矩形渡槽槽身预制施工技术分析

王光辉

（中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌 443002）

1 工程概况

鄂北地区水资源配置工程--孟楼渡槽位于老河口市孟楼镇境内，桩号20+200～25+190，全长4 990 m；其中槽身段长4 920 m，每跨长30 m，结构外轮廓 8.7 m×7.1～6.6 m，底板厚 0.4 m，边墙厚度为0.5 m，边墙顶设宽1.7 m的人行道板；槽身外部设侧肋及底肋，外肋间距1.92 m，宽0.4 m，高0.6 m；底肋宽0.4（0.6）m，高0.8（1.5）m。槽顶横向设拉杆梁，梁宽0.3 m，高0.4 m。渡槽设计流量38 m3/s，单槽重量 1 200 t。

目前国内单槽重量达1 200 t，加肋矩形渡槽采用预制施工工艺还是首次应用。

2 槽身模板结构组成及施工工艺

模板由底模、外模及外框架、内模、端模四部分组成[1，2，6，8]。

2.1 槽身底模

槽身底模包括槽身底面纵肋、横肋底模和侧模以及横肋与横肋之间底板底模。纵肋和横肋底模安放在制槽台座上[8]，横肋与横肋之间底板底模由ϕ48钢管配顶托支撑。采用55系列模板，散支散拼的方式，人力运输、人工拆装。支模前先放出槽身中心线及模板控制线，模板与模板之间采用U型卡或螺栓连接。当钢筋骨架就位后，安装拉杆螺栓紧固(配pvc套管)。模板安装完毕后，检查一遍扣件、螺栓是否紧固，模板拼缝是否严密，然后进行验收。

2.2 槽身外模及外框架

槽身侧墙高度7.1～6.6 m，且外侧面有众多竖肋，使得模板安拆难度较大，为此，将侧墙内外模板在高度方向上分成两节，分节位置在槽身底板过流面腋角以上50 cm处。水平向按折线布置分块分幅，外樯模板宽度192 cm。

单跨槽身模板设置了8组门式外框架，并用缆风与地面可靠固定，解决渡槽墙体模板定位加固以及整体结构校正、顶部操作平台等问题（见图1）；在槽身外侧模上设置调节丝杠、多边形整体模板的竖向顶面模板设置可翻转的小型缺口模板(见图2)，解决了该模板整拆、整装的难题，保证模板施工快速、高效且对混凝土外观无损伤。

2.3 槽身内模

槽身内模在高度方向上分为两节，安装时先完成下节过流面腋角模板的就位固定，再安装上节侧墙面模板。内墙模板单块宽度232 cm，组装采用螺栓连接。同时将组装好的内墙模板用勾栓悬挂在外框架顶部的横梁上，并保证内外模之间的距离，确保槽身侧墙混凝土厚度，内外模板采用ϕ18三节式螺栓对拉加固（见图1）。模板拆除后取出锥形螺母周转使用，用同标号的预缩砂浆填实锥形孔。

图1 槽身内外模及外框架结构示意图

图2 外模调节丝杆示意图

2.4 端模

槽身上下游各有一个封端。端头模板精度和刚度要求高，若出现模板过大变形，将会影响到渡槽外型尺寸精度和止水带安装。端头模板采用钢模板，钢绞线纵向张拉端锚固盒与其连在一起，用螺栓与侧墙内外模及底板模板可靠连接。

2.5 工艺要求

模板在拼装前用电刷除去灰浆或锈斑，保证板面平整、光洁、无污物，然后均匀涂刷高效环保脱模剂，并且保证脱模剂在混凝土浇筑时不受损失（如做好防雨、防尘、防暴晒等措施）。模板组装时面板接缝均加垫海绵双面胶带，以保接缝严密。

