浅析严陵河梁式渡槽施工关键技术
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摘要：南水北调中线淅川7标严陵河梁式渡槽，不仅施工工艺复杂，而且工期紧，再加之南水北调工程质量要求特别高。经慎密分析和论证，采用了土牛支撑体替代满堂支架法浇筑槽身混凝土方案加快了施工进度，采用了钢筋梳子控制钢筋和波纹管间距，模板漆替代常规脱模剂等工艺确保了混凝土外观质量，采用槽身混凝土内埋设冷却水管的温控措施降低了混凝土内外温差，减少了混凝土裂缝，实现了工期和质量“双赢”的良好效果。
关键词：梁式渡槽；施工；关键技术
中图分类号：TV672+.3 文献标识码：A 文章编号：
1工程概况
南水北调中线淅川7标严陵河渡槽按双线双槽布置，槽身段全长240m，跨径布置为6跨×40m。槽体采用简支预应力开口箱梁截面形式，单槽顶部全宽15m，底部全宽15.5m，单槽净宽13.0m，两槽间内壁间距5.0m，两槽之间加盖人行道板。双线渡槽全宽顶宽33m，底宽33.5m。槽体箱梁净宽13.0m，底板在跨中厚0.70m，支座断面厚1.15m，梁高在跨中为8.09m，支座断面为8.54m。腹板厚度在跨中断面由顶部的0.7m向底部的0.9m渐变，在支座断面渡槽全高范围均为0.9m厚。渡槽腹板顶部沿纵向每2.5m设置一根0.3×0.5m拉杆，同时在槽体端部设置1.0×0.5m拉杆兼顾检修通道功能。
槽身按三向预应力设计，预应力材料均采用Φs15.2高强低松弛钢绞线，在同一断面上，在两侧腹板上每隔40cm分别斜向布置一束竖向钢束，在底板上缘和下缘每隔40cm分别布置一束钢束。箱梁的纵向预应力在底板上均匀布置27束直线钢束，在两侧腹板各布置4束曲线钢束和2束直线钢束。槽体混凝土标号为C50W6F150，单幅槽身混凝土量为1191m³，钢筋总量为168.07t，钢绞线总量为83.54t。单幅槽身自重达3230t，不仅施工难度大，而且施工质量标准高，施工安全问题尤为突出。
2土牛支撑体替代满堂支架法施工关键技术
严陵河渡槽地处河南省南阳市邓州市，属北亚热带湿润地区，雨量较充沛，多年平均降雨量730mm以上，春季有桃花汛，秋季有秋汛，施工黄金期很短，再加之工期紧，任务重，必须采取措施确保全年施工，为此，项目部充分利用施工现场的有利地形条件，本着安全、可靠、经济、快速的原则，并组织了专家论证，确定了将现浇支架法浇筑槽身混凝土施工方案优化为堆筑土牛法支撑方案，成功地开创了土牛支撑体施工重达3230t的槽体混凝土的国内先例。不仅如此，采用此项技术还：节约了4个月工期，节省了工程成本108万元，并且未出现安全方面的隐患和问题。
2.1预压方案
槽身段墩身及墩帽施工完毕后在两个相邻槽墩间分层夯填土牛替代满堂架支撑结构。土牛回填土料采用弱膨胀土，土牛回填到槽体底模高程以下60cm处后先回填4%的水泥改性土，顶部预留10cm以利于预压后槽身底模混凝土找平，然后在改性土回填基面上布设地基沉降变形观测方格网，7天后开始分层填筑土牛预压体进行预压，最后在预压体顶部布设高程点，在预压期间内安排专人每12小时观测一次预压体的弹性变形情况。
2.2预压程序
先在预压体两端人工安设编织袋装土防护，砂袋防护外边坡为1：0.1，然后分层回填粘性土进行不低于槽体和模板自重的120%荷载预压，待预压体回填到设计高度后对顶面进行整平，开始计算预压时间，预压时间不少于14天。
2.3预压方式
采取左、右辐槽身同步预压方式。
2.4预压测点布置
考虑到两端支座位于混凝土墩身处，承载力能满足设计要求，故仅在两个槽墩之间的混凝土垫层上在预压前布设地基沉降观测点，分别在压载前和卸载后各测量一次，据此推算出地基总沉降量。
依据《工业与民用建筑结构荷载规范》（TJG-74）,在垫层两端端头处（支点附近）、1/4跨处、跨中位置共布设5个断面，每个断面各设置3个沉降观测点，共需布置15个测点。
2.5预压观测
