鄂北地區水資源配置工程三向預應力現澆混凝土渡槽質量控制研究

季生國 許碧林 陳聲威

摘要：為了解決湖北省襄陽市棗陽市人畜飲水及農田灌溉用水問題，在棗陽七方鎮進行了鄂北地區水資源配置工程三向預應力現澆混凝土渡槽施工。三向預應力現澆混凝土渡槽的施工技術、質量控制、安全保障等難度均較大，介紹了該工程三向預應力現澆混凝土渡槽質量控制，包括質量控制基本原則和措施、預應力鋼絞線和預應力鋼筋等施工工序的質量控制要點。該技術在鄂北地區水資源配置工程的成功應用可為其他類似工程施工提供參考。

關鍵詞：渡槽;三向預應力;現澆混凝土;質量控制;鄂北地區水資源配置工程

中圖法分類號：TV51文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.11.010

Abstract： To solve the water shortage problems of drinking water for human and livestock as well as the irrigation in Zaoyang city under Xiangyang City， Hubei Province， three-dimensional prestressed cast-in-situ concrete aqueduct of North Hubei Water Transfer Project was constructed in Qifang Town， Zaoyang City. The construction technology， quality control and safety assurance of three-dimensional prestressed cast-in-situ concrete aqueduct are difficult. The quality control of the project was introduced， including the basic principles and measures， the main points of the construction of prestressed steel strand wire and reinforcement. The ?successful application of the technology in North Hubei Water Transfer Project can provide references for similar projects.

Key words： aqueduct; three-dimensional prestress; cast-in-situ concrete;quality control; North Hubei Water Transfer Project

1 工程概述

鄂北地區水資源配置工程（以下簡稱“鄂北工程”）三向預應力現澆混凝土渡槽施工項目位于湖北省襄陽市棗陽市七方鎮。該項目主要解決棗陽市人畜飲水及農田灌溉問題，工程地地質土壤多為膨脹土，共設計6座渡槽，總計229跨（榀）。每跨渡槽均為現澆混凝土，渡槽跨度30 m，設計指標C50W8F150。三向（縱向、橫向、豎向）預應力均采用后張法有粘結型預應力。每跨縱向預應力鋼絞線共32孔，兩端張拉;橫向預應力鋼絞線共39孔，單端張拉;側墻豎向共布置146孔，單端張拉。渡槽槽身距地面最大高度22 m。考慮到渡槽槽身的施工質量和施工安全，采用滿堂支架法施工，單榀槽身分2次澆筑，即第一次澆筑底板和底板頂面以上 1.0 m 部分，第二次澆筑剩下部分。三向預應力渡槽典型圖（三維圖、縱橫剖面）見圖1。

2 質量控制原則與措施

（1）質量控制原則。在施工過程中，監理人員嚴格執行和落實“四控制、兩管理、一協調”。根據工程線型特點，監理人員按“分段分項、統籌管理、責任到位”原則明確分工負責。

（2）旁站內容及方法。對重要部位，如基礎處理、鋼筋制作與安裝、混凝土澆筑、渡槽構件預制與安裝、三向預應力張拉、預應力孔道灌漿、槽身后澆帶等實行監理全過程旁站;對關鍵工序，如原材料各項檢測、混凝土材料配置、施工測量放線、混凝土澆筑、隱蔽工程施工實行全過程旁站。根據現場實際情況，不限于以上旁站內容。旁站過程中發現的質量問題采取口頭指正、書面指示、警告、現場督辦、罰款和暫停施工等處理方法。

（3）監理培訓及考核。為了確保現場旁站監理的工作效果，有針對性地對監理人員組織每周2次的業務培訓學習，每月進行1次業務知識閉卷考試。針對監理人員現場值班情況，制定質量管理處罰和獎勵制度，每月15，25日定期由監理部分管副總監牽頭對現場施工質量進行檢查、考核。同時，實行不定期巡查、抽查、查崗等管控措施。將培訓、檢查、抽查、考試結果分別計入每個監理人員的考核成績，并與績效工資掛鉤，確保在監理管理中嚴控工程質量。

