臨湖地埋水廠大跨度結(jié)構(gòu)精細(xì)化控制施工技術(shù)

曾宇昕

中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司 江西 九江 332000

隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，地下結(jié)構(gòu)建設(shè)成為現(xiàn)代城市建設(shè)中不可或缺的一部分。梁波[1]入探討了多種施工輔助技術(shù)，包括巖土加固、防水以及環(huán)境友好型技術(shù)，以滿足不同施工需求。王衛(wèi)東[2]聚焦于近年來我國在高程與地下工程方面的新技術(shù)的回顧與總結(jié)。許海巖[3]著力探討了如何有效利用現(xiàn)代科學(xué)的手段來改善綜合管廊的質(zhì)量，包括對地基的精細(xì)處理、對深基坑的有效支撐、以及對結(jié)構(gòu)的精細(xì)施工。譚忠盛[4]從全局角度對當(dāng)前的施工現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的剖析，并給出了有助于改善停車場的可持續(xù)發(fā)展的解決方案。韓健勇[5]針對采用洞樁法施工的沈陽地鐵青年大街站,利用MIDAS/GTS有限元數(shù)值模擬軟件系統(tǒng)，研究并分析出在使用洞樁法時，地質(zhì)條件和支撐結(jié)構(gòu)的位置和變化特征。許多學(xué)者對地下結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行研究，但對臨湖地埋水廠大跨度結(jié)構(gòu)精細(xì)化控制施工技術(shù)的研究較少。基于此，本文依托松山湖水廠工程，詳細(xì)介紹重力濃縮池預(yù)應(yīng)力大梁結(jié)構(gòu)精細(xì)化控制施工技術(shù)，首先分析施工技術(shù)難點(diǎn)，然后從施工工藝技術(shù)的模板工程、預(yù)應(yīng)力管道施工、混凝土工程、預(yù)應(yīng)力工程詳細(xì)介紹大跨度結(jié)構(gòu)精細(xì)化控制施工技術(shù)，為實(shí)際工程提供參考。

1 工程概況

珠三角水資源配置工程東莞配套松山湖水廠一期工程廠址位于松山湖南端，環(huán)湖路以南、松山湖水庫以東、孵化園以西、翡翠松山湖以北。重力濃縮池位于場地南側(cè)，污泥平衡池與機(jī)修電修間之間，建筑面積為3000m2，結(jié)構(gòu)類型為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加池上加房（見圖1）。結(jié)構(gòu)頂層構(gòu)造梁采用20根截面為π型預(yù)應(yīng)力大梁（見圖2），每根預(yù)應(yīng)力大梁包含2根預(yù)應(yīng)力梁；預(yù)應(yīng)力大梁梁長23m，梁高1.8m，單梁腹板厚30cm，頂板厚20cm。

圖1 重力濃縮池預(yù)應(yīng)力大梁橫剖圖

圖2 預(yù)應(yīng)力大梁結(jié)構(gòu)圖

圖3 大梁模板安裝示意圖

2 施工技術(shù)難點(diǎn)

（1）由于π形梁的異形特性，使得模板的安裝極具挑戰(zhàn)性。因此，特別設(shè)計了一種專門的板底支撐系統(tǒng)，并使用七層高品質(zhì)的膠合板進(jìn)行鋪設(shè)，而梁底的背板則使用10cm×10cm的方木，以達(dá)到良好的抗壓性能，避免發(fā)生變形。（2）為了提高束套和鋼絞線的接觸面積，在安裝束套時，必須將其兩側(cè)的兩層牛皮紙覆蓋，其厚度至少要等同于束套的厚度。此外，在使用預(yù)應(yīng)力管道時，由于鋼絞線的接觸面積較小，容易導(dǎo)致管壁的磨損。為了提高效率，將采用“子彈頭”型號的鋼制導(dǎo)軌，安裝于束套的最前沿。（3）由于空間狹窄，地下結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力張拉受限，施工人員的工作空間不足100cm，因此需慎重選擇張拉設(shè)備。張拉千斤頂分為前卡式和穿心式。根據(jù)設(shè)計要求，大梁預(yù)應(yīng)力筋采用1860MPa鋼絞線、錨具孔數(shù)為15孔，張拉力為3017.4kN。按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)使用1860MPa鋼絞線，并配備15個孔，其拉力應(yīng)達(dá)到3017.4kN。然而，按照相應(yīng)的規(guī)定，千斤頂?shù)睦?yīng)至少是拉力的1.2倍，而不應(yīng)超過拉力的1.5倍。因此，千斤頂?shù)念~定拉力應(yīng)介于3620.9—4526.1kN之間，故使用400t的穿心千斤頂進(jìn)行拉力作業(yè)[6]。