3 槽身钢筋安装

3.1 钢筋安装施工程序

清理钢筋台座基面→底板下横纵肋梁钢筋安装→纵梁及侧墙竖筋安装→绑扎侧墙水平钢筋→放置保护层垫块

3.2 安装

槽身钢筋安装在槽场内的钢筋台座上进行[8]，其安装质量应满足设计及规范要求。过程中运用了创新性的技术措施，既保证了质量，又加快了速度：

1）钢筋安装台座设置支垫管(支垫管采用ϕ48钢管，与钢筋保护层50 mm接近)，在支垫管上刻划出钢筋间距、标尺，可实现快速摆筋、绑扎，视觉检查直观，提高了钢筋安装质量和速度。同时在支垫管上按预应力筋布置的坐标点作标记，固定预应力筋用的井字架，按设计坐标要求可精确定位，保证预应力筋安装精度。

2）采用钢筋预安装、整体吊装入模工艺，减少占模板时间。钢筋在加工厂加工成型后，在专用台座区按施工蓝图提前绑扎成整体钢筋骨架，通过龙门吊配自制专用钢筋骨架吊具将槽身钢筋整体吊移运到混凝土制作台座上，渡槽钢筋专用吊具进行整体钢筋笼架吊装时，确保渡槽钢筋不变形、不破坏。

根据本组模型的计算结果，SP固定下的桡骨远端骨折对应的轴向抗压缩刚度、背伸和掌屈刚度如图3 所示。对比 Drobetz［13］和 Wall［14］报道的生物力学实验数据，本组模型计算得到的轴向压缩刚度为551.57 N/mm，背伸刚度为71.83 N/mm，掌屈刚度为62.74 N/mm。从总体上看，刚度计算结果均位于文献的数据范围内，验证了本模型的有效性。

3）预应力筋安装精度要求，常规做法是根据每根预应力孔道的布置位置设置井字筋进行固定。因孔道布置较多，特别是纵梁，有多层孔道布置，采取提前加工井字架，并对多层孔道采用多孔道井字架进行安装，既确保安装精度，又加快了施工速度。

4 槽身混凝土浇筑及养护

4.1 槽身混凝土浇筑

1）混凝土原材料及拌和。槽身高性能混凝土必须严格控制原材料砂、石的含泥量，同时还要严格控制水灰比、坍落度、砂的细度模数、骨料级配及外加剂等；为保证混凝土的和易性及耐久性，必须严格执行试验室做出的、经监理批准的配合比。

2）混凝土运输。混凝土采用9 m3搅拌运输车送料、2台37 m汽车泵对称同时入仓。混凝土泵送尽量保持连续进行，泵的料斗内经常保持足够的混凝土，以防止吸入空气形成阻塞。泵送过程中如果间歇时间超过设计值或当混凝土发生离析时，必须卸掉料斗内的混凝土，立即用压力水清除管内残余混凝土。

3）混凝土浇筑。混凝土平仓浇筑、分层下料；采用插入式ϕ30和ϕ50软轴振捣器振捣密实。每榀槽身必须一次连续浇筑完成，不允许产生混凝土冷缝。混凝土浇筑时，在波纹管与模板附近应细心振捣，避免振捣棒直接碰撞波纹管、模板及钢筋。安排专职盯仓人员，随下料和振捣部位的移动对该部位模板进行观察，防止跑模和漏浆现象的发生[2，5]。

当浇筑到底板表层八字模时，应适当放慢入仓速度和延长间隔时间，防止翻浆，同时做好底板面的收面抹面工作。由于混凝土流动性好，当翻浆不可避免时，可在八字模水平边安装一块P6015压重模板，当具备收面时，拆除该模板。

当混凝土浇筑至侧墙时，应从人行道板面下料入仓，控制浇注速度不大于1.2 m/h。每道墙至少布置7个下料点，确保下料分布均匀。混凝土下料时，将人行道板上钢筋根据混凝土下料点的布置预留几个下料口，不允许在下料口处随意割断钢筋，可将下料口处钢筋临时拆除或偏移。当混凝土浇筑面接近钢筋面时，将下料口处钢筋按照设计图进行恢复。

4.2 混凝土养护

渡槽养护采用蒸汽养护和自然养护相结合的养护方法。

在渡槽混凝土浇筑完毕后4～6 h，开始采用蒸汽养护方法进行混凝土养护。养护前，对浇筑槽身用养护棚封闭，过程中应严格按照蒸汽养护专项方案明确的四个阶段：静停阶段→升温阶段→恒温阶段→降温阶段进行控制[7]。

