鄂北調水裝配式預應力預制渡槽施工

李新明

摘要：鄂北調水孟樓渡槽槽身段分為164跨，每跨30m的單榀預制預應力渡槽，重約1200t，采用裝配式技術完成線形輸水渡槽建設任務。槽身預制場劃分為鋼筋制安、混凝土澆筑、蒸養、預應力張拉、移槽存放5個施工模塊區域;各模塊區域獨立平行作業，相互之間通過軌道連接，以流水線方式預制槽身。工程現場主要采用專用的提槽機、運槽車、架槽機[2]三種主要裝備，完成渡槽場內預制與轉存，長距離運輸及架設。

Abstract： The body of Menglou aqueduct of water diversion project in North Hubei Province is divided into 164 spans. Each span of 30m is a prefabricated prestressed aqueduct with a weight of about 1200t. The fabricated technology is used to complete the construction of linear aqueduct. The tank body prefabrication yard is divided into five construction module areas， i.e. reinforcement fabrication and installation， concrete pouring， steam curing， prestressed tensioning， and tank transfer and storage; each module area operates independently and in parallel， and is connected with each other by track， and the tank body is prefabricated by assembly line. The project site is mainly equipped with three main equipment， namely， special lifting machine， transport vehicle and trestle machine， to complete the prefabrication， transfer and storage， long-distance transportation and erection in the aqueduct yard.

關鍵詞：裝配式;預應力;預制;渡槽

Key words： assembly;prestress;prefabrication;aqueduct

中圖分類號：TV545? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0143-02

0? 引言

湖北省鄂北地區水資源配置工程中的孟樓渡槽位于老河口市孟樓鎮境內，全長4.99km，渡槽由進口段、槽身段、出口段三部分組成。其中槽身段長4920m，每跨長30m，共164跨，為單槽矩形槽，采用了三面環肋矩形預應力鋼筋混凝土結構。單槽橫斷面尺寸：內輪廓6.5m×5.0m（凈寬×凈高），外輪廓8.7m×7.1～6.6m，底板厚0.4m，邊墻厚度為0.5m，空槽重量約1200t。

湖北省鄂北水資源配置工程是國家重點推進、優先實施的172項全局性、戰略性節水供水重大水利工程。孟樓渡槽工程是鄂北水資源配置工程重要組成部分，是全線渡槽中結構尺寸最大、線路最長、單跨重量超重的矩型預制渡槽。若采用現澆法實施長距離輸水渡槽[1]，無法按期完成建設目標，且槽身現澆將臨時占壓沿線耕地造成土地資源浪費;如何安全、優質、按期、高效完成渡槽施工合同，是工程實施的重點。

1? 渡槽槽身預制

孟樓渡槽槽身具有斷面尺寸大、單榀結構重的特點，需優化施工工藝，使渡槽槽身混凝土施工實現機械化、工廠化、標準化、程序化。渡槽槽身在預制廠統一預制、養護、張拉，采用提槽機、運槽臺車配合架槽機單向吊裝施工。

1.1 預制場布置

槽身預制按照工廠標準化流水線式作業，確保生產合格槽身。除拉桿梁外，單榀槽身一次澆筑完成。預制場按施工工序設置5個功能模塊區域，主要為：鋼筋加工區域、鋼筋安裝區域、制槽臺區域、吊具存放區域、存槽臺區域。場內設鍋爐、龍門吊、制槽臺座、存槽臺座、預應力加工與存放區、鋼筋加工區及鋼筋骨架安裝等生產設施。

根據總進度計劃、場地范圍以及生產效率，布置30m鋼筋骨架臺座2座。制槽臺區域設置6座30m臺座，月生產能力平均8榀，滿足槽身生產需要。預制場內配置2個蒸養棚，每個蒸養棚覆蓋1個制槽臺座及其上的預制槽身。蒸養棚為鋼架覆膜整體結構，由雙龍門吊起吊安裝、轉移。槽場內設置有蒸汽養護專用房和布置有專用蒸汽管道，安設6t/h鍋爐1臺。根據工期、制架槽進度、槽身出廠所需齡期，存槽臺座區域設置18座存槽臺座。場內布置2臺（40+40）t龍門吊，輪距25.35m，軌距34.8m，軌道長度450m，承擔鋼筋骨架的吊裝、槽身模板的安拆、槽頂預制拉桿梁安裝等;并與提槽機共軌運行。

