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1 工程情况概述
南水北调是我国为解决北方地区水资源短缺问题所规划建设的一项重点工程,工程整体长度为1273km,建成后每年能够将130亿方的水资源从南方调至北方水资源匮乏的地区。漕河渡槽是南水北调工程中线应急供水工程中的核心组成部分,是应急段用于控制工期的一项工程。这一部分的渡槽总长度为30m,属于连续跨多侧墙简支三维预应力砼形式,整个工程的设计流量是125m3/s,最大流量在150m3/s左右,总计41跨,工程全长为1256m。这一大型渡槽建设是我国现阶段最大的渡槽建设工程,预应力施工技术也是现阶段我国施工难度最大、结构最为复杂的施工技术,是整个大型渡槽施工中最为重要的控制工序。
2 工程结构特点
本段工程为强度较高的预应力混凝土建筑结构,属于多侧墙渡槽段,总计35跨。中心线多为弯道段,总长339.85m,第一段转弯半径为530.946m,中心角度为21.574°;第二段转弯半径为482.897m,中心角度为23.721°。渡槽槽身的高为7.7m,宽度达到22m,单跨长达20m,其中,由于第34跨需要越过铁路,因此,该跨要设计为30m的跨多侧墙槽身。槽身设计为三槽一联多侧墙结构形式。槽身的底部设计为横梁、纵梁、底板三个部分,厚度为50cm;纵梁沿着槽身的水流方向设置4根,每根间距离设计为5.3m,纵梁结构设计为1．8mX1．3m(1．4m);横梁沿槽身的垂直方向设置,每根间距离设计为2m,总计8根,横梁结构设计为0．9mx0．5m;槽身中间段隔墙厚度设计为70cm,边墙厚度设计为60cm,边墙外部为侧肋结构,侧肋之间距离设计为2m,总计8根,设计结构为0．7mx0．5m;在槽身上部设计为连系梁结构,梁间距离为2.2m,总计8根,设计结构为0.7×0.3m。
3 预应力施工技术流程
第一,波纹管的安装定位和孔道施工。混凝土结构的预应力施工主要使用后张法,孔道施工选择HDPE高密度聚乙烯波纹管,钢绞线和波纹管之间的摩擦力保持在0.15左右,进行预应力张拉之前要进行摩阻试验。在侧向钢筋和底网钢筋完成绑扎后,要根据设计要求在定型模板上规划出各个孔道的矢高和断面,再用12号钢筋固定在侧向钢筋或底网钢筋上,准确测量出钢筋上波纹管的位置,在钢筋上用箍筋固定好波纹管,使其与钢筋紧固相连,避免波纹管位置出现上浮或移动,最后进行穿索和编索操作。
第二,钢绞线的下料。使用无齿砂轮锯技术切割钢绞线,而不能使用氧气焊技术,钢绞线下料要严格根据设计标准进行,下料长度必须准确无误。具体计算方法为:L=Lo+2L1+L2+L3。其中,Lo是指张拉端与固定端之间的曲线或直线长度;L1指锚具长度;L2指张拉作业的长度;L3指固定端锚板上钢绞线的长度。
第三,安装、挤压固定端。完成下料后,用钢绞线穿在P锚锚垫板的小孔上,在将挤压簧放入挤压套之后,使用BJL一60挤压机把钢绞线与挤压套相互连接,将OVM挤压套的压力设定在38Mpa左右,完成挤压操作后,将P锚锚垫板与封压板牢固地捆绑在一起,从而避免钢绞线出现位移问题。
第四,编索。根据设计要求,合理配置钢绞线的长度和根数,用钢丝将钢绞线捆绑成束,每隔1.5m捆绑一次,在拉张端每隔0.5m长度进行一次捆扎。
第五,下索和运索。使用人工为主、机械为辅的运索操作方法。下索时要首先用胶布将穿入波纹管的钢绞线包裹好,防止穿束操作对波纹管造成损坏。在固定端进行下索施工时,要先把螺旋筋和约束换在P锚上固定好,牢固链接波纹管和约束管,排除约束管内的多余气体,为灌浆提供方便。完成下索操作后,要把锚索的标志对应好,避免其出现变形或扭曲问题。
第六,安装固定锚垫板。下索施工后,先在波纹管上套入螺旋筋,再将波纹管套入与锚索型号相匹配的锚垫板上,锚垫板与波纹管之间的搭接距离应在30mm以上,用胶布固定好搭接部分,并捆扎牢固。
