北易水渠道倒虹吸混凝土工程施工

張文友

（河北省水利水電勘測設計研究院，天津 300250）

1 工程概況

北易水渠道倒虹吸工程位于河北省易縣縣城西北4km的北易水河上，是南水北調中線工程的大型穿河建筑物之一。

北易水渠道倒虹吸設計流量為60m3/s，工程由進口漸變段、進口閘室段、進口管身斜坡段、倒虹吸管身段、出口管身斜坡段、出口閘室段、出口漸變段、進口導流堤及出口導流堤九部分組成。建筑物總長度585m，倒虹吸管身斷面為兩孔一聯的鋼筋混凝土箱形結構，單孔過水斷面為5.5m×5.5m，頂板厚1.2m，中墻厚1.1m，邊墻厚1.2m，底板厚1.2m。 主要工程量：土石方開挖59.91m3萬，土石方填筑48.37m3，混凝土4.69m3，鋼筋3878t，砌石1.11m3。

北易水流域屬暖溫帶大陸性季風氣候區，四季分明，春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季時日短促，冬季寒冷干燥。極端最高氣溫41.6 ℃，極端最低氣溫－21.4 ℃，多年平均風速1.6m/s，最大風速18m/s；平均無霜凍期185.6d，最大凍土深度68cm，流域多年平均降水量560mm，其中80%降水量集中于6～9月，7、8兩個月降水量占全年降水量的65%。降水量年際變化較大，豐水年與枯水年降水量相差5倍。

建筑物區分布寒武系饅頭毛莊組地層、燕山期侵入體、第四系上更新統及全新統地層。建筑物大部坐落在泥巖、泥質灰巖、泥灰巖、玢巖地層上，局部坐落在礫石、卵石地層上。

本工程施工總工期24個月。

2 混凝土施工

北易水渠道倒虹吸混凝土工程包括：進出口漸變段混凝土、進出口閘室段混凝土、管身段混凝土及素混凝土墊層等。混凝土澆筑順序為河床主槽管身水平段、管身斜坡段，閘室段、漸變段相機進行。

2.1 原材料

用于拌制混凝土的原材料，包括粗骨料、細骨料、摻合料、外加劑、水，由室內配合比試驗確定各種材料的配合比，其中粗細骨料由中易水天然料場供應，運距22km，粗細骨料質量基本滿足相關規范要求，但砂料及礫料為潛在危害反應疑視活性骨料，需考慮抑制措施。摻合料采用粉煤灰，選用Ⅱ級以上粉煤灰。混凝土拌和用水采用地下水，水質滿足要求。主要設計配合比如表1。

表1 拌制混凝土配合比

2.2 混凝土拌和及運輸

2.2.1 混凝土拌和

混凝土拌和及運輸設備與混凝土的品種、澆筑能力及施工現場具體情況相適應，本工程采用混凝土拌和站拌制，拌和站生產能力按最大澆筑倉面20m×14.5m確定為52m3/h，選擇75m3/h的混凝土拌合站1座，可滿足澆筑強度要求。

2.2.2 混凝土運輸

混凝土運輸采用6m3混凝土攪拌運輸車運輸至倒虹吸澆筑現場。混凝土的運輸時間一般不宜超過表2規定。

倒虹吸水平管段混凝土入倉采用布料皮帶機直接入倉，斜管段、進出口閘室及漸變段采用泵送混凝土或塔機吊罐入倉的運輸方式。混凝土自由下落的高度以不大于1.5m為宜，超過此界限時采取緩降措施，如溜桶、溜槽，防止骨料分離。

表2 混凝土運輸時間

2.3 混凝土澆筑

管身混凝土澆筑施工以兩節兩孔為1個澆筑單元。最大澆筑倉面為20m×14.5m。考慮管身1次澆筑高度較大，分3次澆筑，底板1次，2個側墻和1個中墻共1次，頂板1次，每次在1～2個工作班內澆筑完成。1個澆筑單元底板混凝土348m3，2個側墻和1個中墻混凝土385m3，頂板混凝土348m3。