預制場內設置1臺1300t的提槽機，由2臺650t龍門吊組成，提槽機軌距36m，軌道長度1211.7延米，在預制場進口漸變段和槽身第1跨范圍內布置提槽機橫向（垂直于渡槽軸線）移動軌道，提槽機通過橫移軌道從預制場移位至第一跨跨墩位置，再沿跨墩縱向軌道移動可到達第2跨、第3跨及第4跨位置。

1.2 槽身混凝土施工

槽身預制場配備成套機械設備，按照標準化施工工藝，獨立完成渡槽預制任務。渡槽預制采用定型鋼模，頂部接桿梁現澆配組合鋼模;鋼筋集中下料加工，綁扎臺座上綁扎成型，兩臺（40+40）t龍門吊機整體吊裝入模，混凝土拌合樓集中供料，混凝土罐車水平運輸、汽車泵垂直入倉，長軟軸插入式振搗器振搗為主;采取移動式養護棚蒸汽養護，預應力初張后移槽自然養生。預應力筋張拉采取對稱同步張拉，按照設計要求分預張拉、初張拉、終張拉三個階段，預應力管道采用真空輔助壓漿，預張拉和初張拉在制槽臺座上進行，終張拉和預應力孔道壓漿、封錨在存槽臺座進行。采用跨為36m1200t雙門式提槽機將初張后渡槽從制槽臺座移至存槽臺座，滿足架設條件時將成品渡槽從存槽臺座移至運槽車上。

1.2.1 槽身鋼筋整體吊裝

單榀矩形槽身鋼筋重量57.734t，鋼絞線重12.534t，預應力鋼筋6.467t;縱向預應筋鋼絞線共32孔;橫向預應力鋼絞線共39孔;側墻豎向預應力螺紋鋼筋共146孔。在鋼筋骨架安裝區，修建特制的鋼筋安裝臺架，可快速完成近80t鋼筋的整體精準制安，最終形成30m×8.7m×7.1～6.6m的整體鋼筋籠。大型結構鋼筋無變形吊具將鋼筋籠整體吊運到模板架立臺座上，吊具下設有超200個吊點，每個起吊循環只需時2～3h，解決了渡槽大型結構鋼筋籠在吊裝過程中的變形問題。槽身鋼筋制作、安裝、吊裝就位流水線式施工;避免了鋼筋、模板等工序交叉作業問題，更有利現場管理。

1.2.2 槽身模板支撐固定

孟樓矩形渡槽槽身外側面及底板以下設置的多條側肋和底肋，槽身結構較復雜。分析槽身結構特點，對模板分節分塊、加固方式，設置了門式框架梁，解決了槽身內模支撐固定、模板整體校驗與固定、頂部操作平臺支撐等問題。槽身外側模上設置調節絲杠，多邊形整體模板上設置可翻轉的小型缺口模板，解決陰角部位模板拆除的問題。

1.2.3 槽身蒸汽養護

槽身混凝澆筑完成后，若采取自然養護需待凝7～14d，才可達到預應力初張強度;采用蒸汽養護平均2～3d，槽身混凝土強度可達到設計強度的85%以上，滿足預應力初張要求。預制渡槽蒸養，首先完成蒸汽管道、溫度及濕度傳感器布置，隨后大型蒸養棚就位及側面棚布整理封閉等工序作業;整個蒸養期，按靜停階段→升溫階段→恒溫階段→降溫階段進行養護過程控制，保證混凝土強度的穩定增長。預制渡槽整體蒸養，加速槽身混凝土強度增長速度，縮短了制作臺座及模板的占壓時間，縮短施工周期;同時解決了槽身早期水化熱過高易出現裂縫的問題。

2? 預制渡槽安裝

預制渡槽在制槽場進行預制，將預制好的渡槽通過門式起重機（提槽機）轉入存槽場。渡槽架設時，首先由門式起重機（提槽機）將渡槽從存槽場吊運到運槽車上，然后由運槽車將渡槽運至架橋機處，最后通過架橋機進行渡槽的架設。

