大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术
作者
（单位，地区，邮编）
摘要：U型渡槽越来越多的使用在了我国的输水、排水、引水、排沙等工程之中，因其可穿越崎岖的地质地形，因而有十分广泛的应用。本文以南水北调中线工程中丹江口水库的输水为例，对大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术进行介绍，为同类工程施工提供借鉴。
关键词：U型渡槽；现浇钢筋混凝土；施工技术；混凝土施工技术
一、 工程概述
南水北调中线工程水源地为汉江中上游的丹江口水库，主要向输水沿线的河南、河北、北京、天津四省市的20多座大中城市提供生活和生产用水。中线输水干渠全长1277km，本文所引用渡槽为南水北调中线一期总干渠大型渡槽之一。渡槽槽身为相互独立的3槽预应力混凝土U形结构，单跨40m，共18跨，单槽内空尺寸7.23m×9.0m，槽壁厚0.35m，槽底厚1m，混凝土强度等级C50，抗渗等级W8，抗冻等级F200，设计流量为350m3/s，加大流量为420m3/s，纵比降1∶2880。渡槽槽身总工程量为：混凝土3.25万m，钢筋5022t，钢绞线1944t。
二、 施工工艺
2.1槽身模板生产和安装
本工程U型槽身模板由外模、内模及端模三部分组成，均在模板厂生产完成，要求所生产的模板刚度必须满足设计要求，以防止工程中模板出现受力变形。
2.1.1外模安装
工程中每组槽身外模由两侧各3块侧模及1块底模构成，模块之间通过契口形式进行拼接，然后固定在支架上。每跨槽身外模由10组槽身组成。为避免槽身外模在工程中出现变形，槽身底模在施工过程中根据二次抛物线设置预拱值，根据计算结果，预拱值控制在30-50mm为宜。底模安装完成后需进行复查校核，确保模板的表面平整度和高程误差值控制在2mm以内，轴线偏位误差值和板面缝隙误差值分别控制在3mm和1mm以内。侧模和底模相拼接，并固定在角钢制成的支架上，每块模板的两端各架设一个支架，其上部利用钢管、卡具及工字钢固定。为确保侧模的安装质量，各项指标应符合设计规范要求，并严格控制好平整度和3
高程误差。
2.1.2内模和端模安装
U型槽身的内模采用外弧形可调钢模，在混凝土浇筑前将内模安装在内模支架上。内模分为两部分，通过吊装和槽口工字钢固定，并与外模连接为一个整体。为解决槽身两端支撑和方便施工，在槽身设置端模，在安装时应将端模的扩散段和钢板螺栓连接牢固[1]。
2.2钢筋工程
当U型槽身外膜安装完成且质量验收合格后，进行钢筋的安装施工。首先在模板上根据设计图纸要求进行间距的划分，并逐一将横断面弧形筋分开，然后依次穿纵向主筋及架立筋，并每隔一段距离将主筋和断面筋牢固捆绑，最后进行主筋的捆绑。钢筋安装过程中应严格按照设计规范要求进行，并做好钢筋间距和保护层厚度的控制。主筋的焊接位置应按照要求相互分开，且应避免在受控区域焊接；双排主筋必须采取有效措施来控制其间距；混凝土保护层采用预制垫块在钢筋上绑接固定，并确保保护层厚度。
三、 混凝土施工技术
3.1原材料选用及混凝土配制
本工程U型渡槽工程具有大跨度、薄壁的结构特性，应严格选用混凝土原材料，混凝土配合比的各项指标须经过试验确定。为确保工程质量，根据U型渡槽施工特点，在混凝土原材料的选用上，应做好以下两方面工作：第一，为提高混凝土强度，避免混凝土裂缝的生成，应控制好水灰比和含砂量，混凝土水灰比不大于0.5，含砂量不超过3%，以尽量减少混凝土浇筑完成后的收缩率；第二，为保证混凝土质量，可掺加一定量的非盐类缓凝外加剂，以延长实现混凝土初凝时间[2]。
经试实践总结槽身混凝土的水胶比例为0.28，混凝土材料用量（kg/m）=水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石∶超塑化SP1减水剂∶PT-C1引气剂∶UF500纤维素纤维=150∶429∶107∶736∶946∶5.36∶0.0214∶0.9，坍落度为180～220mm，扩散度500-600mm，总碱含量2.31kg/m3。
3.2混凝土浇筑
因为本工程U型渡槽混凝土浇筑的施工量较大，因此必须加强对混凝土运3
