预应力钢筋混凝土U型薄壁渡槽槽身支架现浇法施工技术方案.doc

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预应力钢筋混凝土U型薄壁渡槽槽身支架现浇法施工技术方案

　　摘要：U型现浇渡槽槽身预应力钢筋混凝土薄壁结构的施工是渠系建筑物施工的难点。通过对小浪底北岸（济源）灌区工程三标段大沟河渡槽槽身U型现浇支架法钢筋混凝土施工关键技术工序的介绍，提出了施工过程中存在的问题及有关注意事项，并阐述了施工中需注意的几个质量控制措施。为今后同类工程施工提供了参考借鉴。
　　关键词： 预应力钢筋 混凝土 U型薄壁结构 施工
　　TU37 A
　　1工程概况
　　小浪底北岸（济源）灌区工程三标段大沟河渡槽位于河南省济源市清涧村的大沟河上，起止桩号10+416.55-10+489.55，长度73m。设计流量30m3/s，槽身结构型式为预应力混凝土矩形槽，下部结构为薄壁墩和扩大基础。中间三节单节长20m，槽深3.7m，内口宽3.5m，槽身厚30cm，坡降1/600。槽身为单槽，采用C50预应力钢筋混凝土，20m段单节混凝土方量为100.64m3。预应力钢筋分布在槽身底板，共4束，钢束采用标准GB/T5224-2003φs15.2mm高强低松弛钢绞线。槽身纵断面、横断面图如图1所示。
　　2渡槽槽身施工技术方案
　　采用碗扣式满堂脚手架进行现浇施工。地基处理按分层压实、浇注20cm混凝土进行处理；满堂支架采用碗扣式脚手架；槽身模板底模和内模采用胶合板，外模采用定型钢模；槽身钢筋、预应力筋及预应力管道均在加工场制作，现场人工绑扎，一次成型。混凝土在搅拌站集中加工，罐车运至现场，泵车浇筑。
　　图1现浇槽身纵刨面、横断面图
　　施工工艺如下：
　　图2 支架现浇槽身施工工艺流程
　　2.1满堂支架
　　2.1.1支架地基处理
　　将原河沟底部淤泥全部清除，标高挖至河沟基岩上。分层回填级配碎石压实，并设置横向单向横坡，坡度控制在1％范围内，便于及时排除雨水；然后在压实度满足要求后浇筑一层15cm厚C20混凝土，横坡调整到1％内。同时在基础周围设置排水沟，以防止雨水和其它水流入支架区，引起支架下沉。
　　2.1.2脚手架支架布置
　　⑴支架材料规格
　　支架采用碗扣式钢管架，立杆主要采用3.0m、2.4m、1.8m几种,立杆接长错开布置，顶杆长度为1.2 m 、0.9m，横杆采用0.9m、0.6m两种组成，顶底托采用可调托撑。
　　⑵支架布置
　　支架立杆纵向间距均取0.9m，横向间距翼板底取0.9m，底板取0.9m，腹板底取0.6m，横杆步距均取1.2m，顶、底托采用可调托撑。支架立杆纵向间距取0.6m，横向间距翼板底取0.9m，底板取0.6m，腹板底取0.6m，横杆竖向间距均取1.2m，顶、底托采用可调托撑
　　支架安装时先确定起始安装位置，并根据地面标高确定立杆起始高度安装枕木，利用可调底利用可调底托将标高调平,避免局部不平导致立杆不平悬空或受力不均，安装可采取先测量所安装节段地面标高,根据所测数据计算出立杆底面标高,先用可调底托将四个角标立杆高调平后挂线安装其它底托,后安装立杆。
　　（3）支架布置需要注意的问题
　　A．当立杆基底间的高差大于60cm时，则可用立杆错节来调整。
　　B．立杆的接长缝应错开，即第一层立杆应用长2.4m和3.0m的立杆错开布置，往上则采用其它立杆调整，至顶层再用1.2m和0.9m两种长度的顶杆找平，接头在同一平面不超过50%。
　　C．立杆的垂直度应严格加以控制：脚手架按L/500控制，且全高的垂直偏差应不大于10cm。
