永圣渡槽矩形槽身混凝土预制施工方法

永圣渡槽矩形槽身混凝土预制施工方法
张士菊;郑国;陈崇德
【摘要】在永圣渡槽槽身施工中,对混凝土预制矩形槽身的施工特点、工艺流程、操作要点、质量与安全控制及环境保护措施均做了深入的研究、探索与实践,提前了工期,确保了工程质量,取得了较好的经济效益.
【期刊名称】《水电与新能源》
【年(卷),期】2018(032)001
【总页数】4页(P10-13)
【关键词】矩形渡槽;预制施工;质量安全;漳河水库灌区
【作者】张士菊;郑国;陈崇德
【作者单位】湖北省漳河工程管理局,湖北荆门 448156;湖北省漳河工程管理局,湖北荆门 448156;湖北省漳河工程管理局,湖北荆门 448156
【正文语种】中文
【中图分类】TV672+.3
湖北省漳河水库灌区四干渠永圣渡槽20世纪60年代中期建成并投入运用，渡槽结构型式为简支梁式、桁架及双悬臂式相结合的结构型式，槽身为U型薄壳。

经过50多年的运行，混凝土碳化和钢筋锈蚀严重，已无法满足灌区安全运行需要，亟待拆除重建。

由于渠道水力要素已经确定，渡槽进、出口段衔接等原因，渡槽拆除重建只能在原址进行，且施工期只能在本年度农业灌溉结束后至次年农业灌溉开
始前，工期相对较短(一般为180 d)，现浇混凝土槽身工期难以满足要求，因而采用定型钢模预制渡槽混凝土矩形槽身，再吊装就位的重建方案。

渡槽设计参数。

桩号：23+000-23+600；槽身型式：矩型；断面尺寸(宽×高)：3.25 m×2.5 m；跨度：15 m；糙率：0.016；纵坡：0.0012；设计流量：11.24 m3/s，加大流量13.49 m3/s；设计水深1.95 m，加大水深2.20 m。

施工总工期控制在2016-10-10至2017-04-07日，在180 d完成全部施工任务。

1 槽身混凝土预制件施工方法
1.1 槽身混凝土预制件施工概述
定型钢模预制混凝土矩形槽身，包括地胎模制作、钢筋制作安装、定型钢模安装拆除、混凝土浇筑、槽身吊装等5个主要工序。

槽身混凝土预制根据工序将施工人
员分为3个专业班组，即模板组、钢筋制安组、混凝土浇筑组。

各工序跟进施工，每道工序要求至少提前1 d完成作业和验收，确保下一工序顺利进行[1]。

通过对定型钢模的大分块结构设计、地胎模方案优化、混凝土配合比设计、坍落度与浇筑间歇时间的控制，有针对性的分别采取不同措施、方法，保证槽身混凝土浇筑达到规范与设计质量要求。

1.2 槽身混凝土预制施工工艺流程
预制混凝土槽身和吊装施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程
1.3 矩形槽身混凝土预制件施工技术要点
1.3.1 地胎模制作
1)对预制场地清理、整平、压实后，用C20混凝土对场地进行硬化，硬化尺寸为17 m×9 m×0.15 m(长×宽×厚，双跨槽身预制场)，近端距离渡槽中心线20 m，其中17 m为吊装道路预留空间；地胎模制作从中部向两端进行，也可从进出口一端向另一端同向进行。

2)根据预制槽身底部设计断面、外模底部超深、吊装钢缆预留孔及预起拱等情况设计砖模高度及平面位置，采用经纬仪、水准仪精确放样并弹出墨线。

3)梁、肋以外部位用M7.5水泥砂浆砌筑轮廓，顶部用M10砂浆粉刷，终凝后安
装木芯板作为模板面，以方便吊装时槽身与地胎模的脱离。

地胎膜横剖面示意图见图2。

图2 预制件地胎膜横剖示意图(单位：cm)
1.3.2 钢筋制作安装
1)钢筋制作。

根据设计图纸计算接头位置和钢筋下料长度；下料后焊接件和直螺纹连接套丝经检测合格后运至安装现场进行机械连接；安装完成后按规范要检测扭矩和丝口出露等项目；各种型号、规格钢筋每批次下料数量要求满足8跨以上槽身
用量。

2)钢筋安装脚手架搭设。

钢筋笼成型后总高度达3.3 m。

根据成型钢筋笼高度和安装人员操作需求搭设脚手架，固定槽身顶部主筋和侧墙受力筋，方便后续钢筋安装。

3)钢筋安装。

将槽身肋带部位整体U型钢筋就位后，安装上部主筋并固定在脚手
架上；再安装两侧竖向受力筋及底部扩大梁钢筋；第三步安装各部位所有箍筋；最后自大而小按钢筋规格穿插安装其他纵横方向水平钢筋和顶部走道板钢筋。