第七,张拉。张拉施工全部为大吨位的高空作业,且规格多,钢线需要在横向和纵向上进行复杂布置,然而,纵向钢定位工作难度较大,且绞线较难扶直,张拉锚的固槽安装工作量和难度都较大。三维预应力张拉程序和顺序都较为繁琐,存在较多的障碍物,纵向张拉空间十分狭小,约110cm左右,为张拉施工带来了较大的难度。在混凝土结构施工强度达到预计强度的80%左右时,即可以进行预应力张拉锚索施工。
第八,灌浆。张拉施工完成后,要在工作锚末端预留5cm左右的钢绞线,切除多余的钢绞线,同时,将外露的钢绞线和工作锚用保护罩罩好,并与锚垫板固定在一起,将水泥浆灌注在保护罩里面,并填充严实,避免工作锚出现腐蚀和生锈等问题。灌浆施工应选择P042．5R级的普通硅酸盐水泥与清洁的饮用水混制而成。在灌浆施工时,要按照实际需要添加专用外加剂,且保证外加剂中不能含有腐蚀钢绞线的化学原料。在进行灌浆施工之前,要确认孔中无杂物和积水,具体施工时使用真空辅助灌浆技术。水平放置锚索时,要由张拉端开始压浆,排除固定端内部的空气;纵向放置锚索时,同样由张拉端开始压浆,固定端排气。水泥压浆要均匀缓慢地注入,不能出现停顿和中断。浆液将孔道填满后,要依次开放排气孔排出空气,直至浆液从孔中流出,在保持30s左右后,将排气孔堵住。
4 结语
综上所述,漕河段渡槽施工选择大跨度三槽一联预应力混凝土施工结构,在实际的施工过程中难免会遇到各项技术和操作难题,因此,大型渡槽建设施工单位必须具有较高的二次设计能力、丰富的实践经验以及较高的技术素质和施工水平。在进行实际施工前,要做好充分的准备,实现各方面的良好配合,采取先进的管理模式。从而保证施工效率的提高。
参考文献
[1] 贾志营.有粘结预应力技术在大型渡槽施工中的应用及控制[J].水利水电技术,2008(10):68.
[2] 陆岸典.大型U形薄壳渡槽预应力施工[J].施工技术,2008(7):18.
南水北调是我国为解决北方地区水资源短缺问题所规划建设的一项重点工程,工程整体长度为1273km,建成后每年能够将130亿方的水资源从南方调至北方水资源匮乏的地区。漕河渡槽是南水北调工程中线应急供水工程中的核心组成部分,是应急段用于控制工期的一项工程。这一部分的渡槽总长度为30m,属于连续跨多侧墙简支三维预应力砼形式,整个工程的设计流量是125m3/s,最大流量在150m3/s左右,总计41跨,工程全长为1256m。这一大型渡槽建设是我国现阶段最大的渡槽建设工程,预应力施工技术也是现阶段我国施工难度最大、结构最为复杂的施工技术,是整个大型渡槽施工中最为重要的控制工序。
2 工程结构特点
本段工程为强度较高的预应力混凝土建筑结构,属于多侧墙渡槽段,总计35跨。中心线多为弯道段,总长339.85m,第一段转弯半径为530.946m,中心角度为21.574°;第二段转弯半径为482.897m,中心角度为23.721°。渡槽槽身的高为7.7m,宽度达到22m,单跨长达20m,其中,由于第34跨需要越过铁路,因此,该跨要设计为30m的跨多侧墙槽身。槽身设计为三槽一联多侧墙结构形式。槽身的底部设计为横梁、纵梁、底板三个部分,厚度为50cm;纵梁沿着槽身的水流方向设置4根,每根间距离设计为5.3m,纵梁结构设计为1．8mX1．3m(1．4m);横梁沿槽身的垂直方向设置,每根间距离设计为2m,总计8根,横梁结构设计为0．9mx0．5m;槽身中间段隔墙厚度设计为70cm,边墙厚度设计为60cm,边墙外部为侧肋结构,侧肋之间距离设计为2m,总计8根,设计结构为0．7mx0．5m;在槽身上部设计为连系梁结构,梁间距离为2.2m,总计8根,设计结构为0.7×0.3m。
3 预应力施工技术流程
