某水利工程高墩大跨度預應力渡槽工藝及其應用

孟慶雨

一、工程概況

某渡槽工程屬于大型輸水建筑物，渡槽槽身是相互獨立的三槽預應力鋼筋混凝土矩形槽結構，單跨為30m，一共九跨，槽身長為270m。單槽內空的高和寬為6.4m×7.0m，I等工程等別，主要建筑物1級，次要建筑物3級。渡槽流量設計為220m3/s，加大流量設置為240m3/s，設計渡槽水深為5.642m，加大水深設置為6.052m，縱坡設計為1/4200。由進出口漸變段、檢修閥段和連續(xù)段、槽深段構成。

二、結構設計

1.總體布置

渡槽在總體布置的過程中要充分考慮槽址區(qū)地形、水文、地質及河道斷面等多種因素與施工經濟性、可行性、美觀、安全性及運行管理等，在布置過程中要注意：

其一，連續(xù)渡槽跨徑為120～200m，并且輸水流量為15～30m3/s時，結構自重所出現的彎矩占據總彎矩的60%～80%，承載力消耗自重比較大。基于經濟、合理、安全原則，主梁斷面在設計過程中要求簡潔、輕型，從而能夠降低工程量和造價。

其二，因為水荷載比較大，從而導致主梁斷面比連續(xù)剛構橋要大，具有較大的剛度，并且溫度變化和混凝土收縮徐變導致的次內力也比較大。所以梁、墩固結總長度不能夠過大。

其三，渡槽為超靜定結構，要保證基礎承載能力，并且重視風荷載對于樁基設計的影響。

其四，因為主梁剛度比較大，基于滿足穩(wěn)定的需求，要求槽墩具備良好柔性，從而能夠具備良好的擺動體支撐體系。所以，在百米之內槽墩中使用雙肢薄壁空心墩。槽墩高度不能夠太低，不然會提高抗推剛度，降低柔度。

2.渡槽結構設計

渡槽使用3×21m的跨簡支雙向預應力墻式雙矩形并聯槽的結構，縱向兩道邊墻和一道中墻使用后張預應力結構，為了保證施工結構，墻身使用預制吊裝，渡槽底板和拉桿將側墻作為承重支架吊模后澆。

（1）上部結構

渡槽包括兩槽過水，過水斷面的寬度為2×7.5m，底板橫向跨度比較大，為了能夠降低結構的重量，渡槽底板使用肋板結構。底板的厚度為0.2m，板下肋條的高度為0.55m，寬度為0.6m，每隔2.0m就設置一道。肋板使用后張橫向預應力結構，從而使底板限裂問題得到解決。側墻屬于主受力構件，不僅要承擔通過底板所傳遞的縱向荷載，還要承受橫向水壓力及溫度等荷載，縱向配筋使用1860級鋼絞線。其次，以邊墻及中墻受力荷載的不同分配，實現不同數量鋼絞線的設置。在邊墻外側每隔2m的地方設置一道鋼筋混凝土豎向加勁肋，寬度為0.6m，高度為0.25m。因為渡槽的水面比較低，只是對普通鋼筋進行配置，從而承擔橫向彎矩及縱向抗剪作用。橫向為邊墻頂與中墻頂每隔2m設置鋼筋混凝土拉桿，將檢修便道設置到邊墻中，外部設置欄桿。圖1為渡槽跨中橫斷面的結構。

（2）下部結構

因為渡槽下地基土所允許承載力比較低，渡槽基礎使用鉆孔灌注樁，樁徑設置為1.2m，樁頂設置為鋼筋混泥土承臺支撐槽墩和槽臺。因為地下水對于混凝土具備弱腐蝕性，尤其是在水位變動的區(qū)域中，要求使基礎混凝土抗腐蝕性、抗凍融性、抗?jié)B性得到提高。將外加劑添加到混凝土施工的過程中，承臺混凝土和樁都利用抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。為了降低地震負載對于上部渡槽結構影響，渡槽使用工廠定型板式橡膠支座，并且使用抗寒性的天然橡膠進行制作。

三、預應力張拉

1.施工材料和設備

工程中使用標準低松弛預應力鋼絞線及預應力精軋螺紋鋼筋，渡槽槽深底板、墻身的縱向、橫向用預應力鋼絞線進行布置，預應力鋼絞線直徑15.2mm，標準強度設置為1860MPa，彈性模量為1.95×105MPa。一根鋼絞線最小的破斷力在259kN以上，屈服負荷在220kN以上，伸長率在3.5%以上。渡槽槽身墻身豎向使用精軋螺紋鋼進行布置，預應力精軋螺紋鋼使用PSB 930MPa級32螺紋鋼筋，標準強度設置為1860MPa，屈服強度設置為930MPa，彈性模量為2.0×105MPa。

圖1 渡槽跨中橫斷面的結構圖

2.選擇錨具

工程中所使用的錨具及夾片都應該滿足相關性能需求，并且還要能夠滿足工程設計需求。工程中錨具有扁錨、群錨和螺紋鋼筋錨具三種類型，群錨及扁錨由錨墊板、錨板、螺旋筋及夾片構成，螺紋鋼筋錨具由墊片、錨具及螺旋筋構成。

四、波紋管安裝

1.安裝波紋管

綁扎底網鋼筋和側向鋼筋之后才能夠安裝波紋管。在安裝過程中，要根據設計圖紙中的每個孔道坐標，通過模板控制斷面和矢高，測量坐標尺寸量誤差要在±5mm范圍內，波紋管使用定位筋在附近鋼筋中固定，并且對其左右位置進行控制。焊接附近筋和定位筋，并且焊接波紋管中定位環(huán)和定位筋，由專人隨時使用凈水冷卻焊接，避免高溫灼傷到波紋管，并且避免波紋管位置移動。波紋管接頭使用專用的接頭，在搭接的地方使用密封膠帶進行纏緊。波紋管安裝后，以設計需求檢查位置和曲線，從而保證波紋管的固定。

2.排氣孔和灌漿孔

其一，對一端張拉水平預應力孔道，使用15mm高壓塑料管通過固定端錨墊板預留孔口引出，使其成為排氣孔；利用15mm鋼管通過張拉端錨墊板預留孔，使其成為灌漿孔。

其二，對一端張拉豎向預應力孔道，利用15mm高壓塑料管，利用張拉端錨板預留孔進行引出，將其作為排氣孔；通過固定端錨墊板預留孔口進行引出，使其作為灌漿孔。

其三，對兩端張拉部分預應力孔道，為了方便施工，在一端錨墊板預留孔中使用15mm鋼管引出，使其成為灌漿孔，另外一端為排氣孔。

其四，要求排氣管通到預應力混凝土表面，并且外漏超過300mm，外端編號利用膠布進行粘結，排氣管和波紋管中間使用密封膠布進行纏繞，利用絲扣連接錨墊板及灌漿管。

五、結語

高墩大跨度預應力渡槽施工技術成熟，建設速度快，安全可靠，經濟社會效益顯著。在具體施工中，應重視總體布置和渡槽結構設計，合理選擇施工材料和設備，做好預應力張拉和波紋管安裝工作，確保工程安全完工。目前，該工程高墩大跨度預應力渡槽已順利完工并投入使用，滿足實際使用需求，值得進一步推廣應用■