4)安装垫块，调整保护层及钢筋间距，确保浇筑时混凝土骨料均匀分布。

5)“三检”合格后报验，经现场监理检查合格后进入下一道工序。

1.3.3 模板制作与安装
1)模板设计。

①钢模设计为左右两侧内外各3块，总长14 970 mm，两端外模各长5 685 mm，单重3.36 t；中间段外模长3 600 mm，单重2.11 t。

内模长度与外模相等，重量分别为2.63 t、1.59 t。

槽身底板以上不设置对穿模板接筋。

外模由底部和上部的钢模骨架采用拉筋和工字钢固定，内模顶部采用工字钢固定，其他部位采用直型和X型撑杆固定。

②模板阴角和阳角处压拆成圆弧型，半径7.5 mm，
竖肋处阴角采用结构胶做成光滑圆弧面，防止脱模时因浆液卡在模板缝隙中出现掉角现象。

2)模板安装。

①外侧钢模首先就位，其外部采用槽钢焊接的刚性支架，顺序为自远端向近端安装。

钢尺复测上下部位置后用水准仪放样，钢木楔子调整高度，使外模符合设计和规范要求后固定。

②内模自一端向另一端依次调整，在外模上安装2根承重用钢管，用手动葫芦起吊并调整至设计位置，之后利用直型和X型撑杆将各部位调整就位并固定，同时上部采用工字钢将内模固定在外模骨架上；将承重钢管移至另外两块内模位置重复上述过程，并固定。

③采用长钢尺量测钢模各位置尺寸，无误后安装端模。

④模板安装完成自检合格后，安装仓面跳板及围护栏杆、爬梯等，在外围面挂安全网清理仓面，并报请监理工程师检验。

⑤为防止模板间隙漏浆，在接头处采用泡沫双面胶粘贴。

定型钢模内外侧安装顺序见图3。

图3 定型钢模内外侧安装顺序示意图(单位：mm)
1.3.4 混凝土浇筑
1)混凝土配合比。

①采用一级配C30W6F50混凝土，P.O42.5散装水泥，细度模数大于2.6的黄砂，5～20 mm级配碎石，拌和水为清洁河水。

②为改善混凝土的和易性、保证抗渗指标并具有较高的早期强度，粉煤灰掺量根据规范取小值，选定为水泥用量的8%。

③根据现场试配情况调整减水剂，坍落度控制在110～130 mm。

④原材料按规范规定，施工与监理单位分别进行自测、平检。

确保符合规范要求。

2)混凝土拌制及运输。

①拌和设备采用自动计量配料装置的强制式搅拌机。

②水和外加剂的掺量精准，保证混凝土坍落度符合设计要求。

③控制拌和时间，较规范规定拌和时间延长10～20 s。

④采用农用车搭载两个1 m3吊罐运输混凝土。

3)混凝土浇筑。

①采用吊车入仓，中间底板均匀布置4个溜斗、溜筒均匀布料。

②布料时自槽身一端向另一端匀速推进，在接近底板高程时从侧墙入料，混凝土从底板模板挤出后即向前移动布料。

③中间部位首先从底部横肋的两端，即底板与侧墙交会处开始，将底部横肋布满后再从底板中部布料。

④整个槽身底板均有混凝土从槽身底板模板挤出后停止浇筑1 h左右。

待底板已浇筑混凝土流动性较差时再继续从侧墙布料浇筑直至完成全部混凝土浇筑。

⑤适时提浆压光，三遍成活，终凝后开始洒水养护14 d。

1.3.5 模板拆除
1)根据混凝土配合比实验结果，其早期强度上升较快，24 h抗压强度达到3.2 MPa，72 h抗压强度达到16 MPa。

混凝土终凝后10～20 h开始松模板紧固件(冬季取大值，夏季取小值)，浇筑完成后约36 h开始拆除模板。

2)支撑紧固件全部拆除后，先拆除端头模板，并用吊车转移到旁边空地清理上油备用。

所有模板拆除后均及时移至下一浇筑仓面空地打磨刷油备用。

3)内模采用手动葫芦从一端对应2个分块钢模开始加力，稍微松动后可用吊车吊出。

4)外模自一端开始均匀松动支撑底部的钢木楔子，使整块钢模有1～2 cm的下沉，再从钢模上部向外逐渐施力，使得整块钢模脱出。

5)其他5块外模按相同方法逐一拆除。

1.3.6 槽身表面处理及养护
1)底部模板拉筋用取芯器钻入混凝土表面约1 cm，再将拉筋周围的混凝土凿除，
割除拉筋头，最后用高标号预缩砂浆粉平压实。

2)养护根据浇筑时段的气温分别采用洒水、毡毯防冻、封闭覆盖后加温或蒸气养护。

1.3.7 吊装就位
预制槽身单重160 t，吊装路中心至预制件的中心和排架中心的距离分别为16 m、10.5 m，最大起吊高度约33 m。

经计算分析，选用650 t履带式起重机吊装，历
时29 d完成了32跨预制槽身吊装，保证了整个渡槽施工进度按计划实施。

2 质量、安全控制措施
2.1 质量控制措施
1)预制场地硬化时在两侧预埋锚筋，用以固定外侧模板，防止混凝土浇筑过程钢模整体上浮。

地胎模砌筑时按规范要求起拱2 cm，所有木芯板接缝严密，边角顺滑[2]。

2)钢筋安装时密集区域内的间距必须符合规范要求，保证混凝土粗骨料均匀分布；肋筋和底梁钢筋位置要准确；垫块绑在外层分布筋上；扎丝头一律向内弯折，防止保护层过小和扎丝头接触到模板造成后期锈蚀。