　　D．脚手架拼装到3～5层高时，应用经纬仪检查横杆的水平度和立杆的垂直度。并在无荷载情况下逐个检查立杆底座有否松动或空浮情况，并及时旋紧可调座和薄钢板调整垫实。
　　E．斜撑的网格应与架子的尺寸相适应。斜撑杆为拉压杆，布置方向可任意。一般情况下斜撑应尽量与脚手架的节点相连，但亦可以错节布置。
　　F斜撑杆的布置密度，为整架面积的1/2～1/4，斜撑杆必须对称布置，且应分布均匀。斜撑杆对于加强脚手架的整体刚度和承载能力的关系很大，应按规定要求设置，不应随意拆除。
　　2.1.3支架搭设
　　满堂碗扣式膺架搭设前，先于平整夯实后的基面上按设计距离铺设两层枕木，以降低地基应力，碗扣支架下托盘直接座于上层枕木上。钢管需保证横向成直线，纵向成直线，严格按设计横纵距离布设。
　　2.1.4支架系统预压
　　（1）系统预压
　　在渡槽支架搭设完毕，槽底模铺好后，要对支架进行等载预压，预压的目的一是消除支架及地基的非弹性变形，二是得到支架的弹性变形值作为施工预留拱度的依据。等载预压即预压重量为槽身混凝土自重、内外模板重量及施工荷载之和。用砂袋对现浇槽身的整个底模范围预压，预压时分阶段进行沉降值测量，通过最后一次观测的数据和预压前观测数据对比得出架体及基础的沉降量。膺架分阶段卸载时再对各点进行测量，得出支架卸载后的回弹量。两次测量值比较，可得出弹性变形值。
　　（2）支架标高调整
　　支架体预压前，支架按照设计标高调整，确保支架各杆件均匀受力。预压后架体基本消除预压荷载作用下地基塑性变形和支架各竖向杆件的间隙等非弹性变形。通过预压，观测计算得出支架弹性变形数值，调整梁底标高。梁底标高=设计梁底标高+设计预留拱度+支架弹性变形值。
　　（3）预拱度设置
　　在确定预拱度时应考虑下列因素：卸架后槽身梁本身及活载一半所产生的竖向挠度；支架在荷载作用下的弹性压缩；支架在荷载作用下的非弹性变形，支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷；由温度变化而引起的挠度；由混凝土徐变引起的徐变挠度。根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和，作为预拱度的最高值，设置在梁的跨径中点。其他各点的预拱度以中点为最高值，以梁的两端部为支架弹性变形量，按二次抛物线进行分配。根据计算出来的箱梁底标高对预压后的箱梁底模标高重新进行调整。
　　2.2槽身模板工程
　　2.2.1模板的构造
　　模板分为底模、外模、内模、端头模等几部分。槽身模板标高和槽底板曲线通过木楔实施调整。
　　（1）底模
　　底模由面板、加劲肋组成。加劲肋采用10×10方木，与面板（竹胶板）利用钉子埋头钉接，置于［16槽钢上。［16槽钢以50cm间距铺设，并用φ14圆钢点焊相连以保证其稳定性。槽钢和方木间设木楔，作为调整底模和拆模装置。面板之间接缝密贴，并加胶带密封。
　　（2）外侧模
　　外侧模主要包括侧模架、支撑、楔形支垫和外模定位楔等几部分。外模定位楔与底模相接；侧模架支承在楔形支垫上。侧模上缘拉筋利用梁体翼缘板的横向构造筋焊接固定，下缘利用槽钢焊接挡块和木楔固定。
　　（3）内模
　　内模面板采用木板，并在面板上铺设油毡或彩条布以保证其密封、不漏浆，便于脱模。内模架支承于内模临时立柱上，内模架由木板和［10槽钢组成，两侧木板和顶板间以转轴相连，［10槽钢和木板销接，内模架每隔0.5m布设一组。内模临时立柱支承在底板预制块上，槽身纵向每隔0.5m设一组立柱。
　　（4）端模