（4）原材料、中間產品控制辦法。依據合同文件、設計技術要求、施工圖紙及規程規范督促施工單位對原材料進場進行嚴格檢查、檢驗、審批和報審，未經監理工程師驗收、審批合格的材料不允許用于工程施工。嚴格按規范要求對原材料進行每批次、每月、每季度、每年的相關檢驗檢測。監理工程師在每月月初時，根據施工單位的施工進度計劃推算原材料的需求量，并編制當月監理跟蹤檢測和平行檢測計劃，嚴格督促自檢、平檢單位認真落實。對檢測中發現的不合格材料，按規范規定進行復檢或直接清退出場，并全程跟蹤處理過程，絕不允許不合格的原材料用于工程。為保證混凝土拌合物的質量，嚴格審查施工配合比、控制拌合時間并定期校驗拌合樓稱量系統等。

（5）夏季采取降溫措施。因棗陽市缺水嚴重，施工用水均為地下水。為了控制混凝土溫度，要求拌合前先對原材料進行噴淋降溫（地下水水溫約20 ℃）;拌合時采用制冷系統制冷水拌合（約5 ℃～9 ℃）;拌合樓各儲罐、混凝土運輸罐車均采用棉被加雙層帆布進行隔熱;盡量減少混凝土運輸時間，避免中途耽誤，混凝土運輸距離最遠約3 km，運輸時間基本控制在15 min之內;嚴格檢查混凝土出機口溫度、入倉溫度，普通混凝土溫度控制在28 ℃以內，渡槽槽身溫度控制在26 ℃以內;為了錯開高溫時段，要求混凝土澆筑時段均控制在19：30～04：00;混凝土終凝后及時采用地下水進行流水養護。

（6）冬季采取保溫措施。要求骨料倉采用搭設暖棚遮蓋防凍，保溫棚覆蓋整個倉面，保溫棚在冬季一直保留，春季氣溫回暖后才可拆除。混凝土運輸罐車表面采用棉被加雙層帆布保暖。為了錯開低溫時段，根據氣象資料分析，選擇氣溫稍高的晴天或中午時段澆筑混凝土，并及時采取防凍措施。混凝土澆筑前，要求施工方提前準備防凍物資，防止澆筑時和澆筑后因氣溫低影響混凝土質量。及時對已澆筑混凝土保溫，一般情況下要求采用保溫被覆蓋;特別時段（氣溫極低）封閉渡槽槽身段，采取搭設暖棚、煤爐生火、安裝蒸汽設備等措施進行混凝土養護，提高渡槽槽身環境溫度，確保混凝土質量。安排專人測量混凝土內部溫度，并詳細記錄，以便分析混凝土溫度變化情況并采取其他技術措施糾偏。

3 渡槽槽身質量控制要點

渡槽槽身質量控制要點包括以下6個方面：①查原材料。檢測混凝土所用水泥、骨料、礦物摻和料、外加劑、水等主要原材料是否合格，是否符合技術要求和規范要求。②查鋼筋制作與安裝。鋼筋制作與安裝是否符合設計要求。③查配套附件及埋件。配套附件及零星埋件是否遺漏、位置是否準確、有無破損、是否牢固等。④查拌合物。對混凝土拌和物出機口溫度、澆筑溫度、坍落度及坍損進行檢測。⑤查澆筑。全程監控混凝土澆筑過程，安排溫度合適時進行混凝土施工，過程中不得出現“漏振、欠振、過振”等影響混凝土質量的現象。⑥查收尾。混凝土澆筑后，檢查是否有防止早期干縮裂紋的措施，是否及時進行收光、抹平、壓實，是否采取養護。

預應力包括槽身縱向、橫向、豎向均施加預應力。縱向、橫向預應力采用1 860 kPa 級鋼絞線，豎向預應力采用 PSB1080 ΦPS32 精軋螺紋預應力鋼筋，為有粘結預應力結構。