3)外模为主要支承结构和基准，必须保证位置、高度准确；钢木抄锲要稳定且方便拆除；内模所有重量全部支承在外模上，上部必须连接稳定，下部直型和X型撑杆须安装牢固，不得有松动位移等现象[3]。

调整合格后再次全面检查垫块位置，保证保护层厚度。

4)混凝土坍落度按试配确定的数值严格控制，砂石料含水率发生变化要及时调整用水量；严格控制振捣时间，不得过振；控制间歇时间，先期浇筑的下层混凝土不得初凝。

5)松紧固件和拆模时间不可过长，混凝土早期强度增长快，强度过大时拆除易将肋部边角损坏，影响外观质量；外模支架底部的抄锲松动必须同步且支架下降高度不得过大或过小，过大会造成外部倒角处混凝土掉角损坏，过小会因走道板下部阴角挤压不易脱出。

6)模板拆除后及时清理表面，肋角处的结构胶随时检查修补。

7)在吊装过程中要采取有效措施保护渡槽槽身混凝土边角，防止破坏。

8)槽身就位完成后进行全面的质量检查，现场质检员要做好详细施工技术记录。

2.2 安全控制措施
1)施工现场设置安全围护栏，配备专职安全员，禁止无关人员进入。

进入施工现场的所有人员必须佩戴安全帽、穿工作鞋，仓面人员需系安全带。

操作平台设置固定爬梯、栏杆、走道板、安全网等防护设施。

2)钢模安装、拆除和混凝土入仓时必须设专职吊装指挥员，起重臂下严禁有人员往来或作业；定型钢模分块较大，单体重，吊距远，吊车位置要准确，要保持稳定，防止倾覆伤人；钢丝绳及紧固件认真检查，防止吊装时发生机械或碰撞事故。

3)电力线路按规范要求引接和配置保护装置，防止用电事故。

配备应急搅拌设备和备用电源，确保不因设备损坏或停电造成浇筑中断而影响槽身整体性。

4)吊装前对参加吊装施工人员进行安全技术交底；高空作业、机械操作均应持证上岗；设1名专职吊装指挥，统一指挥。

起吊时速度要均匀，构件要平稳；工件放
下时须慢速轻放，禁止忽快忽慢和突然制动；钢丝绳与槽身接触处使用半圆钢板保护。

5)履带式吊车各种安全装置配备齐全并在检验有效期内，履带式吊车组装后进行负荷试吊试验，试验合格后使用。

吊装过程中在履带吊、地基、捆绑钢丝绳等受力点处设置监测点，随时关注吊装过程中的各受力点的安全[4]。

3 效益分析
混凝土预制槽身吊装与现浇混凝土槽身施工方法相比较如下。

1)工期。

如果采用现浇混凝土渡槽施工方法，工期约需1年，无法赶上下年度春
季农业灌溉要求。

预制混凝土槽身吊装施工方法工期180 d(利用冬、春季节施工)，满足了下年度农业灌溉的需求，其社会效益明显。

2)投资。

经对比分析，在工程量相同的情况下，仅脚手架、管理费等节约131.8
万元，占总投资的6.6%左右，其经济效益明显。

3)安全。

现浇混凝土施工方法由于钢筋、模板、混凝土浇筑均在高空作业，且作业时间较长，因而脚手架和高空作业安全风险也较大，同时也增加了机械设备和安全
生产费用投入。

预制混凝土槽身吊装施工方法大部分工作都在地面完成，高空作业时间仅29 d，因而，安全风险与安全投入相对减少较多[5]。

4 结语
采用预制渡槽混凝土矩形槽身，再吊装就位的拆除重建方案，形成了流水作业，时间固定，工期可控。

较传统现浇渡槽施工工艺相比，减少了脚手架搭设及高空作业时间，效率较高。

可用于灌区续建配套与节水改造项目在原址拆除重建、工期较紧、总长度超过400 m、单跨15 m以内、高度15～40 m、河床较为宽阔平坦的预制简支梁式渡槽施工。

【相关文献】
[1]任瑞君. 长治市襄屯灌区河口高排架渡槽施工实践[J]. 河南水利与南水北调, 2013(22):17-18
[2]翟渊军, 朱太山, 冯光伟. 南水北调中线沙河渡槽关键技术研究与应用[J]. 人民长江, 2013,
44(16):1-6
[3]黄红波. 关于水利工程渡槽设计的相关思考[J]. 华东科技:学术版, 2012(5):155-155
[4]黄春明. 实例探析水利工程灌区渡槽设计[J]. 水利科技与经济, 2014(12):35-36
[5]李子佩, 李锋, 刘伟. 千阳县千丰渠南干渠道渡槽设计浅析[J]. 陕西水利, 2016(3):85-86。