　　端模采用木模，以方木作加劲肋。用梁体纵向筋和拉筋相接固定端模。
　　（5）需考虑的几个问题
　　A．模板排列规则有序，线条美观，模板缝隙严密平整，不漏浆，支撑牢靠，满足强度、刚度及稳定性的要求。
　　B．模板构造和制作力求简单，拼装方便，提高装、拆速度和增加周转次数。接缝严实、紧密，保证在强烈振捣下不漏浆，模板表面平整、光滑。
　　C．模板的设计考虑了以下荷载：①模板及支架自重；②新浇筑混凝土的重量；③施工人员及设备的重量；④振动所产生的荷载；⑤混凝土对模板的侧压力；⑥倾倒混凝土时的冲击荷载。
　　2.2.2槽身模板的施工
　　（1）底模板安装
　　支架拼组完成后,利用吊车配合人工铺设，底模加劲肋与支架上槽钢梁之间放置木楔以调整底模标高（满堂支架不设木楔）。
　　（2）组拼内模
　　在底板钢筋及其预应力管道、钢绞线安装完成后，人工配合吊车完成组拼内模，要求位置准确，平整度及接缝等符合相关施工规范要求。
　　（3）吊装外侧模
　　在腹板钢筋及预应力管道、钢绞线安装完成后安装外侧模。外侧模每5m一段，分段编号利用吊车吊装。待钢筋和预应力管道安装完毕后，利用拉筋和木楔块将模板调整准确。
　　（4）模板的调整
　　绑扎顶板钢筋及安装其预应力管道、钢绞线，放置预埋件，槽身端模到位，并对模板位置标高通过楔块或支架螺杆准确进行调整。测量检查。
　　2.3钢筋及预应力工程
　　钢筋在加工场集中加工，钢筋绑扎严格按施工图纸和规范要求进行，钢筋主筋采用闪光对焊和搭接焊。槽身支座预埋钢板、与槽身主筋点焊在一起，防止混凝土浇筑时位置偏移。
　　钢筋绑扎过程中，按设计文件规定的空间坐标制作预应力波纹管定位钢筋、定位网片，穿入波纹管。锚垫板位置准确固定牢固，钢筋骨架底网钢筋制作好后，穿入单端张拉的通长钢绞线，以使预应力束自锚端注入槽身混凝土内。采用双端张拉的预应力束，在混凝土浇筑后，整体穿束，穿入时采用卷扬机牵引，人工喂束，并应控制穿入速度，以保证钢绞线顺直。
　　2.4混凝土浇筑
　　（1）槽身浇筑顺序
　　槽身应采用2台输送泵车同时由跨中向两端连续灌筑；混凝土应竖向分层、纵向分段浇筑，具体施工顺序为：底板→侧板。混凝土掺入缓凝剂并加快浇筑速度，在最初浇筑的混凝土初凝前灌筑完槽身的全横断面。
　　（2）槽身浇筑工艺
　　混凝土在拌和站集中拌合，在混凝土中掺加复合外加剂。混凝土用输送车运输，混凝土泵车布料,用插入式震动器进行捣固，槽身一次浇筑成型。槽身混凝土养护采用草袋覆盖、洒水养生混凝土初凝后即开始，养护不少于7d。
　　2.5预应力张拉
　　槽身采用逐跨现浇法施工，先施工中跨，采用双端张拉，在逐步施工边跨，边跨采用单端张拉。
　　（1）张拉前的准备
　　梁的混凝土强度达到设计张拉强度时，方可进行预应力的张拉施工。张拉前必须由具有资质的鉴定单位对每套千斤顶、油压表进行标定，标出油表读数和相应张拉吨位的对应曲线，并得出张拉力与油压表读数的回归方程，以此确定不同张拉应力阶段的油压表读数。张拉过程中，油压表和千斤顶应定期进行标定。
　　（2）张拉程序
　　渡槽中跨双端张拉采用双侧对称张拉方式，实行张拉力与伸长量双项控制，施工时严格按设计顺序进行张拉，边跨采用埋置式锚具单侧张拉。
　　纵向预应力张拉流程：清理孔道→穿束→安装锚具→张拉设备就位→预张拉至10%控制张拉应力（量测初始读数）→100%控制张拉应力并持荷5min（量测伸长值）→锚固→切除多余钢绞线→压浆→封锚。
　　2.6孔道压浆和封端
