南水北調中線干渠渡槽工程施工技術

蘇冠仁

（廣東順水工程建設監理有限公司，廣東 佛山 528300）

0 引言

南水北調中線一期工程總干渠Z施工標段，位于寶豐縣境內，起點位于平頂山市魯山縣辛集鄉馬莊東500 m 附近，終點位于寶豐編組站北側約100 m處。樁號：SH（3）19+707～SH（3）25+759.6，全長約6.05 km。此工程主要為平頂山及以北地區城市生活、工業用水輸送優質水源。某一灌渠渡槽工程是Z施工標段主體工程項目渠渠交叉建筑物工程內容之一。結合此渡槽工程施工實踐，分析研究渡槽施工技術基本內容具有重要的工程建設實踐意義。

1 工程概況

此渠是以昭平臺水庫為水源的灌溉渠道，引水流量1.70 m3/s。此灌渠渡槽軸線與南水北調一期總干渠軸線正交，交叉點總干渠設計樁號SH（3）23+776.5，大地坐標X＝3 746 993.427，Y＝502 973.603。此灌渠渡槽總長237 m，其中進口段30 m，槽身段100 m，出口段（含連接渠）107 m。槽身段采用C50預應力鋼筋混凝土結構，設計為5跨結構，除中跨跨徑為24 m外，其余跨徑19 m，槽身凈高1.40 m，凈寬1.50 m。支承槽身結構設計為獨立樁墩，基礎為單樁樁基，墩樁直徑設計為1.20 m，邊樁、坡樁及中樁高度分別為11、15和18 m，樁基混凝土均為C25。此渡槽槽身均為簡支預應力結構，鋼絞線束采用Φs15.20 mm 高強低松弛鋼絞線，抗拉強度1 860 MPa，張拉控制應力σcon=0.75fpk=1 395 MPa；預制槽身混凝土要求養護齡期不小于14 d，截面應力強度達到設計強度的100%時，即可開始張拉預應力鋼束；鋼束采用兩端對稱張拉；鋼絞線束張拉過程中實施雙向控制；張拉順序以施工圖紙設計為準。貫穿鋼絞線束時必須保證各鋼絞線間始終相互平行。

2 渡槽灌注樁施工

此灌渠渡槽樁基采用沖擊鉆成孔。先安裝GJF-20型沖擊鉆機，進行灌注樁施工；現場制作鋼筋籠，人工配合25 t吊車安裝；在拌和站集中拌制混凝土，采用9 m3混凝土罐車水平運輸，水下混凝土灌注。在鉆孔過程中，隨時檢測泥漿比重、樁深、樁徑、樁位；鉆至設計樁底標高時，檢查孔徑、孔深、孔傾斜度，符合要求后進行清孔。自檢合格后通知監理檢查驗收，安裝鋼筋籠，再次進行洗孔，清至樁底沉淀層厚度符合要求后，下放導管距離樁底40 cm。采用25 t汽車吊、料斗，導管法進行水下混凝土澆筑。樁基澆筑施工采取連續作業。

3 槽身混凝土施工

在現場就近布置預制場地，一次性臺座底模進行預制、張拉、灌漿，預制用16 t汽車吊配合完成。槽身采用汽車吊抬吊就位安裝，吊裝設備配置情況是：1輛260 t與1輛130 t、1輛100 t吊車抬吊共3輛汽車吊；運輸車為480馬力拖車2臺，一次在預制場裝一片；鋼絲線繩6×37+1，鋼絲公稱抗拉強度為155 kg/mm，直徑56 mm，繩長12 m，4根。

開始張拉施工前檢查孔道和錨墊板，合格后安裝預應力鋼束，安裝時，將一孔內全部預應力筋編號整體編束后穿入孔道內，安裝錨具，混凝土強度達到100%設計強度時，按照監理審批的渡槽張拉方案進行張拉，張拉后進行孔道灌漿。切割預留的工作鋼絞線，預留3 cm，用環氧砂漿封錨。