输、浇筑、振捣等的质量控制。混凝土运输时，采用龙门架垂直运送到进料平台，然后通过人工入仓。混凝土浇筑时，每跨槽身混凝土应一次浇筑完成，并保证浇筑的连续性。底部混凝土浇筑时，下料应均匀缓慢，可多分几层，以方便气泡逸出。整个浇筑时间不宜超过5h，浇筑强度控制在4m3/h。浇筑过程中应注意槽端U型橡胶止水带和预埋件的位置，避免在施工过程中出现移动。混凝土振捣时，因为该U型槽身采用了双层配筋，而且壁厚度较小，振捣难度较大。因此应采用较小直径的振捣棒，振捣过程中严禁与外模触碰，避免影响成型后混凝土的外观质量。为防止支架出现偏移或变形，混凝土浇筑和振捣施工应同步对称进行。
3.3混凝土拆模及养护
要加强对拆模时间的控制，工程中应至少同期生产一定数量的混凝土试块，以用于进行槽身混凝土5d，10d，14d和28d的抗压试验，实现对浇筑混凝土强度的有效确定。当浇筑完成5d，且混凝土试块强度达到设计强度的50%时，可拆除内模；当浇筑完成10d，混凝土试块强度达到设计强度的75%时，可拆除外模的侧模和端模；当浇筑完成14d，混凝土试块强度达到设计强度的85%时，可拆除外模的底模。在正常气温（20℃）条件下，当混凝土浇筑和振捣结束10-12h后即可开始养护，如在气温较高或干燥的情况下应及早进行。养护过程中采用草帘对槽内混凝土表面进行遮盖，防止风吹日晒，并经常洒水保持湿润，养护时间不少于25d。
四、 槽身预应力施工 钢绞线张拉施工准备期间，确保千斤顶和油泵配套，千斤顶安装位置应与钢绞线在同一轴线上，还要与承压板保持垂直。纵、环向预应力都使用分级加载法整体张拉。纵向预应钢绞线采用一端锚固。一端张拉，张拉端采用圆锚体系，固定端采用P型锚固体系，环向预应力采用两端张拉和扁锚体系，2台设备张拉速度保持一致。张拉顺序严格按设计要求进行，采用持荷5min来消除应力松弛，而不采用超张拉来弥补应力松弛[3]。
1.张拉时机
湍河渡槽工程施加预应力必须同时满足以下条件：
1）混凝土龄期一般要长于7d；2）槽身混凝土抗压拉力韧性不低于设计拉力韧性等级值的80%。气温较高时，施工时拉力韧性易达到张拉要求，此时应严格控制龄期；低温较低时，施工时龄期够，但拉力韧性增长慢，这种情况应严格控制拉力韧性。因为养护条件的区别，拉力韧性参考值一般以现场混凝土回弹值
或同条件养护试块拉力韧性作为指标，而没有用养护室试块拉力韧性作为系数标准。
2.张拉施工工艺
大型浇灌钢筋混凝土U型渡槽工程使用后张法的施工工艺。槽身纵向使用有粘结预应力钢绞线，单端张拉；环向使用无粘结钢绞线，两端同步进行拉伸。为保证槽身受力均匀，纵、环向预应力钢绞线使用两侧张拉。按先张拉端肋环向钢绞线，然后张拉纵向钢绞线，在工序的结尾张拉渐变段至跨中区域环向钢绞线的顺序施工。钢绞线张拉前先单根预紧然后整束张拉，单根钢绞线的预紧力为张拉控制应力的1/10。纵向钢绞线张拉结束，方可进行造槽机外模拆卸，全部预应力钢绞线张拉完毕造槽机才能移位过孔[4]。
3.张拉工艺说明
钢绞线的张拉实行双控，以张拉应力控制为核心，以拉伸值进行校验标准。每束预应力钢绞线张拉前先计算理论拉伸值和相应的压力表读数，以此作为张拉施工的参考，每一束预应力钢绞线张拉时都应做详细的记录。实际拉伸量应不超过理论拉伸量的±6%，当拉伸量超过±6%时应查明原因。
五、 总结
通过对南水北调中线工程中丹江口水库的输水的工程施工案例，对大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术进行介绍，对大型浇灌钢筋混凝土U型渡槽施工工艺、混凝土施工技术、槽身预应力施工进行了具体的分析，总是要建造质量过关、功能齐备的大型现浇钢筋混凝土U型渡槽就必须严格的遵照工程中每一个环节的标准进行。
参考文献
[1]孙鹏.大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术简析[J].山西水利，2015（1）：28-29.
[2]刘宇亨.卢秀佳.常利武U型渡槽无对拉筋模板施工技术[J].水利科技与经济,2005,11(5):88-89.
[3]胡红军.南水北调中线总干渠漕河渡槽工程模板规划和应用[J].红水河,2009,28(1):97-102.
[4]汪永剑.唐圣斌.U形薄壳大渡槽无对拉筋模板施工技术[J].施工技术,2004,33(2):3271-3275.