閘室段混凝土澆筑分3次進行，第1次澆筑底板混凝土，第2次澆筑閘墩混凝土，第3次澆筑排架混凝土，最后安裝機架橋T梁。閘墩混凝土施工預留閘門槽進行二期混凝土澆筑。

進出口漸變段扭曲面混凝土，設計每塊分4次澆筑，第1次澆筑底板，將扭曲面平均分成上、中、下3部分，依次由下向上澆筑。

混凝土模板施工，平面部位采用鋼模板，曲面或扭曲面部位采用異型鋼模板或木模板；倒虹吸管身內側采用滿堂腳手架支撐普通鋼模板，外膜采用鋼管支撐普通鋼模版。

混凝土施工應滿足以下要求：

（1）建筑物基礎面澆筑混凝土墊層，待墊層混凝土達到設計強度等級的75%后，安裝模板、綁扎鋼筋等混凝土澆筑的準備工作。

（2）在基巖面和新老混凝土施工縫面上澆筑混凝土之前，應先鋪一層厚2～3cm的水泥砂漿，砂漿的強度等級應不低于要澆筑混凝土的強度等級。

（3）混凝土入倉鋪料一般應采用平鋪澆筑法，鋪料方向應與建筑物軸線平行，鋪料厚度一般為30～40cm，但要與振搗器性能及混凝土運輸澆筑能力相適應，混凝土澆筑應分層進行并保持澆筑層面平整。

（4）混凝土鋪料層的厚度及層間間歇時間應與澆筑強度、施工工藝相適應。混凝土鋪料層間歇時間（自出拌和機口算起到覆蓋上一層混凝土為止），摻普通減水劑混凝土的允許間隔時間按表3規定控制，超過時且混凝土不能重塑者，層面應按施工縫處理。

表3 混凝土鋪料層間允許間歇時間

（5）二期混凝土澆筑前，應對結合面的老混凝土面進行鑿毛，沖洗干凈，并保持濕潤，但不能有積水。二期混凝土澆筑時，要確保二期混凝土的澆筑溫度與老混凝土的溫差不大于15℃。澆筑時每層的鋪料厚度不大于50cm，采用強力振搗器輔以人工充分振搗，確保混凝土密實。門槽部位的二期混凝土表面應光滑平整，不平整度不得超過3mm。

2.4 養護

混凝土澆筑完畢后，應及時灑水養護，以保持混凝土表面經常濕潤，以保證不發生干裂現象。在養護前應采取措施避免陽光曝曬。養護工作一般可根據氣候條件在混凝土澆筑完畢后6～18h內開始，在炎熱、干燥的氣候條件下應提前養護，即混凝土達到初凝雖然沒有拆模也要對模板進行灑水，同時也要采取可靠的遮陽防曬措施，如表面可遮蓋塑料布、草袋或麻袋片等。

混凝土養護時間不應少于28d。對于重要部位的混凝土及當氣候炎熱、干燥時，養護時間應適當延長。

2.5 混凝土溫度控制

2.5.1 混凝土溫度控制標準

2009年 全國人大常委會食品安全法執法檢查組第一次全體會議在北京人民大會堂舉行，標志著食品安全法執法檢查正式啟動。

工程區屬大陸性季風氣候區，根據氣候特點，3月、4月中上旬、10月下旬、11月，日平均氣溫一般小于15℃，這段時間澆筑的混凝土以采用保溫措施為主；4月下旬、5月上旬、9月中下旬、10月上旬，日平均氣溫一般小于22℃，溫控以加強養護為主；其他高溫季節溫控以降溫和加強養護為主；12月至次年2月一般不安排澆筑。