4 預應力管道安裝施工

預應力管道采用金屬波紋管。在底、側板鋼筋綁扎成形后，應按預應力鋼絞線束坐標準確確定預應力金屬波紋管道位置。預留管道各截面均隔定位網，焊接在專用卡具上，定位網要與馬凳筋及箍筋綁扎牢固，將定位網片按編號與設計位置綁扎好，且與渡槽鋼筋綁扎同時，定位網每0.50 m設置一個，用寬膠帶包纏管道接頭以防止漏漿。澆筑混凝土前應再次檢查管道是否有損傷，預應力管道安裝施工時需要注意的是：現澆槽身的預應力鋼絞線必須在澆筑混凝土前安裝到位，同時注意鋼絞線外露長度必須滿足設計要求。

5 鋼絞線安裝

5.1 安裝步驟

①綁扎槽身普通鋼筋及端肋鋼筋。②安裝鋼絞線、波紋管的定位托架。③安裝鋼絞線束和波紋管。④安裝內層普通鋼筋及錨具槽模板。⑤鋼絞線束的準確測量定位。⑥普通鋼筋、鋼絞線束的檢查和驗收。⑦架設內模。⑧鋼模的整體檢查和驗收。

5.2 注意事項

①鋼絞線的下料長度應根據錨具設備及錨固尺寸要求確定，下料長度的誤差不應大于+50～-0 mm。②安裝預應力鋼絞線束前，槽身每一澆筑段內，應用專用儀器測量鋼絞線（束）不少于5束、波紋管托架的位置保持正確，偏差不大于10 mm。③波紋管正確安裝之后，就要精準檢查波紋管的位置要符合設計要求，而且要固定牢靠，且端部擴大頭中心一定要與波紋管同心，端部鋼墊板是否垂直于孔道中心線，接頭是否密封，管壁有無破損等，若有破損，應及時修補。④安裝鋼絞線束必須滿足設計要求，整束外觀應順直無旁彎、無扭曲，切口無松散。⑤預應力鋼絞線（束）在鋼模板內安裝就位后，其附近不宜電焊等高溫作業，必要時須采取防護措施確保波紋管不受損壞。⑥安裝預應力鋼絞線（束）經檢查合格后，進行下一道施工工序。

6 張拉施工

6.1 預應力鋼絞線束張拉前的基本準備內容

①準備油泵和千斤頂設備。預應力鋼絞線束在張拉作業開始前一個月內，油泵和千斤頂經具備專業資格的計量機構配套標定，按標定編號配套使用，繪出“油泵壓力表讀數P～千斤頂張拉力T”對應關系曲線，且“P～T”曲線至少每個月校驗一次。②準備器材。按照每一跨槽段所需的數量開列清單，將工作夾片、錨板、夾板、橡膠板以及其他必備的材料及工具全部準備好。③注重錨板、夾片安裝。先將錨板擦拭安裝到鋼絞線束張拉端上，再將夾片擦拭并在外錐面涂以防腐油脂后裝進錐孔內，然后以夾片專用錘將夾片打緊。④夾具安裝檢查。每一槽段的錨具安裝結束后，應認真檢查以確保夾片安裝齊平并已打緊，且夾片沒有少裝或漏裝。正確安裝錨具避免可能導致鋼絞線束或部分鋼絲受力不均勻，部分鋼絲被拉斷，以致造成整束鋼絞線超載事故。⑤安裝千斤頂。按照操作規程的要求安裝限位板、工具錨板和千斤頂。應使千斤頂的張拉力作用線與預應力筋的軸線重合，以保證鋼絞線束受力均勻。與千斤頂連接的油泵必須經過配套標定。

6.2 張拉前控制應力分級計算

根據設計要求、設計鋼絞線束，進行分級應力計算。

6.2.1 設計要求

鋼束抗拉標準強度1 860 MPa，張拉控制應力1 395 MPa；混凝土試塊養護齡期不少于14 d，強度達到設計等級的100%時可張拉預應力鋼束。張拉順序N1→N2，橫槽向對稱均勻張拉，穿束時，必須保證各鋼絞線之間相互平行。