大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术
作者
（单位，地区，邮编）
摘要：U型渡槽越来越多的使用在了我国的输水、排水、引水、排沙等工程之中，因其可穿越崎岖的地质地形，因而有十分广泛的应用。本文以南水北调中线工程中丹江口水库的输水为例，对大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术进行介绍，为同类工程施工提供借鉴。
关键词：U型渡槽；现浇钢筋混凝土；施工技术；混凝土施工技术
一、 工程概述
南水北调中线工程水源地为汉江中上游的丹江口水库，主要向输水沿线的河南、河北、北京、天津四省市的20多座大中城市提供生活和生产用水。中线输水干渠全长1277km，本文所引用渡槽为南水北调中线一期总干渠大型渡槽之一。渡槽槽身为相互独立的3槽预应力混凝土U形结构，单跨40m，共18跨，单槽内空尺寸7.23m×9.0m，槽壁厚0.35m，槽底厚1m，混凝土强度等级C50，抗渗等级W8，抗冻等级F200，设计流量为350m3/s，加大流量为420m3/s，纵比降1∶2880。渡槽槽身总工程量为：混凝土3.25万m，钢筋5022t，钢绞线1944t。
二、 施工工艺
2.1槽身模板生产和安装
本工程U型槽身模板由外模、内模及端模三部分组成，均在模板厂生产完成，要求所生产的模板刚度必须满足设计要求，以防止工程中模板出现受力变形。
2.1.1外模安装
工程中每组槽身外模由两侧各3块侧模及1块底模构成，模块之间通过契口形式进行拼接，然后固定在支架上。每跨槽身外模由10组槽身组成。为避免槽身外模在工程中出现变形，槽身底模在施工过程中根据二次抛物线设置预拱值，根据计算结果，预拱值控制在30-50mm为宜。底模安装完成后需进行复查校核，确保模板的表面平整度和高程误差值控制在2mm以内，轴线偏位误差值和板面缝隙误差值分别控制在3mm和1mm以内。侧模和底模相拼接，并固定在角钢制成的支架上，每块模板的两端各架设一个支架，其上部利用钢管、卡具及工字钢固定。为确保侧模的安装质量，各项指标应符合设计规范要求，并严格控制好平整度和3
高程误差。
2.1.2内模和端模安装
U型槽身的内模采用外弧形可调钢模，在混凝土浇筑前将内模安装在内模支架上。内模分为两部分，通过吊装和槽口工字钢固定，并与外模连接为一个整体。为解决槽身两端支撑和方便施工，在槽身设置端模，在安装时应将端模的扩散段和钢板螺栓连接牢固[1]。
2.2钢筋工程
当U型槽身外膜安装完成且质量验收合格后，进行钢筋的安装施工。首先在模板上根据设计图纸要求进行间距的划分，并逐一将横断面弧形筋分开，然后依次穿纵向主筋及架立筋，并每隔一段距离将主筋和断面筋牢固捆绑，最后进行主筋的捆绑。钢筋安装过程中应严格按照设计规范要求进行，并做好钢筋间距和保护层厚度的控制。主筋的焊接位置应按照要求相互分开，且应避免在受控区域焊接；双排主筋必须采取有效措施来控制其间距；混凝土保护层采用预制垫块在钢筋上绑接固定，并确保保护层厚度。
三、 混凝土施工技术
3.1原材料选用及混凝土配制
本工程U型渡槽工程具有大跨度、薄壁的结构特性，应严格选用混凝土原材料，混凝土配合比的各项指标须经过试验确定。为确保工程质量，根据U型渡槽施工特点，在混凝土原材料的选用上，应做好以下两方面工作：第一，为提高混凝土强度，避免混凝土裂缝的生成，应控制好水灰比和含砂量，混凝土水灰比不大于0.5，含砂量不超过3%，以尽量减少混凝土浇筑完成后的收缩率；第二，为保证混凝土质量，可掺加一定量的非盐类缓凝外加剂，以延长实现混凝土初凝时间[2]。
经试实践总结槽身混凝土的水胶比例为0.28，混凝土材料用量（kg/m）=水∶水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石∶超塑化SP1减水剂∶PT-C1引气剂∶UF500纤维素纤维=150∶429∶107∶736∶946∶5.36∶0.0214∶0.9，坍落度为180～220mm，扩散度500-600mm，总碱含量2.31kg/m3。
3.2混凝土浇筑
因为本工程U型渡槽混凝土浇筑的施工量较大，因此必须加强对混凝土运3
