南水北调颍河渠道倒虹吸管节混凝土施工工艺研究
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摘要南水北调颍河渠道倒虹吸管身7#~～22#管节孔径较大，混凝土质量要求较高，如何在混凝土施工过程中保证倒虹吸管节浇筑质量和外观质量是倒虹吸混凝土施工的关键，本文从混凝土施工规划、模板选型、配置、混凝土浇筑工艺及入仓手段多方面介绍混凝土施工工艺。
关键词： 南水北调 倒虹吸 管节 混凝土施工工艺
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概括
颍河渠道倒虹吸工程位于河南省禹州市，由倒虹吸、节制闸和退水闸组成，建筑物总长452m，其中管身段水平投影长315m，倒虹吸管身段由进口斜坡段、水平段和出口斜坡段组成，共28节。
倒虹吸孔径7.0m×6.95m（宽×高），倒虹吸边墙厚1.4m，中墙厚1.1m，缝墙1.3m，底板厚1.55m，顶板厚1.55m。
2混凝土施工总体规划
混凝土施工规划：基坑内倒虹吸管身主要有7～22#管节，分为7～10#管节（上游斜管段）、11～18#管节（中间水平管段）和19～22#管节（下游斜管段）三大段进行施工。施工时，上游斜管段、下游斜管段各投入二套单个洞身模板，中间水平管身段投入四套单个洞身模板。倒虹吸管节施工顺序见下图。
7～22管节混凝土浇筑顺序示意图
2.1 中间管身段混凝土施工分层
颍河渠道倒虹吸7～9#管节水平投影单节长为11.40m，10#管节水平投影长为11.39m，11～18#管节单节长为11.10m，19#管节水平投影长为11.23m，20～22#管节水平投影长为11.20m，管身段混凝土浇筑每节分底板、侧墙、顶板三个仓号，分层高度分别为 2.4m、5.25m、2.4m。
2.2中间管身段混凝土入仓方式
中间管身段混凝土入仓采用混凝土泵、塔机为主、溜槽为辅的综合手段入仓，确保混凝土入仓强度。
2.3 中间管身段混凝土模板配置
内侧模板选用钢模台车，分为侧墙和顶板钢模台车，台车标准段长5.8m，一孔管节由两段台车组成，总长11.6m。外侧模板选用标准模板现场组合拼装。底板部位的腋角模板采用腋角平面异型模板。
2.4 中间管身段混凝土支撑系统
斜管段内侧支撑选用钢模台车台架，外侧利用对穿螺栓与内侧模板连接，并在外部利用DN40普通钢管脚手架加固。
3模板与支撑系统工程
3.1 模板配置情况
管身段内侧模板采用钢模台车，外侧模板均采用55系列的组合钢模板，模板支设形式为内拉外撑形式。模板规格分别有P9015、P3015、P1015以及腋角定型模板。模板的受力主要通过围檩和拉杆来控制，竖围檩为φ48的钢管，横围檩为双槽钢[10，拉杆为φ14的圆钢，内撑采用φ28的螺纹钢，外撑采用φ48的钢管。
3.2 底板仓号
底板仓号两边的侧模板为55系列的组合钢模板，倒角部位采用腋角模板+P1015。模板采用拉杆间距为75cm、排距为100cm。拉杆孔均设置在组合模板上，拉杆孔间距为75cm。竖围檩间距为50cm，距模板拼缝最近的竖围檩与模板拼缝的距离为25cm。横围檩为双槽钢围檩（槽钢[10），间距100cm。模板内撑为φ28的螺纹钢，间距300cm。模板内倾由φ28的螺纹钢内撑来限制，模板外倾由φ14的圆钢拉杆来限制。模板底部不平处，采用砂浆找平堵缝。底板仓号浇筑完成后最上部的P1015不用拆除，以用来加固侧墙仓号的模板。
3.3 侧墙仓号
在底板成形后进行侧墙仓号的准备工作，钢筋安装过程中同时进行侧墙钢模台车的安装（以后仓号则在底板达到强度后移动侧墙钢模台车到位即可）及外测支撑架的搭设。之后进行模板的拼装并做临时加固。在整体模板完成拼装后，进行调整测量，复测合格后逐一进行模板与支撑系统各接点的检查加固，使之整体稳定牢固。
侧墙仓号内侧模板为整体大模板，外侧模板为组合钢模板，拉杆间距为75cm、排距为90cm。竖围檩间距为50cm，距模板拼缝最近的竖围檩与模板拼缝的距离为25cm。横围檩为双槽钢围檩（槽钢[10），间距为100cm，在其100cm之间还设置了一道单横围檩用于外支撑横围檩，并与脚手架连接。模板的内撑为φ28的螺纹钢，间距300cm。模板与钢筋对撑之间用混凝土垫块支垫，模板内倾由φ28的螺纹钢内撑来限制，模板外倾由φ14的圆钢对拉拉杆来限制。
3.4 顶板仓号
顶板仓号侧边模板同样采用组合模板，围檩布置为竖围檩DN40普通钢管，间距为50cm，横围檩双槽钢[10，间距100cm；顶板仓号底模板采用钢模台车，腋角部位模板与钢模台车模板为整体模板。
3.5 堵头模板
管身段接缝处均设有橡胶止水带和紫铜止水片，模板配置由组合模板和堵头异型模板配合使用，采用内拉和内外支撑形式加固模板。见下图示：
3.6 模板安装及调整