3 施工工藝技術(shù)

預(yù)應(yīng)力大梁的施工流程為：支架搭設(shè)→安裝大梁底模→鋼筋綁扎→波紋管埋設(shè)→側(cè)模安裝鋼→墊板安裝→鋼絞線穿束→端模安裝→混凝土澆注→拆除端模→預(yù)應(yīng)力張拉（強(qiáng)度達(dá)到100%）→預(yù)應(yīng)力壓漿→封端→拆除側(cè)、底模、支架。

針對臨湖地埋水廠大跨度結(jié)構(gòu)精細(xì)化控制的施工工藝技術(shù)，主要從模板工程、預(yù)應(yīng)力管道施工、混凝土工程、預(yù)應(yīng)力工程四個部分進(jìn)行描述。

3.1 模板工程

對于模板安裝，由于預(yù)應(yīng)力大梁結(jié)構(gòu)獨(dú)特，為保證梁體結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)外形尺寸，此處模板將用專門設(shè)計。為了確保板的穩(wěn)定性，我們使用了優(yōu)質(zhì)的七層膠合板來作為板底。根據(jù)實(shí)際的尺寸來確定板的間隔。我們還使用了10cm×10cm的方木來作為板的背板。此外，在每根柱子的下部都安裝了一個十字形的頂撐，并且還添置了墊塊，以防止混凝土表層的破裂。在施工過程中，使用高效的技術(shù)來確保混凝土和鋼筋的表面質(zhì)量，包括使用專業(yè)的工具和技術(shù)來去除混凝土和鋼筋的殘留物，以確保施工的準(zhǔn)確性和可靠性。其中現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板安裝的尺寸偏差及檢驗(yàn)方法應(yīng)符合表1的規(guī)定。

表1 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板安裝的允許偏差及檢驗(yàn)方法

在進(jìn)行模具拆卸工作之前，應(yīng)該首先對非承載型號的模具進(jìn)行檢查，然后再對其進(jìn)行檢查。在進(jìn)行拆卸操作時，應(yīng)該避免施加太大的壓力，并且應(yīng)該盡快將所有的木材搬離現(xiàn)場。在進(jìn)行鋼筋混凝土模具的拆卸工作時，應(yīng)該將其一個一個地進(jìn)行，并且在每一個部件上都進(jìn)行了精確的標(biāo)記和排列。

3.2 預(yù)應(yīng)力管道施工

為了確保波紋管的準(zhǔn)確性，應(yīng)該根據(jù)圖紙的要求，將100mm的內(nèi)徑的波紋管精確地排列，以保證孔道的流暢性，同時，應(yīng)將預(yù)埋的錨墊板放置在孔的正中央，以確保它們的位置穩(wěn)定，而且應(yīng)該通過定位鋼筋網(wǎng)將它們緊緊地固定，以免在施工時出現(xiàn)位移。為了確保鋼筋的精確位置，我們選擇了φ12鋼筋。使用卷揚(yáng)機(jī)來將縱向的鋼絞線緊緊地拉入管道中，這種方式可以有效地提高鋼絞線的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，并且可以避免因?yàn)槔^大而影響鋼絞線的性能。使用φ2mm的鋼絞線絞線束組合而成的拖拉束套，可以有效地把牽引力轉(zhuǎn)移到鋼絞線束上，從而提高它們的緊固性。為了確保它們的牢固性，在安裝時，要求它們的拖拉端處要有兩層厚實(shí)的牛皮紙，其厚度應(yīng)該大于束套的厚度。采用“子彈頭”型號的鋼絞線，其外徑比原有的10～15mm要窄，并且其纏繞的束套長度應(yīng)達(dá)到1.2m，采用0.1m的捆扎間隔，并且將3～4道道口緊固，這樣可有效減少鋼絞線的摩擦阻力，從而避免對波紋管的破壞。將鋼絞線束的頭部固定在管道中，并使用鐵線將其拖拽到入口處，以便與束套相連。具體操作步驟可參考圖4。