输、浇筑、振捣等的质量控制。混凝土运输时，采用龙门架垂直运送到进料平台，然后通过人工入仓。混凝土浇筑时，每跨槽身混凝土应一次浇筑完成，并保证浇筑的连续性。底部混凝土浇筑时，下料应均匀缓慢，可多分几层，以方便气泡逸出。整个浇筑时间不宜超过5h，浇筑强度控制在4m3/h。浇筑过程中应注意槽端U型橡胶止水带和预埋件的位置，避免在施工过程中出现移动。混凝土振捣时，因为该U型槽身采用了双层配筋，而且壁厚度较小，振捣难度较大。因此应采用较小直径的振捣棒，振捣过程中严禁与外模触碰，避免影响成型后混凝土的外观质量。为防止支架出现偏移或变形，混凝土浇筑和振捣施工应同步对称进行。
3.3混凝土拆模及养护
要加强对拆模时间的控制，工程中应至少同期生产一定数量的混凝土试块，以用于进行槽身混凝土5d，10d，14d和28d的抗压试验，实现对浇筑混凝土强度的有效确定。当浇筑完成5d，且混凝土试块强度达到设计强度的50%时，可拆除内模；当浇筑完成10d，混凝土试块强度达到设计强度的75%时，可拆除外模的侧模和端模；当浇筑完成14d，混凝土试块强度达到设计强度的85%时，可拆除外模的底模。在正常气温（20℃）条件下，当混凝土浇筑和振捣结束10-12h后即可开始养护，如在气温较高或干燥的情况下应及早进行。养护过程中采用草帘对槽内混凝土表面进行遮盖，防止风吹日晒，并经常洒水保持湿润，养护时间不少于25d。
四、 槽身预应力施工 钢绞线张拉施工准备期间，确保千斤顶和油泵配套，千斤顶安装位置应与钢绞线在同一轴线上，还要与承压板保持垂直。纵、环向预应力都使用分级加载法整体张拉。纵向预应钢绞线采用一端锚固。一端张拉，张拉端采用圆锚体系，固定端采用P型锚固体系，环向预应力采用两端张拉和扁锚体系，2台设备张拉速度保持一致。张拉顺序严格按设计要求进行，采用持荷5min来消除应力松弛，而不采用超张拉来弥补应力松弛[3]。
1.张拉时机
湍河渡槽工程施加预应力必须同时满足以下条件：
1）混凝土龄期一般要长于7d；2）槽身混凝土抗压拉力韧性不低于设计拉力韧性等级值的80%。气温较高时，施工时拉力韧性易达到张拉要求，此时应严格控制龄期；低温较低时，施工时龄期够，但拉力韧性增长慢，这种情况应严格控制拉力韧性。因为养护条件的区别，拉力韧性参考值一般以现场混凝土回弹值
或同条件养护试块拉力韧性作为指标，而没有用养护室试块拉力韧性作为系数标准。
2.张拉施工工艺
大型浇灌钢筋混凝土U型渡槽工程使用后张法的施工工艺。槽身纵向使用有粘结预应力钢绞线，单端张拉；环向使用无粘结钢绞线，两端同步进行拉伸。为保证槽身受力均匀，纵、环向预应力钢绞线使用两侧张拉。按先张拉端肋环向钢绞线，然后张拉纵向钢绞线，在工序的结尾张拉渐变段至跨中区域环向钢绞线的顺序施工。钢绞线张拉前先单根预紧然后整束张拉，单根钢绞线的预紧力为张拉控制应力的1/10。纵向钢绞线张拉结束，方可进行造槽机外模拆卸，全部预应力钢绞线张拉完毕造槽机才能移位过孔[4]。
3.张拉工艺说明
钢绞线的张拉实行双控，以张拉应力控制为核心，以拉伸值进行校验标准。每束预应力钢绞线张拉前先计算理论拉伸值和相应的压力表读数，以此作为张拉施工的参考，每一束预应力钢绞线张拉时都应做详细的记录。实际拉伸量应不超过理论拉伸量的±6%，当拉伸量超过±6%时应查明原因。
五、 总结
通过对南水北调中线工程中丹江口水库的输水的工程施工案例，对大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术进行介绍，对大型浇灌钢筋混凝土U型渡槽施工工艺、混凝土施工技术、槽身预应力施工进行了具体的分析，总是要建造质量过关、功能齐备的大型现浇钢筋混凝土U型渡槽就必须严格的遵照工程中每一个环节的标准进行。
参考文献
[1]孙鹏.大型现浇钢筋混凝土U型渡槽施工技术简析[J].山西水利，2015（1）：28-29.
[2]刘宇亨.卢秀佳.常利武U型渡槽无对拉筋模板施工技术[J].水利科技与经济,2005,11(5):88-89.
[3]胡红军.南水北调中线总干渠漕河渡槽工程模板规划和应用[J].红水河,2009,28(1):97-102.
[4]汪永剑.唐圣斌.U形薄壳大渡槽无对拉筋模板施工技术[J].施工技术,2004,33(2):3271-3275.