模板安装前进行表面灰浆处理打磨，达到平整光洁，在模板拼缝处夹设粘贴海绵胶带。根据设计施工图纸及测量放样数据，确定出结构物尺寸边线。
模板安装后根据测量放样数据，利用线锤工具对模板进行调整，合格后进行加固定位。
模板安装施工工艺流程：放线模板安装调整检测校核固定检查测量成果
3.7 支撑结构安装
模板内支撑采用φ28mm螺纹钢筋，一端与预埋环焊接固定，另一端固定在模板上口。支撑与地面夹角为45o角，与模板接触一端用混凝土垫块支垫，使成形后的混凝土表面不外露铁件。
模板外支撑采用φ48钢管，管身段外侧模板撑于外墙脚手架上，一端用十字扣件与模板横围檩连接，另一端支撑在外墙脚手架上，并用对拉拉杆与内模对拉。
管身段内侧模板外支撑同样采用φ48钢管。在施工底板仓号时，制作φ48钢管单桁架外对撑形式来加固底腋角模板，每隔3m设置一道；在施工侧墙仓号时，利用承重脚手架与侧墙内侧模板连接成整体稳定形式。
4混凝土工程
4.1 混凝土入仓手段
4.1.1 底板仓号
底板仓号浇筑时间大部分为1～4月，气温相对较低，其初凝时间即混凝土允许间歇时间按3h控制，则可浇筑混凝土为30m3/h×3h＝90m3。采用皮带机、泵送、塔机及溜槽四种方式进行布料，底板仓号按照平铺法进行施工，铺料厚度为50cm时对应的每层方量为17.8m（宽）×8.2m（长）×0.5m（厚）＝73m3，则底板仓号最大单层方量为73 m3＜90m3，对应浇筑用时为73 m3÷30 m3/h×60min＝146min＜3h=180min，故底板仓号采取平铺法分5层进行浇筑，分层厚度为50cm。
底板浇筑完成需13h，混凝土拌和生产强度为30m3/h。施工过程中拌合站选用了1座HZS60型拌和站和1座HZS90型拌和站，铭牌生产能力为60 m3/h +90 m3/h =150m3/h，实际生产能力约为30 m3/h +45 m3/h =75m3/h﹥30 m3/h，完全可以满足生产要求。
4.1.2 侧墙仓号
由于侧墙宽度分别为1.3m、1.1m、1.4m，单个侧墙最大仓号面积为1.4m（宽）×8.2m（长）＝11.48m2，仓号受料宽度相对狭窄，考虑侧墙模板支撑系统的安全，浇筑速度不宜过快，按混凝土浇筑上升速度（平铺法）0.5m/h计算，则其浇筑强度为11.48×0.5＝5.74m3/h，单面墙体可于5.45m÷0.5m/h＝11h内完成入仓浇筑，则每节倒虹吸管节的侧墙仓号预计历时15h可完成浇筑。
侧墙仓号主要采用塔机起吊1.5m3吊罐入仓，采用载重汽车载两个1.5m3吊罐运料。
4.1.3 顶板仓号
顶板仓号采用平铺法分5层进行浇筑，分层厚度为50cm。
顶板仓号计划采用混凝土泵和塔机起吊1.5m3吊罐两种手段配合入仓，采用塔机起吊1.5m3吊罐入仓，塔机的生产能力为60÷5×1.5＝18m3/h，混凝土泵入仓强度为60m3/h。综合入仓强度为60m3/h +18m3/h =78m3/h﹥30 m3/h，综合考虑混凝土浇筑强度按30m3/h计。顶板仓号混凝土工程量为352.25 m3，顶板仓号可于13h完成入仓浇筑。
4.2 混凝土平仓及振捣
入仓的混凝土必须及时平仓振捣，不得堆积过多后再用振捣棒拖拉平仓。在浇筑仓号两端的齿槽时，先从齿槽的最低处布料，然后逐层上升，基本保持浇筑面为水平。
根据混凝土浇筑部位不同而选择不同的振捣器具，靠近模板、预埋件及顶板仓号第一层等部位振捣时采用φ50软轴振捣棒，其他部位可采用φ70软轴振捣棒。
4.3 混凝土收面与养护
由于颍河倒虹吸管身内为过水断面，对外观质量要求较高，采用收面角钢刮轨人工收面，利用螺杆、上下螺栓及支撑来控制加固角钢刮轨。预埋刮轨的形式及详图如下：
施工中支撑每隔2m一道，支撑加固稳定后安装角钢刮轨（∠50×50角钢），利用上下螺帽进行调节，测量队测量合格后出成果，现场将下螺帽固定，上螺帽旋紧，确保角钢刮轨不上下移动。浇筑中严禁在其上方下料，注意保护。混凝土收面用平板震动器，再利用刮板找平，人工抹面压光。
颍河倒虹吸管模板拆除时间为春季多风的1～4月份，为了确保混凝土后期强度的正常上升，采用HJ-5养护剂喷涂模板拆除后的混凝土表面，不再采用传统的洒水养护的方式。
结束语通过颍河倒虹吸管身段混凝土施工，内侧模板采用钢模台车、外侧采用组合钢模板、其他部位采取特殊模板的方式，保证了混凝土外观质量的要求，通过多种混凝土入仓手段入仓，保证了混凝土浇筑的连续性，并在混凝土施工过程中加强了现场管控的力度，使得混凝土施工工艺达到了一定的水平，并为类似工程提供了借鉴。
参考文献：
[1] 水工混凝土施工规范[S].DL/T5144-2001.中国电力出版社
[2] 林山、杨凡等. 南水北调中线十里河渠道倒虹吸混凝土工程施工方案设计[J]. 水利水电技术.2010-12
[3] 韩志成.南水北调唐河倒虹吸混凝土施工技术[J].南水北调与水利科技.2008-1