3.1 預應力鋼絞線

3.1.1 鋼絞線下料、編束

（1）檢查每盤鋼絞線的表面質量、直徑偏差。鋼絞線表面不得帶有潤滑劑、油污等降低其與混凝土粘結力的物質。

（2）檢查P型錨擠壓頭鋼絞線外露長度，外露長度必須控制在2～5 mm。

（3）鋼絞線下料時必須采用砂輪切割機切斷，嚴禁采用電弧或氣割切割。

3.1.2 波紋管安裝

波紋管是否正確安裝直接影響鋼絞線穿梭、結構受力、張拉和灌漿效果等。

（1）復核定位鋼筋網片的空間位置，定位鋼筋垂直于槽身軸線的立面方向允許偏差為±5mm（上下端方向）。

（2）檢查波紋管的水平位置，水平向定位允許偏差為±5mm（左右側方向），要求順直。

（3）當預應力孔道與普通鋼筋位置發生沖突時，要求經設計同意后，適當移動普通鋼筋，保證孔道位置的準確性。

（4）在波紋管上方或左右側不得不進行焊接作業時，必須在波紋管上包裹1層濕布或采用其他防護措施，防止焊渣火花灼傷波紋管。

（5）監控波紋管穿入定位筋時，作業人員站位間距不宜超過2 m，波紋管必須緩慢旋入，嚴禁拖拽。

（6）加強對波紋管的保護，嚴禁踏壓波紋管，防止其變形。

（7）波紋管安裝完成后，表面用阻燃保溫材料形成保護罩，嚴禁碰觸，待混凝土澆筑時再取掉保護罩，防止波紋管破損產生漏漿。

3.1.3 鋼絞線穿束

（1）鋼絞線穿束時，根據穿束情況調整鋼絞線位置，防止鋼絞線出現鉸扭現象，避免每根鋼絞線受力不均。

（2）鋼絞線兩端露出錨墊板長度應基本一致，必須采用防水材料包裹防護，防止鋼絞線污染，從而影響張拉作業。

（3）穿束后至預應力張拉完成前，必須對鋼絞線和孔道口進行保護，嚴禁雜物和水進入孔道內，造成鋼絞線銹蝕或污染，對預應力張拉和灌漿產生影響。

（4）穿束后及時將管口處波紋管與鋼絞線之間的縫隙用泡沫膠等材料充填密實，并在外部使用塑料膠帶纏裹嚴密，防止混凝土漿液沿縫隙滲入波紋管孔道內造成堵孔。

（5）在混凝土澆筑前及澆筑過程中，加強對灌漿管、排氣管、出漿管的保護。

3.1.4 張拉

（1）預應力張拉前，必須提交待張拉槽身試樣的同期混凝土強度報告，否則不予張拉。

（2）預應力張拉時，初張結構混凝土強度不得低于設計強度等級的85%，終張結構混凝土強度必須達到設計強度等級的100%，混凝土彈模必須達到設計值。

（3）張拉機具操作人員要定人、定位且持證掛牌上崗，非作業人員不得進入張拉作業區，千斤頂出力方向嚴禁站人。

（4）張拉加載及卸載要緩慢平穩，加載速率每分鐘不宜超過0.1σcon，卸載速率每分鐘不宜超過0.2σcon，其中，σcon為張拉應力。

（5）檢查千斤頂、工作錨和孔道軸線是否“三同心”。

（6）張拉機具就位后，要先進行空載試運轉，檢查其運行狀態和可靠性。

（7）張拉前要清理張拉施工區內與張拉作業無關的材料、設備及其他障礙物。

（8）因所有張拉工作均為高空作業，在張拉前要嚴格檢查施工平臺的安全防護措施是否到位，并掛設警示牌。

（9）安裝工作夾片和工具夾片前，必須清理錐孔和夾片內的沙粒與雜物。

（10）安裝工具錨時要保證鋼絞線順直，不能使工具錨之間的鋼絞線錯孔扭結。

（11）鋼絞線伸長量、回縮量、滑移量測量要精確到毫米。

（12）鋼絞線張拉必須實行雙控，采用以張拉力控制為主、伸長值校核的雙控操作方法（鋼絞線實際伸長值不得超過理論伸長值的±6%，當伸長值超過±6%時要查明原因，并采取相應措施）。