　　张拉按照设计要求施加完预应力后，及时进行孔道压浆。水泥浆要严格控制其强度、水灰比、膨胀剂掺量等各项技术指标。水泥浆的强度要满足设计要求，水灰比采用0.4～0.45，水泥浆从拌制到压入孔道，时间不超过30～45分钟，压浆过程中要不停的搅拌水泥浆。当出浆口均匀流出浓密的水泥浆时，即可结束压一般每一孔道宜于两端先后各进行一次压浆，两次间隔时间约为30～45分钟。
　　在完成压浆并经检验合格后，尽快封闭锚头，进行封端处理。封端时，严格控制槽纵长、垂直度及槽梁的细部尺寸，确保封端质量。
　　3 施工质量控制措施
　　（1）预防和控制混凝土开裂措施
　　由于槽梁采用C50混凝土，而且是薄壁U型结构。预防和控制混凝土开裂尤为关键。预防混凝土开裂：一是混凝土材料选用P.O 42.5水泥并掺加适量粉煤灰及矿粉掺加料，减少水泥用量，降低由此产生的水化热，防止化学收缩裂缝；二是选用级配合理，匀质的骨料，水灰比合理，拌和均匀，和易性坍落度适中，防治混凝土体积收缩裂缝；三是加强及时覆盖养护，减少混凝土水份蒸发，防止物理收缩裂纹；四是选择低温时间浇筑混凝土，定时定点专人控制混凝土内外温差，防止温度变化引起的裂缝；五是支架使用前进行预压，防止受外力引起的裂纹。
　　（2）钢筋与波纹管安装质量控制措施
　　锚头垫板要注意与螺旋筋中轴线垂直；底模、腹板钢筋安装完毕，进行内模板安装和绑扎顶板钢筋时，应在槽身内铺上脚手板，不准直接踩在底板钢筋上。
　　槽梁由于钢筋、管道密集，如钢绞线管道、普通钢筋发生冲突时，可进行局部调整，调整原则是优先调整普通钢筋，保持纵向预应力钢筋管道位置不动。
　　支架现浇法施工，预应力管道多且长，混凝土堵塞管道的现象常有发生。因此施工时应特别注意保护好管道：一是加强操作工人岗位责任制，严格按照操作工艺要求安装；二是在浇筑混凝土过程中不准碰坏或压偏管道，可采取在管道内预先插入高压胶管或毛竹竿等措施；三是混凝土浇筑完毕，立即拔出毛竹或胶管，检查是否漏浆，并用高压水或压缩空气冲洗管道；四是混凝土浇筑完后，立即用通孔器，检查管道是否畅通，在水泥浆不多时，可以将水泥拉出。
　　（3）预应力筋张拉质量控制措施
　　a.初张拉在槽梁混凝土强度达到设计值90%和侧模板拆除后进行，终张拉在槽梁混凝土强度及弹性模量达到设计值后进行。
　　b.同束钢绞线张拉，两端同步进行，并以油表读数为主，钢绞线伸长值作校核实际伸长值与理论伸长值之差控制在±6%以内。
　　c.张拉施工必须检查三同心两同步：
　　三同心：预应力管道与锚下垫板的锚口同心，锚垫板锚口与锚圈同心，锚圈与千斤顶同心。
　　两同步：张拉时两端及两边必须同步对称施张。
　　d.断、滑丝数量不超过预应筋总数的0.5%，并不得位于槽梁的同一侧，且一束内断丝数量不得超过一根。
　　e.每孔槽梁张拉时，必须有专人负责及时填写张拉记录。
　　4结束语：
　　本工程通过周密组织，科学安排，制定了切实可行的施工技术方案，并严格执行。该渡槽工程施工符合设计规范要求，并一次性通过单位工程验收。为今后同类型工程提供一些有益的参考。
　　参考文献
　　(1)[水利水电建设工程验收规程]SL233-2008
　　(2)[水利水电工程施工组织设计手册] 纪云生
　　(3)[公路桥涵施工技术规范]JTJ 041-2001
　　(4)[公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范]JTG D62-2004
　　(5)[建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范]JGJ 130-2001

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