雙洎河特大型現澆混凝土渡槽施工技術

胡艷軍

（中國水利水電第四工程局有限公司南水北調項目部，河南新鄭 451150）

南水北調工程是緩解我國北方水資源短缺、加速華北、西北地區經濟發展的重大戰略性工程［1］。南水北調工程設計為西線、中線和東線3條調水線路，分別從長江上、中、下游調水［3］;中線工程最主要的輸水區和受水區分別位于湖北省和河南省［2］。施工過程中，主要通過建造跨越山谷和江河的渡槽，將水從供水區成功引至受水區。近年來興建的水利工程、引水工程大量地使用各種各樣的渡槽:如鋼筋混凝土渡槽、各種輕型結構渡槽、大跨度拱式渡槽等［4］。

雙洎河渡槽為南水北調中線16個控制性工程項目之一;雙洎河渡槽段工程位于河南省新鄭市境內，總長度1.849 4 km，其中渠道長度0.772 4 km，建筑物長度1.077 km;共有各類建筑物6座，其中河渠交叉1座、左岸排水1座、鐵路交叉1座、公路橋1座、節制閘1座、退水閘1座。雙洎河渡槽作為當前世界采用移動模架法施工一次現澆成型的第一大渡槽，在施工過程中遇到的難題也是最多的。針對雙洎河特大型渡槽施工特點和難題，對特大型渡槽施工技術展開研究，以達到渡槽優質和快速施工目的。

1 渡槽施工特點

（1）雙洎河渡槽為簡支結構預應力混凝土，跨徑30 m，單槽底寬16.55 m、高8.9 m，渡槽底板厚65 cm、邊墻厚60 cm、中墻厚75 cm，具有跨度大、體積大、結構薄的特點［5］。渡槽橫斷面如圖1所示。

（2）渡槽實物斷面如圖2所示。渡槽采用C50F200W8高性能混凝土施工，最大骨料粒徑25 mm，具有混凝土級配小、強度等級高的特點。

圖1 一聯渡槽橫斷面圖Fig.1 Cross section of aqueduct

圖2 渡槽實物斷面圖Fig.2 The profile of aqueduct

（3）渡槽工程使用的水泥細度小、比表面積大，相應的需水量比較大，具有混凝土溫控防裂難度大的特點［6］。

（4）單槽工程量大，鋼筋總重163.65 t，鋼絞線55.36 t（569束），混凝土982.16 m3。

（5）為使渡槽混凝土表面（尤其是過流面）光潔、無氣泡，內部密實，不僅要求混凝土具有很好的和易性，對混凝土施工工藝提出了更高的技術要求。

（6）三向預應力施工:渡槽預應力錨索孔道569個，其中:縱向63束，橫向128束，豎向378束。預應力工程是確保渡槽工程質量和渡槽能否安全運行的關鍵。

（7）渡槽設計流量305 m3/s，加大流量365 m3/s，對混凝土內部密實和抗滲要求高。

（8）渡槽施工工序多，快速施工組織管理要求嚴格。地面可用征地范圍小，施工干擾大。

2 渡槽施工難點

（1）混凝土養護。槽身混凝土采用移動模架法一次現澆成型，在預應力張拉完成前模架模板無法打開，除槽內底板外其它部位混凝土無法及時養護。

（2）槽身混凝土級配小、強度等級高，膠凝材料用量大，混凝土溫控、防裂技術難度大。

（3）雙洎河渡槽是南水北調中線16個控制性工程項目之一，亦是南水北調中線最后一個開工建設的項目，工期十分緊張。

（4）渡槽槽體高度8.9 m，槽內底板兩側為2.0 m長倒角，槽身采用坍落度為18～22 mm的I級配泵送混凝土一次澆筑完成，混凝土外觀質量控制難度大。

（5）渡槽施工工序繁多，且單槽工程量大，單槽施工進度達1跨/月，施工強度高，快速施工組織管理難度大。

（6）雙洎河渡槽設計為兩聯四槽，一聯單跨渡槽總重約2 500 t，屬特大型渡槽。雙洎河渡槽為當前采用移動模架法施工一次原位現澆成型的世界第一大渡槽，前無施工經驗可供借鑒。

3 模板選型與設計

雙洎河渡槽槽身模板主要包含兩部分:一是吊掛于移動模架上的整體鋼模板，二是槽身端模及槽墩頂部的墩頂散模。移動模架整體結構如圖3所示。

圖3 移動模架整機結構圖Fig.3 The structure of movable formwork

（1）整體鋼模板。槽身內、外側模板及底模板由面板與型鋼組焊制成，面板厚6～8 mm。外側模板吊掛于移動模架外肋上，與外肋組成整體，內側模板吊掛于移動模架內梁系統上，底模板安裝與底模橫梁上。槽身內、外側模板及底模板固定在移動模架上，隨移動模架過孔，無需拆裝，模板由液壓油缸精準定位。槽身內、外側模板及底模板除內側模板在墻體頂部和底部轉角處設計鉸接部位及底模板中縫外，其它部位不設縱縫，僅設橫縫。整體無縱縫大塊鋼模板對提高混凝土外觀質量具有關鍵性作用。