按照预压荷载的30%、60%、120%分三级进行预压，在预压过程中采用水准仪每12小时观测一次土牛支撑体和预压体的变形情况并作好记录，待支撑体不再发生沉降，且不少于7天，预压过程即告结束。
预压体加载完毕持荷稳定后，在预压体拆除前，立即安排专人及时进行沉降变形观测。
2.6卸载
如果预压达到稳定条件后即可进行卸载，严格按照堆载相反的顺序（即后压重的先卸载，先压重的后卸载）进行卸载；卸载时，切实做到对称、均衡、同步卸载。
预压体卸载后，应及时安排专人测定预压基面处的变形量。
3槽身混凝土外观质量控制关键技术
3.1槽身底板混凝土外观质量控制关键技术
为了避免槽身底板拆模时发生粘模导致混凝土发生破损、掉角等现象，在混凝土底模上通过满铺地板革不仅解决了粘模问题，而且拆模后混凝土表面光滑平整，并且简化了槽身底板底模铺设工序，加快了施工进度。
3.2槽身混凝土外观质量控制关键技术
3.2.1涂刷模板漆保障混凝土外观质量关键技术
为了保证槽身混凝土外观光洁、美观，项目部对所有的槽身模板表面进行了打磨除锈并涂刷HD-1型模板漆，拆模后的槽身混凝土表面光滑平整，达到了清水混凝土外观质量标准，受到了各级检查组和同行的好评。
3.2.2镶贴KT板解决横向预应力张拉槽脱模困难关键技术
由于横向预应力张拉槽为棱台形，混凝土浇筑完毕后脱模特别困难，导致槽身模板无法正常拆模和周转，严重制约了前期施工进度。为了解决这一困扰施工的难题，项目部通过反复实践，最终采用在槽身底板钢筋安装前，在底板横向张拉槽内镶贴KT广告展板成功地解决了拆模困难这一难题。实践证明，采用这一工艺后，再未出现由于拆模引起了混凝土破损、掉角等质量缺陷。
3.2.3槽身底板外倒角敷设模板布消除混凝土气泡关键技术
针对槽身底板外倒角处混凝土存在较多气泡的质量缺陷，项目部通过在模板上敷设透水模板布遏制了混凝土气泡的发生。
3.2.3.1模板布施工工艺流程
模板表面除锈清理干净涂刷万能胶 粘贴模板布
3.2.3.2模板布敷设要点
（1）当模板表面生锈，应先对模板表面进行除锈，除锈完成后用清水洗干净。
（2）模板布采用固尔奇899万能气雾胶黏剂粘贴，应做到模板表面清洁、干燥，涂刷要均匀。
（3）刷胶前，根据模板表面大小剪裁好模板布，粘贴时模板布接头部位一定要对齐，使两者之间的缝隙减小到最小的情况下，尤其在有弧线的部分一定要处理好，不要让模板布有折皱部分存在，这样会影响其外观效果。
（4）模板粘贴好后，不得放在太阳下曝晒，采用雨布覆盖，以防因曝晒模板变形，模板布脱胶鼓起或者起皱。
（5）严禁在贴好的模板布表面踩踏。
（6）振捣混凝土时，要求振动棒避免碰到钢筋和模板，距模板5～10cm，防止损坏模板布。
（7）模板布粘贴好后应在24小时内进行混凝土浇筑。
4槽身混凝土内部质量控制关键技术
4.1钢筋梳子控制钢筋和钢绞线间距关键技术
为了保证槽身腹板竖向钢筋和竖向钢绞线安装间距满足设计要求，项目自行研制了钢筋梳子器具保证了竖向钢筋和钢绞线安装间距满足要求。
4.2“井字形”定位钢筋控制波纹管安装线型关键技术
为了保证预应力钢绞线安装定位准确，项目部对于曲线形波纹管定位间距按25cm，对于直线形波纹管定位间距按30cm布设了￠12“井字形”定位钢筋，确保了波纹管安装位置、高程符合设计要求，经各级检查组检测，波纹管线型控制工作比较到位。
4.3槽身混凝土入仓浇筑关键技术
为了保证混凝土连续浇筑，项目部采用了两座HZS90型拌和站同步拌制，2台汽车泵同步入仓浇筑方案。
槽身混凝分两次浇筑完成，第一次浇筑底板并带1m高腹板，混凝土浇筑前在腹板分缝处安设26cm宽的镀锌铁皮止水保证施工缝处不渗水；第二次浇筑完成剩余腹板混凝土；槽身底板混凝土采用2台汽车泵自两端向中间采用台阶法分层浇筑方案，槽身腹板混凝土则分别采用1台汽车泵自下而上平层法对称均匀上升浇筑方案。
4.4槽身底板混凝土表面强度和平整度控制关键技术
为了保证底板混凝土表面强度满足设计要求，第一次振捣完毕30min内采取二次复振工艺，并配备电动混凝土抹光机配合人工对混凝土表面进行抹光，人工收面压光施工中严禁边收面边洒水的质量违规行为。