6.2.2 控制應力計算

設計要求鋼絞線控制應力為1 395 MPa，單根張拉力F=控制應力σcon（1 395 MPa）×截面面積S（7Φ50）=1 395×140=195.30 kN。

則各種根數鋼絞線束控制應力為：5 根976.50 kN ，6 根1 171.80 kN，7根1 367.10 kN。

各種根數鋼絞線束分級控制應力見表1。

表1 各種根數鋼絞線束分級控制應力表 單位：kN

6.2.3 控制應力對應1#千斤頂壓力表讀數計算

1#千斤頂回歸方程：P=0.02635F+0.74。根據千斤頂檢測曲線確定壓力表讀數，見表2。

表2 根據千斤頂檢測曲線確定分級壓力表讀數表 單位：MPa

6.2.4 控制應力對應2#千斤頂壓力表讀數計算

2#千斤頂回歸方程：P=0.02747F-0.56。根據千斤頂檢測曲線確定壓力表讀數，見表3。

表3 根據千斤頂檢測曲線確定壓力表讀數表 單位：MPa

6.2.5 引伸量控制

不同長度槽身單端理論引伸量控制，見表4。

表4 不同長度槽身單端理論引伸量控制表

6.3 張拉施工工藝

①渡槽槽身預應力張拉。首先搭設支撐架，懸掛好千斤頂。為達到管道兩端對稱均勻張拉，每端各安裝一臺千斤頂；其次按事先確定的穿孔編號，準確把鋼絞線束穿入工作錨相對應的孔中安裝上夾片；最后依次完成限位板、千斤頂及工具錨的安裝。②張拉分級。施工圖紙要求鋼絞線為低松弛鋼絞線，根據《公路橋涵施工技術規范》不需要超張。為了保證張拉工作的安全，分三級張拉。即：0→0.1σcon（初應力）→0.35σcon→0.70σcon→1.0σcon（持荷5 min）。③張拉加、卸載均應緩慢、平穩及勻速，加載速率≤0.1σcon/min，卸載速率≤0.2σcon/min。④預應力筋張拉過程中每級加載后量測其伸長值，鎖定后量測預應力筋回縮量和滑移量并記錄，做好錨具密封前復測回縮量變化值的標記。

6.4 錨具密封

完成預應力張拉經驗收合格后，保留30 mm預應力筋，將其余部分切除。將錨具及外露的預應力筋用環氧砂漿密封。

7 灌漿施工

預應力終張拉完成經驗收合格后，在48 h 內進行管道真空輔助灌漿施工。①施工前先察看管道內是否有積水和雜物，若有則用高壓空氣清除。管道內油污等漬污垢，應用無腐蝕性的中性洗滌劑或皂液加水稀釋后沖洗。隨后使用不含油的壓縮空氣將管道內的所有積水吹干。②活塞式壓漿泵，采用真空輔助灌漿工藝，一端灌漿，另一端設排氣孔抽真空。③灌漿施工保持緩慢、均勻。灌漿前將排氣孔關閉，抽真空，孔內大氣壓保持-0.08～-0.10 MPa。漿液充滿管道后將排氣孔依次放開，直至排氣孔排出規定稠度的漿液時關閉排氣孔，之后繼續加壓至0.50～0.60 MPa，持續5 min 后將灌漿孔用木塞堵住。④灌漿過程中及灌漿后3 d 內，結構及環境溫度不小于5℃。灌漿時漿液溫度10℃～25℃，當氣溫大于35℃時，灌漿在夜間進行。⑤灌漿結束24 h 后，檢查灌漿質量，檢查進漿口、出漿口灌漿飽滿程度；若漿體不飽滿，需采取必要措施補充灌漿。

8 結語

綜上所述，圍繞此灌渠渡槽工程施工實踐，深入分析研究渡槽施工技術要點和施工工藝特點，總結梳理渡槽施工技術實踐的寶貴經驗，為類似工程施工提供參考借鑒。