第一,波纹管的安装定位和孔道施工。混凝土结构的预应力施工主要使用后张法,孔道施工选择HDPE高密度聚乙烯波纹管,钢绞线和波纹管之间的摩擦力保持在0.15左右,进行预应力张拉之前要进行摩阻试验。在侧向钢筋和底网钢筋完成绑扎后,要根据设计要求在定型模板上规划出各个孔道的矢高和断面,再用12号钢筋固定在侧向钢筋或底网钢筋上,准确测量出钢筋上波纹管的位置,在钢筋上用箍筋固定好波纹管,使其与钢筋紧固相连,避免波纹管位置出现上浮或移动,最后进行穿索和编索操作。
第二,钢绞线的下料。使用无齿砂轮锯技术切割钢绞线,而不能使用氧气焊技术,钢绞线下料要严格根据设计标准进行,下料长度必须准确无误。具体计算方法为:L=Lo+2L1+L2+L3。其中,Lo是指张拉端与固定端之间的曲线或直线长度;L1指锚具长度;L2指张拉作业的长度;L3指固定端锚板上钢绞线的长度。
第三,安装、挤压固定端。完成下料后,用钢绞线穿在P锚锚垫板的小孔上,在将挤压簧放入挤压套之后,使用BJL一60挤压机把钢绞线与挤压套相互连接,将OVM挤压套的压力设定在38Mpa左右,完成挤压操作后,将P锚锚垫板与封压板牢固地捆绑在一起,从而避免钢绞线出现位移问题。
第四,编索。根据设计要求,合理配置钢绞线的长度和根数,用钢丝将钢绞线捆绑成束,每隔1.5m捆绑一次,在拉张端每隔0.5m长度进行一次捆扎。
第五,下索和运索。使用人工为主、机械为辅的运索操作方法。下索时要首先用胶布将穿入波纹管的钢绞线包裹好,防止穿束操作对波纹管造成损坏。在固定端进行下索施工时,要先把螺旋筋和约束换在P锚上固定好,牢固链接波纹管和约束管,排除约束管内的多余气体,为灌浆提供方便。完成下索操作后,要把锚索的标志对应好,避免其出现变形或扭曲问题。
第六,安装固定锚垫板。下索施工后,先在波纹管上套入螺旋筋,再将波纹管套入与锚索型号相匹配的锚垫板上,锚垫板与波纹管之间的搭接距离应在30mm以上,用胶布固定好搭接部分,并捆扎牢固。
第七,张拉。张拉施工全部为大吨位的高空作业,且规格多,钢线需要在横向和纵向上进行复杂布置,然而,纵向钢定位工作难度较大,且绞线较难扶直,张拉锚的固槽安装工作量和难度都较大。三维预应力张拉程序和顺序都较为繁琐,存在较多的障碍物,纵向张拉空间十分狭小,约110cm左右,为张拉施工带来了较大的难度。在混凝土结构施工强度达到预计强度的80%左右时,即可以进行预应力张拉锚索施工。
第八,灌浆。张拉施工完成后,要在工作锚末端预留5cm左右的钢绞线,切除多余的钢绞线,同时,将外露的钢绞线和工作锚用保护罩罩好,并与锚垫板固定在一起,将水泥浆灌注在保护罩里面,并填充严实,避免工作锚出现腐蚀和生锈等问题。灌浆施工应选择P042．5R级的普通硅酸盐水泥与清洁的饮用水混制而成。在灌浆施工时,要按照实际需要添加专用外加剂,且保证外加剂中不能含有腐蚀钢绞线的化学原料。在进行灌浆施工之前,要确认孔中无杂物和积水,具体施工时使用真空辅助灌浆技术。水平放置锚索时,要由张拉端开始压浆,排除固定端内部的空气;纵向放置锚索时,同样由张拉端开始压浆,固定端排气。水泥压浆要均匀缓慢地注入,不能出现停顿和中断。浆液将孔道填满后,要依次开放排气孔排出空气,直至浆液从孔中流出,在保持30s左右后,将排气孔堵住。
4 结语
综上所述,漕河段渡槽施工选择大跨度三槽一联预应力混凝土施工结构,在实际的施工过程中难免会遇到各项技术和操作难题,因此,大型渡槽建设施工单位必须具有较高的二次设计能力、丰富的实践经验以及较高的技术素质和施工水平。在进行实际施工前,要做好充分的准备,实现各方面的良好配合,采取先进的管理模式。从而保证施工效率的提高。
参考文献
[1] 贾志营.有粘结预应力技术在大型渡槽施工中的应用及控制[J].水利水电技术,2008(10):68.
[2] 陆岸典.大型U形薄壳渡槽预应力施工[J].施工技术,2008(7):18.