2.1 提槽機吊裝預制槽身

提槽機將預制槽身從存槽臺上提吊至架設區。由于施工場地狹小，預制廠區與渡槽前幾跨架設區距離較近，且提槽機運行的橫向軌道貫穿了架設區，預留第1、2跨位置作為提槽機橫向穿行通道。提槽機吊裝預制槽身過程中，在重荷載工況下經2次90°轉向后，提槽機軸線與渡槽工程軸線重合，利用提槽機完成第3、4號跨槽身的架設安裝最后提槽機按原路徑返回至存槽區。提槽機設備自重大，運行笨重，難以滿足預制渡槽的水平橫向轉移吊運的要求，采用支撐樁轉向可達到變軌的目的，實現提槽機提吊渡槽由水平至垂直方向上的轉運目標，更加便捷的吊運架設預制槽身。

2.2 槽上運槽

提槽機將預制渡槽提吊至運槽車上后，運槽車繼續將槽身運送至架槽機附件。預制渡槽在運槽車上就位后，兩臺由電機獨立驅動的小車開始沿軌道方向運行，該電氣控制系統采用的是變頻電機，因而可保證在運行過程中兩臺小車的速度可以達到一致，實現小車的同步運行;同時兩臺小車的驅動可極大增加總驅動功率，保證運槽車在承載1200t的情況下仍能保持快速的的行駛。

2.3 架槽機安裝槽身

架槽機架設渡槽主要利用兩根縱梁實現槽墩之間的行走，兩臺門機吊裝完成槽身的安裝。以槽墩支撐左右縱梁，縱梁利用自身內部的液壓系統實現伸縮偏擺，同時縱梁作為吊裝門機的可移動行走軌道，保證架槽機將預制槽身提吊至架設點，實現渡槽的安裝。運槽車運送槽身就位，架槽機液壓驅動系統開始控制縱梁伸出，橫跨要架設渡槽的兩槽墩;運槽車將預制槽身運送至架槽機兩臺吊裝門機之間后，門機主梁上的天車放下吊具，安裝人員將吊具與槽身底部扁擔梁接合綁定;天車同時提吊槽身至一定高度后，門機行走機構以縱梁為軌道開始運行，行走至適當位置后，門機天車開始下放渡槽，將預制渡槽穩定準確的放置在槽墩之間，完成單跨渡槽的架設，然后拆除吊具及扁擔梁。

2.4 曲線段渡槽縱向轉移

架槽機架設渡槽槽身，采用液壓步進驅動的方式來實現架槽機縱梁的伸縮，同時在縱梁伸出時，利用了架槽機的自重來保持平衡;在轉彎時，液壓驅動縱梁橫向偏擺0.107°，以實現精確的轉向，使得架槽機可在各槽墩之間快速運架預制槽身，增強了施工安全性，還降低了勞動強度，保證了工程質量。

孟樓渡槽裝配式預應力渡槽施工，實現了槽身預制、提吊、運送、架設一體化施工。首先在預制廠內同時進行6榀槽身的預制，然后采用移動式養護棚進行蒸汽養護，待預應力初張后將槽身移至存槽臺上自然養生;將單榀槽身的預制時間由32天/榀縮短至23天/榀，槽身預制施工周期縮短約8個月，加快了渡槽槽身安裝施工進度。

3? 結論

裝配式結構技術，具有制造設計標準化、制造工廠化、時間最優化、環保節能[1]等優勢，國內主要應用于建筑領域;水利工程方面局限于小型構筑物和小型農田水利工程。水利工程裝配式混凝土結構其優點[3]：大型預制件廠內集中制作，混凝土溫控配套設置集中，簡化大體積混凝土溫控;預制構件在工廠制作，在施工現場進行拼裝，縮短工程建設周期;構件廠內預制也減少了施工現場的養護，可保證施工質量。

孟樓渡槽工程對槽身采用預制施工工藝，按工廠式流水作業組織施工，具有工序分工明確、施工質量易控制、安全管理規范、施工周期短等優點，為超大型輸水工程提供了一種裝配式方案。

參考文獻：

[1]宋義坤.淺析預制裝配式建筑的發展趨勢[J].中國科技博覽，2014，2：598.

[2]嚴大考，王利英，張志華，紀占玲.大型渡槽機械化施工方案和工藝研究[J].華北水利水電學院學報，2011，32（1）：71-74.

[3]張力鵬.裝配式結構水利工程中的應用回顧與建議[J].黑龍江水利科技，2014，42（9）：67-68.