽底板内模两侧出现不同程度的翻浆，一方面影响混凝土的浇筑质量，形成漏浆、麻面及骨料集中缺陷，对底板混凝土面的收面工作造成了较大的难度，另一方面直接影响渡槽圆弧段混凝土浇筑的上升速度，影响工程进度。

⑹ 附着式振捣器的布置及研究

渡槽混凝土振捣采取以插入式振捣器为主、附着式振捣器为辅，在加强插入式振捣器的同时，附着式振捣器的布置、振捣时机、时间对保障混凝土浇筑质量也起到至关重要的作用。

附着式振捣器采用高频振捣器，分别布置在内、外模的背部肋板上，外模单侧布置4排，内模单侧布置5排，振捣器间距1.5m，单榀渡槽浇筑过程中共布置380个附着式振捣器。在进行附着式振捣器操作过程中，过多的开启时间和不适宜的开启时机均对混凝土产生了危害，尤其是反弧段部位，出现不同程度的表面乳皮脱落现象。