降温结束后，不应立刻将蒸养罩打开，避免由于温差造成混凝土表面出现收缩裂纹，尤其是大风天气或外界气温较低时更应注意。当槽体表面温度降至与环境温差不大于15℃时方可拆除养护罩，并进入自然养护期。槽体洒水次数以保持混凝土表面充分潮湿为度；当环境温度低于5℃时严禁对槽体洒水，全部喷涂养护液养护。

5 拆模

当槽身蒸汽养护结束、吊移蒸养罩后可进行模板拆除。拆模时，按次序、有步骤地进行；过程中应尽量减少对模板、混凝土表面棱角的损坏。要注意防止模板坠落，模板、连接件及支撑件及时清理，分类堆放。前期拆模时，遵循“先装的后拆，后装的先拆”的原则，也就是从上往下顺序拆模，因模板多面受力，加之预应力张拉端锚固盒已嵌入混凝土中，拆除非常困难，模板损伤严重，混凝土损角掉块较普遍。后经多次尝试，改变拆模次序，先拆下节模板，再拆上节模板，拆模变得容易，杜绝了混凝土损角掉块现象。

6 预应力施工

6.1 预应力张拉

混凝土强度不低于设计值（C50）的85%后对槽身施加预应力。张拉整体分为初张拉和终张拉两个阶段，即张拉分期；在制槽台上进行初张拉，先拆除端模、脱离侧模，张拉60%σcon的纵向预应力钢绞线，使槽身具有承受其自重的能力，然后拆除侧模，分别将横向预应力钢绞线及竖向精轧螺纹钢筋张拉至设计值，移槽至存槽台座。混凝土结构的强度达到设计强度100%、混凝土弹性模量达到设计值、混凝土龄期不小于10 d时，张拉剩余纵向预应力钢绞线。

张拉顺序为纵、横、竖分步循环，钢束张拉按同步、对称、分级加载、同时张拉的原则。

张拉时实行张拉应力与伸长值双控，以张拉应力为主，伸长值用于校核，实际伸长值与理论伸长值相差控制在±6%[2，5]。

6.2 孔道灌浆

采用循环智能压浆系统、专用压浆剂配制的浆液进行孔道灌浆，灌浆宜在张拉锚固后48 h内完成。压浆前用压力水冲洗孔道，用空气压缩机吹出积水后进行压浆。压浆的压力宜为0.5～0.6 MPa；压浆的充盈度应达到孔道另一端饱满且排出与规定稠度相同的浓浆为止，关闭出浆口后继续持压，时间宜为3～5 min。

6.3 封锚

压浆完毕24 h后先将锚头及周边的浆液等铲除冲洗干净，对锚圈与锚垫板之间的交接缝用聚氨酯防水涂料进行防水处理；对原混凝土接触表面凿毛，清除干净，绑扎封锚钢筋，立模浇筑封锚混凝土。浇筑后及时保温保湿养护，养护结束后，对封端新老混凝土之间的交接缝涂刷聚氨酯防水涂料进行防水处理。

7 要点控制

1）渡槽结构特性决定了混凝土原材料的要求比普通混凝土结构更为严格，必须满足设计或规范要求，混凝土配合比及混凝土半成品的各项指标必须经过试验确定[1]。

2）模板的刚度必须达到设计要求，接缝必须严密，内表面光浩，外模门式框架须设置缆风可靠固定。

3）混凝土浇筑时必须按照既定的方法进行混凝土入仓和振捣，要确保混凝土浇筑的连续性；渡槽侧墙底板以下部分预应力孔道布置密集、张拉端锚头处钢筋网片间距过小，使插入式振捣器无法插入到位，需在模板上增设附着式振捣器加强振捣。

4）混凝土试块必须与槽身混凝土同期同条件养护，才能准确蒸汽养护的停汽时间和28 d试块强度实验。

5）蒸汽养护是预制渡槽施工的重要工序之一，应严格按照监理、业主审批的专项方案进行控制，防止养护控制不当产生混凝土裂缝。