在老混凝土面上（齡期超過28d）澆筑新混凝土時，上下層允許溫差不超過18℃，以防止老混凝土對新澆混凝土產生過大約束，造成裂縫。

混凝土內外溫差按不超過24℃控制，并根據氣溫的實際情況加強混凝土表面的養護和保護，防止表面裂縫的發生。

混凝土的允許最高澆筑溫度根據氣溫和澆筑部位的不同參考表4的數值控制。

2.5.2 混凝土溫度控制措施

（1）控制混凝土原材料的溫度是實現溫度控制的主要手段之一，特別是骨料的溫度對混凝土澆筑溫度的影響比較大。應采取適當而有效的措施降低澆筑溫度，如：堆高骨料堆（高度不宜低于6m）并通過地垅從下面取料、料場上方搭設涼棚、骨料灑水、預冷骨料、利用夜間低溫澆筑、加冰拌和、運輸過程中隔熱遮陽等；并根據對澆筑溫度的要求、氣溫的高低及實測的運輸和澆筑過程中的混凝土溫度變化情況，制定出機口溫度控制標準，出機口溫度不符合標準的混凝土不能入倉。

表4 混凝土允許最高澆筑溫度 單位：℃

（2）混凝土入倉后要及時平倉振搗，加快覆蓋速度，減少混凝土溫度升高；對澆筑完的混凝土面及時覆蓋麻袋片等遮陽；要經常對倉面和周圍用霧狀噴頭噴霧，增加濕度和降溫，改善小氣候。

（3）進出口閘室和管身段均為鋼筋混凝土整體式結構，首層宜將底板和部分立墻澆筑完成，待底板混凝土強度達到2.5MPa后，方可在該層上進行鑿毛、沖洗等下序的各項工作，但該層的間歇時間宜控制在5～10d之內。由于該層暴露時間較長，因此要采用草袋或其他材料遮蓋，并采取經常灑水的養護措施，保持混凝土表面濕潤，防止裂縫的產生。

（4）管身立墻和頂板可采用1次澆筑完成，也可將立墻和頂板分2次澆筑，若分2次澆筑，該層的間歇時間也宜控制在5～10d之內。

（5）混凝土要加強養護，對于初凝后沒有拆模的混凝土也要對模板進行灑水，混凝土終凝拆模后表面要及時覆蓋濕潤的遮蓋物，并灑水養護，有條件時可采用流水養護，但氣溫低于5℃時，不得灑水。

（6）閘墩和擋墻混凝土澆筑層的厚度宜采用2～5m，間歇時間宜控制在5～10d之內。側面保護可采用厚4cm的草袋或外掛相當厚度的其他保溫材料。保溫層應待混凝土澆筑21d后方可拆除；冬季來臨前澆筑的混凝土，應待冬季過后方可拆除。

（7）護坡混凝土板和各部位底板要一層澆筑完畢，待其終凝后用2cm厚的草袋和塑料布覆蓋，除冬季外要經常曬水保持濕潤，防止干縮裂縫，直到混凝土達到28d齡期或更長時間。

（8）冬季來臨之前澆筑的混凝土，在強度低于10MPa或成熟度小于1800℃·h時，進入冬季后必須采取保溫措施，以防混凝土受凍。

2.5.3 溫度監測

施工當中應加強溫度監測，做好溫度監測記錄，根據溫度監測成果隨時調整溫度控制措施。

溫度監測項目一般包括以下幾項：氣溫監測；原材料溫度監測；混凝土出機口溫度監測；澆筑溫度監測；澆筑塊內部溫度變化監測；其他臨時溫度監測。

3 結語

北易水渠道倒虹吸混凝土施工已經完成，經參建各方驗收滿足設計要求，為同類工程施工提供了成功的經驗。

［1］河北省水利水電勘測設計研究院.南水北調京石段應急供水工程初步設計［R］.2004.

［2］DLT5144—2001，水工混凝土施工規范［S］.

［3］SL303—2004，水利水電工程施工組織設計規范［S］.

［4］宋宏啟，周一之，李才生，等.工程機械使用手冊 上冊［K］.北京：電力工業出版社，1981.

［5］宋宏啟，周一之，李才生，等.工程機械使用手冊 下冊［K］.北京：電力工業出版社，1981.

［6］吳國棟.水利工程施工［M］.北京：水利電力出版社，1983.