圖4 鋼絞線束拖拉端頭布置圖

3.3 混凝土工程

混凝土澆筑梁體砼灌筑采用混凝土輸送泵車，梁體砼灌筑順序如圖5所示。

圖5 預(yù)應(yīng)力大梁橫向澆筑順序示意圖

砼灌筑采用縱向分段、水平分層，由一端向另一端循序漸進(jìn)的施工方法。在澆筑混凝土之前，應(yīng)該先仔細(xì)檢查鋼筋保護(hù)層的安裝位置、數(shù)量和牢固性；同時，各個模具的螺絲和螺母都已經(jīng)牢牢地擰緊，并且模具的連接處沒有任何裂痕；此外，還應(yīng)該檢查振動裝置的狀態(tài)。首先，在大梁的兩邊的腹部和正中間，按照相互協(xié)作的原則，將混凝土流緩慢地流入2m處，然后在底部和腹部各施加一層混凝土，直到達(dá)到預(yù)期的效果。在梁體砼灌筑的施工過程中，需要由專業(yè)的工作人員對模板、鋼筋進(jìn)行定期的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)螺栓、支撐等部分的松動，要立即進(jìn)行擰緊并進(jìn)行固定，一旦發(fā)現(xiàn)漏漿，要立即進(jìn)行封閉，并且要對鋼筋、預(yù)埋件進(jìn)行定期的校正，確保其正確的安裝。在使用插入式振動棒時，要求迅速插入，緩緩拔出，并保持垂直，避免平行或側(cè)向，同時要注意避免出現(xiàn)偏差。振動棒的運(yùn)行范圍最好是其工作半徑的1.5倍，每個運(yùn)行部位的持續(xù)時間大概在20～30s之間，在運(yùn)行的同時，要輕輕地向兩側(cè)抽出，最好將其插入到之前澆筑的混凝土表層下50mm處[7]。

3.4 預(yù)應(yīng)力工程

預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控措施，終張拉時以油表讀數(shù)控制，以張拉控制應(yīng)力為主，伸長量作為校核，實(shí)測伸長量與理論值之差不得大于+6%[8]。預(yù)施應(yīng)力過程中應(yīng)保持伸長量基本與計算值一致。為減少應(yīng)力損失，本工程采用超張拉，即張拉控制應(yīng)力為1.03σk。在執(zhí)行縱向預(yù)應(yīng)力拉力操作時，應(yīng)使用雙邊同步的方法。在拉力結(jié)束后，應(yīng)使用油壓計來測定拉力，并且應(yīng)該準(zhǔn)確地記錄拉力的大小。拉力的順序?yàn)?→0.2σk→1.03σk。在拉力操作的過程中，應(yīng)使用各種不同的支撐材料和錨固件，并確保拉力的均勻性。首先，請檢查鋼絞線是否良好，并用線條加以標(biāo)注。然后，請將鋼絞線的位置清晰地劃分，并在12小時內(nèi)加以復(fù)查，確保鋼絞線不會斷裂或者變形。請根據(jù)油表的測量來決定張拉的力度，并使用預(yù)應(yīng)力鋼絞線的伸長率。當(dāng)油壓升至所需的最大限度，應(yīng)立即封閉主油缸的油路，維持5min，然后對鋼絞線的伸長情況加以檢查。如果油壓繼續(xù)低于預(yù)期，應(yīng)立即將其調(diào)節(jié)至所需的最大限度，然后將千斤頂重新上升，使得夾片被牢牢地固定，這樣就可以完成整個張拉過程，應(yīng)當(dāng)及時加以記錄。

4 結(jié)語

本文針對富水地層地埋式水廠大跨度結(jié)構(gòu)精細(xì)化施工案例較少，依托本工程實(shí)例，提供臨湖地埋水廠大跨度結(jié)構(gòu)精細(xì)化控制施工技術(shù)要點(diǎn)，并做出以下總結(jié)。

（1）對于模板安裝，預(yù)應(yīng)力大梁為異形梁，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，為保證梁體結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)外形尺寸，模板將用專門設(shè)計，鋼管支撐板底，七層優(yōu)質(zhì)膠合板鋪設(shè)，不易變形且便于加固。

（2）為了減少鋼絞線和管道之間的摩擦，并防止波紋管的管壁受到損壞，采用“子彈頭”型號的鋼管制作的導(dǎo)向裝置，安裝于束套的前端。

（3）大跨度砼灌筑采用縱向分段、水平分層，由一端向另一端循序漸進(jìn)的施工方法。

（4）預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控措施，終張拉時以油表讀數(shù)控制，以張拉控制應(yīng)力為主，伸長量作為校核，實(shí)測伸長量與理論值之差不得大于+6%。

本文所介紹的技術(shù)成功運(yùn)用實(shí)施，為后類似工程施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。