（13）檢查工具夾片的磨損情況，出現磨損時必須立即更換。使用時，可在工具夾片外表面涂抹一層專用退錨劑，便于退錨。

（14）預應力鎖定后，工作夾片錯牙不得大于2 mm，否則應退錨重新進行張拉。

（15）油泵與千斤頂的操作者必須緊密配合，只有在千斤頂就位妥當后方可開動油泵。油泵操作人員必須保證給油回油平穩，并密切注視油壓表讀數，張拉到位或回缸到底時需及時將控制手柄置于中位，以免回油壓力瞬間迅速加大。

（16）嚴禁帶壓拆卸千斤頂。

（17）配合安全監測單位做好監測設備埋設工作，做到“四同心”。

3.1.5 孔道灌漿

（1）預應力終張拉完成并經驗收合格后，要求在48 h內進行孔道灌漿。

（2）灌漿所用水泥必須采用不低于P.O42.5級別的普通硅酸鹽水泥，水灰比必須滿足JTG/TF50-2011《公路橋涵施工技術規范》要求， 3 h泌水率不大于1%，最大不超過2%。

（3）采用制漿機現場拌制漿液，隨拌隨用，每盤水泥漿用完后才能開始下一盤拌制，嚴禁邊灌漿邊制漿。

（4）漿液進入灌漿泵前必須通過不大于3 mm的篩網進行過濾。

（5）灌漿時使用活塞式灌漿泵，不得使用氣壓泵。

（6）水泥漿中氯離子含量不得超過膠凝材料總量的0.06%。灌漿用水不得含有氟化物、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽等會對鋼絞線產生腐蝕的物質。

（7）灌漿過程中及灌漿后3 d內，結構及環境溫度不得低于5 ℃，否則要采取保溫措施。灌漿時溫度要控制在10 ℃～25 ℃，當氣溫高于35 ℃時，灌漿改為夜間進行。

（8）灌漿結束后必須及時對管道的灌漿質量、進漿口和出漿口的飽滿程度等進行檢查，如發現管道漿液不飽滿，必須及時補充灌漿。

3.1.6 封錨

（1）預應力張拉完成后，嚴禁對錨板附近的混凝土進行擾動。

（2）封錨混凝土澆筑時必須加強振搗，確保混凝土澆筑密實。

（3）封錨混凝土的強度和性能必須滿足設計和規范要求。

（4）要在漿液強度達到設計強度后進行封錨區混凝土鑿毛。

（5）封錨混凝土澆筑后必須及時灑水養護，低溫季節施工的封錨混凝土，必須采用涂刷養護劑進行養護，不得灑水養護。

3.2 預應力鋼筋

（1）預應力鋼筋固定端組裝。①灌漿管采用硬塑料管，要求安裝在波紋管靠近錨固端處。②為保證灌漿密實，同時避免墻身混凝土澆筑時豎向波紋管內泛漿堵塞灌漿孔，灌漿管管口與底部錨墊板距離控制在15～20 cm。③灌漿管外露端頭要接小口徑的鋁塑管，便于后期連接灌漿接頭。

（2）預應力鋼筋安裝。①檢查排氣管、灌漿管與波紋管接頭處的密實性，防止漏漿。②波紋管安裝完成后，豎向用塑料膠帶封閉，防止外界水進入波紋管內。

（3）預應力鋼筋張拉。①安裝千斤頂時，要保證千斤頂、工作錨和孔道軸線“三同心”。②做好張拉施工記錄，預應力鋼筋伸長值測量必須準確到毫米。

（4）孔道灌漿。與預應力鋼絞線施工“孔道灌漿”相同。

（5）封錨。①在預應力張拉完成后，預應力鋼筋張拉端及時封錨。②封錨施工區鑿毛并清洗干凈，設置鋼筋后澆筑無收縮混凝土。③封錨混凝土澆筑時，混凝土表面要收面平整，避免封錨混凝土長時間積水。

4 結 語

三向預應力現澆混凝土渡槽的質量控制重點在于細節把控，包括原材料控制、混凝土溫度控制，以及預應力鋼絞線（鋼筋）制作、安裝、張拉、灌漿。鄂北工程三向預應力現澆混凝土渡槽施工的每個步驟、每道工序監控是質量控制的重中之重，該技術的成功應用可為其他類似工程提供參考。

（編輯：李 慧）