为了保证底板平整度满足设计和规范要求，混凝土浇筑前在槽身底板水平段两个接坡处和中心线处分别安设了一道钢管刮轨以控制混凝土收面高程，实践证明，这一工艺措施有效遏制了混凝土面平整度较差的质量缺陷。
4.5腹板混凝土质量保障关键技术
项目部采取了以下工艺措施，确保了腹板混凝土施工质量符合设计和规范要求：
4.5.1控制腹板混凝土入仓坍落度比底板混凝土坍落度小2cm左右，采用平层法浇筑方式，混凝土分层铺料厚度控制在35cm左右，严格控制腹板混凝土入仓强度不超过30m³/h，每个腹板各配备1台汽车泵确保腹板混凝土层间间隔时间不超过2小时。
4.5.2对汽车泵前端的橡胶软管进行接长，确保入仓混凝土高度不超过1.5m，以避免混凝土离析，导致混凝土面出现蜂窝、麻面等质量缺陷。
4.5.3在腹板顶部每8m设置一处进人孔，振捣工进入到腹板内，逐层振捣，确保腹板混凝土既不过振，也不漏振和欠振，有效避免错台、蜂窝等质量缺陷的发生。
5槽身混凝土温控防裂关键技术
5.1增设防裂钢筋网限制腹板混凝土裂缝开展关键技术
在槽身腹板内侧施工缝以下50cm处增设了4m高的￠6@100mm×100mm的钢筋网片限制了混凝土裂缝的发生和开展。
5.2冷水拌和，埋设冷却水管降低混凝土内外温差， 减少裂缝关键技术
由于槽身C50混凝土水化热高，混凝土水化热温升超过40℃，形成很大的温差，极易在混凝土表面产生裂缝，为防止因温度引起的裂缝产生，主要采取了以下温控防裂措施：
5.2.1在两个拌和站各配备了1台制冷水机组制2℃左右的冷水拌和混凝土。
5.2.2混凝土浇筑前，在槽身底板和腹板分别布置有循环冷却系统，进行一期通水冷却，以削减混凝土温升峰值，降低混凝土最高温度，达到缩小温差，减少混凝土裂缝的目的。
5.2.2.1冷却水管的布设
（1）槽身底板部位共布设三套循环供水系统，底板冷却水管埋设在底板顶面以下35cm，水管间距50cm，水管安设在两个纵向波纹管中间和两个腹板中部，其中腹板两侧各布置8道冷却水管，底板中部布设12道冷却水管。
（2）槽身腹板采用两套循环供水系统，每个腹板为1个独立的循环供水系统，自腹板施工缝处以上50cm处开始逐层埋设，每层水管间距50cm。
（3）经反复实践，冷却水管采用外径32mm的HDPE管比较适宜，每套进水管前均设置一阀一表控制流速及流量。
5.2.2.2通水冷却施工控制要点
（1）混凝土浇筑前，对已安装好的冷却水管进行通水检查，通水压力0.3～0.4MPa，如发现堵塞及渗漏及时进行处理，并预埋内径30mm的PVC测温管，预埋深度不小于30cm。
（2）槽身混凝土开浇的同时即开始通水冷却，通水水温控制在10-15℃，通水时间不少于7天，具体时间以内部温度冷却至接近常温为准。
（3）采用闸阀控制通水流量在1.5～2.0m³/h，并安排专人每2小时测量一次槽身混凝土内部温度和进、出水口温度，每24小时交换一次进出水方向。
（4）通水结束后，用空压机将冷却水管内积水吹出管外，并对冷却水管和测温管采用预应力孔道灌浆浆液及时进行回填灌浆封堵，尤其是在气温骤降时段更要及时灌浆封堵以免发生冻胀破坏。
实践证明，采取以上温控措施后，使得单幅槽身混凝土裂缝由最多时23条减少至仅有6条，温控防裂效果十分明显。
6提高预应力孔道灌浆密实度的施工关键技术
为了确保渡槽预应力孔道压浆密实，在钢绞线锚固段埋设了长1.5m直径为φ25的“U型”钢丝排气管，利用连通器原理促使预应力孔道内的空气排除干净，确保了孔道内浆液灌注密实。
7结语
严陵河渡槽通过应用以上施工关键技术，不仅实现了槽身提前完工的计划目标，而且施工质量与同类型渡槽相比，不仅混凝土外观光洁、美观，而且混凝土质量缺陷和裂缝均较少，成为南水北调中线南阳段大型输水建筑物施工样板工程，受到了各级好评。尤其是土牛支撑体替代满堂支架法浇筑大体积混凝土施工技术开创了国内先例，对大体积渡槽和箱梁混凝土施工有一定借鉴意义。