（2）端頭模板及墩頂散模。端模為渡槽的封端模板，分塊制作，為定型鋼模板，每塊端模重200 kg左右，便于人工拆除與安裝。因移動模架底模整體鋼模板無法延伸至墩帽頂部，故每跨渡槽施工時需安拆一部分墩頂模板，墩頂模板采用木模板拼裝。

4 新型脫模劑研究與應用

槽身混凝土外觀質量的好壞，關鍵取決于槽身模板處理、混凝土控制等工序。因此，鋼模板在混凝土澆筑前必須經過清洗、打磨拋光、干燥、涂刷脫模劑、保養等工序處理，雙洎河渡槽單槽規模大，涂刷脫模劑、保養等工序需要時間較長。經認真研究、反復試驗，調配出一種“長效模板脫模劑”，該脫模劑性能優越，為新一代環保型產品。

長效模板脫模劑為單組份聚氨脂產品，經涂裝后，涂層不僅有良好的脫模性，而且還具有良好的耐堿性、耐熱性、耐磨性及優良的附著力，該產品可重復脫模3～4次，使用方便，自然養護時間長。

5 槽身體型控制

（1）模板加固。槽身底模板以中墻順水流軸線為界分左右兩塊，移動模架過孔后兩塊底模板旋轉閉合，采用精軋螺紋鋼連接兩底模橫梁，同時采用高強螺栓連接底模板，控制側模底口及底模板橫向位移。底模中縫處混凝土荷載較大，在該處設置吊桿將底模中縫吊掛于外梁中間聯系梁上，形成底模中縫拉桿，控制底模板豎向位移。側模外肋與底模橫梁鉸接。

左右側模板外肋在槽頂處采用精軋螺紋鋼連接，減少外肋變形，控制模板位移。側模外肋及底模橫梁及模板所承受的混凝土側壓力和豎向應力均經計算驗證，外肋及橫梁和模板強度及剛度滿足受力要求［7］。

（2）模架預壓。移動模架安裝完成后，模架各構件間存在一定的間隙，同時模架構件均有一定的非彈性變形和彈性變形量，因此，在混凝土澆筑前需采取預壓措施消除構件間間隙和模架的非彈性變形，并測量出彈性變形量。根據測量出的彈性變形量，在混凝土澆筑前對模板進行預拱，保證槽身澆筑體型滿足設計要求。移動模架僅需在安裝完成后投入使用前進行一次預壓即可，后續跨渡槽澆筑時僅需根據模架彈性變形量調整模板預拱度和模板測量即可保證槽身體型［8］。

6 施工交通布置

雙洎河渡槽共20跨，每跨施工時均需在相應槽墩位置設置垂直交通，同時，渡槽為兩聯同時施工，為保證兩聯渡槽間施工資源互補，尚需在兩聯渡槽間設置水平交通。另受征地范圍限制，渡槽兩側可用施工用地范圍較小，地面交通合理布置是減少施工干擾、交通干擾的重要因素。因渡槽跨數多、用地范圍小，對渡槽施工交通專門進行了研究，最終設計采用了可快速安拆、可周轉使用的標準轉梯和環形地面交通布置。

根據垂直交通特點，設計采用可方便拆裝的鋼轉梯作為渡槽施工垂直交通，鋼轉梯每標準節尺寸:3.6 m×1.8 m×3.4 m（長×寬×高），節間采用螺栓連接。槽間交通采用槽鋼和鋼筋焊接，上鋪鋼板網，方便兩聯渡槽間資源互調。

地面交通采用環形交通布置，即在渡槽兩側和槽間布置交通道路，環形交通可加大車流量，因車輛無需轉彎即可使出現場，可最大程度的減少地面交通干擾和車輛使用效率。

7 結束語

雙洎河特大型渡槽施工關鍵技術研究和應用不僅可以解決雙洎河渡槽工程施工中的難題，而且也是對工程設計理論的驗證，對渡槽安全運行非常關鍵和重要。同時形成的成果可為后續國內外修建的其它特大型渡槽設計和施工提供大量有價值的經驗，更好地推動我國水利事業的發展，尤其是特大型渡槽設計和建設水平，以達到技術先進、經濟環保的目的。

】

［1］張全發，蘇榮輝，江明喜，等.南水北調工程及其生態安全:優先研究領域［J］.長江流域資源與環境，2007，16（2）:217 －221.

［2］汪易森，楊元月.中國南水北調工程［J］.人民長江，2005，36（7）:2－5.

［3］楊云彥.南水北調工程與中部地區經濟社會協調發展［J］.中南財經政法大學學報，2007，162（3）:3 －9.

［4］賈志營，張志華，牛桂林.南水北調中線京石段漕河渡槽采用移動模架技術現澆施工研究［J］.水利水電技術，2006，37（5）:72－75.

［5］王德宏，李濤峰.大型渡槽施工期溫度場及溫度應力仿真分析［J］.中國水運，2011，11（4）:68 －69.

［6］郭曉娜，陳同法.南水北調大型渡槽高溫季節施工溫控仿真［J］.中國農村水利水電，2010（6）:138 －140.

［7］徐永麗，程培峰，孫志明.水泥混凝土橋面鋪裝層最不利荷載位置的確定［J］.森林工程，2013，29（2）:93 －95.

［8］葛新民，向先明，椎其生，等.大跨徑混凝土橋梁成橋靜載試驗研究［J］.公路工程，2008，33（1）:130 －134.