淺談U型薄殼渡槽槽身反弧段施工質(zhì)量控制

羅志遠(yuǎn)，周 波，支開成

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰，611830)

1 工程概況

毗河供水一期工程是都江堰丘陵擴灌區(qū)之一，工程規(guī)模為大(1)型灌區(qū)，以城鎮(zhèn)供水和灌溉為主。渠系全長381.36km，建筑物以隧洞、明渠、暗渠、渡槽、倒虹吸為主。其中渡槽支承形式分為梁式和拱式兩種，下部基礎(chǔ)為樁基、板基和槽臺，槽身為U型薄殼鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫斷面為半圓加直段，槽頂設(shè)置有拉桿。本工程渡槽最大架空高度約60m，槽身標(biāo)準(zhǔn)跨度為15m，槽殼混凝土厚度為10cm～30cm不等。

圖1 渡槽槽身剖面

2 重難點分析

U型薄殼渡槽槽身反弧段具有厚度薄、鋼筋凈間距小、施工質(zhì)量要求高且不易控制、易發(fā)生混凝土質(zhì)量問題等特點[1]。毗河供水一期工程渠末渡槽設(shè)計流量為1.3m3/s，槽身凈空斷面尺寸為1.50m×1.14m(寬×高)，槽殼厚度10cm，保護層厚度2.5cm。結(jié)構(gòu)尺寸小、槽身厚度薄，且渡槽鋼筋為雙層，反弧段鋼筋布置密集，主筋為分別為HRB400φ16、HRB400φ14、HRB400φ12三種螺紋鋼，分布筋均為HPB300φ10，鋼筋凈間距最小可達到2.6cm。常規(guī)混凝土澆筑，入倉困難，且在澆筑過程中軟軸式振動棒無法有效地振搗反弧段，后期槽身拆模后，反弧段出現(xiàn)較多質(zhì)量問題，混凝土表面有大量的蜂窩、麻面、氣泡，部分位置還易出現(xiàn)漏筋的情況，嚴(yán)重影響槽身質(zhì)量。

渡槽槽身為U型截面，槽身單跨長度長且屬于高空作業(yè)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工質(zhì)量要求高。另本工程渠末渡槽結(jié)構(gòu)尺寸小，決定了渡槽槽身內(nèi)部作業(yè)空間狹小，無法做到在內(nèi)模上開階梯分部的入料口入料，施工現(xiàn)場只能從耳墻直接入料及振搗，但反弧段因其厚度薄，鋼筋凈間距小，難以振搗密實，易出現(xiàn)質(zhì)量問題，澆筑質(zhì)量的控制是混凝土工程的主控項目，而且槽身為薄壁結(jié)構(gòu)，反弧段澆筑質(zhì)量控制顯得尤為重要。

3 質(zhì)量控制措施

針對本工程渡槽槽身結(jié)構(gòu)型式、特點和實際施工情況，擬從鋼筋制安、槽身模板改進、混凝土配合比優(yōu)化、混凝土澆筑過程控制等幾個方面采取一定的措施，以提高槽身薄殼反弧段的施工質(zhì)量。

3.1 鋼筋制安

渡槽鋼筋型號、間距、數(shù)量種類繁多，制作安裝復(fù)雜，要求高且鋼筋制安后不宜調(diào)整，要提高反弧段施工質(zhì)量、就應(yīng)先抓好基礎(chǔ)鋼筋制安，從鋼筋制安過程前、過程中加強控制。

在鋼筋制安過程前，對鋼筋進行抽樣檢查。檢驗的時候按照同一批次、同一型號60t鋼筋為一批[2]，以確保鋼筋原材料質(zhì)量合格。因渡槽鋼筋制安精度和保護層要求較高，圓弧的制安又直接關(guān)系到反弧段鋼筋制安質(zhì)量和保護層厚度是否合格。另渡槽厚度較薄，反弧段鋼筋種類多且密集，綁扎過程中不易彎制，故在鋼筋安裝前，按照施工圖紙直接將環(huán)向U型鋼筋預(yù)制成型，在安裝過程中利用模板、架立筋、墊塊等固定安裝。

在鋼筋制安過程中，為保障反弧段鋼筋制安精度及保護層達到設(shè)計規(guī)范要求。通過現(xiàn)場摸索與總結(jié)，鋼筋安裝按一定的流程開展，能有效提高施工質(zhì)量。具體操作可以為：①先進行槽身外層鋼筋安裝，再利用槽身外層鋼筋和架立筋安裝內(nèi)層鋼筋；②將外層環(huán)向U型鋼筋和槽身底部鋼筋按圖紙加工提前制作成型按間距分布在相應(yīng)位置或區(qū)域，端肋鋼筋采用預(yù)制成型并固定于端部相應(yīng)位置；③進行槽身底部外層縱向鋼筋安裝施工，并將縱向鋼筋端肋鋼筋連接固定；④進行外層環(huán)向U型鋼筋安裝，利用已經(jīng)固定的槽身底板鋼筋作為支撐，并布置架立筋，墊塊進行環(huán)向U型鋼筋固定安裝，架立筋縱向間距1.0m，架立筋的長度應(yīng)該考慮到內(nèi)層主筋間距，能較好地控制鋼筋保護層以及成型后的鋼筋弧形與間距；⑤按照間距綁扎槽身一側(cè)的縱向鋼筋和墊塊，另一側(cè)重復(fù)以上步驟；⑥槽身內(nèi)層鋼筋按上述步驟相應(yīng)進行安裝。

在渡槽槽身施工中，鋼筋保護層厚度時常難以控制，通過現(xiàn)場摸索，在鋼筋制安過程中可通過架立筋和墊塊配合安裝的方式進行控制。架立筋布置間排距可為1.0m×1.0m；墊塊配合架立筋布置，間排距為0.5m×0.5m，梅花形布置，對于反弧段等重點控制區(qū)域可進行加密布置。架立筋、墊塊布置如圖2所示。

圖2 架立筋、墊塊布置示意

3.2 槽身模板改進

針對U型薄殼渡槽結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸斷面小、施工質(zhì)量要求高等情況，為確保渡槽結(jié)構(gòu)尺寸及施工質(zhì)量，施工過程中采用制作定型鋼模澆筑.

混凝土澆筑完成后，槽身反弧段易出現(xiàn)蜂窩、麻面、漏筋等問題，通過分析認(rèn)為，槽身反弧段振搗不密實且振搗效果差是造成該質(zhì)量問題的關(guān)鍵，針對這一因素，可采取在內(nèi)模模板上增設(shè)振搗窗口、振搗設(shè)備和出氣孔的方式解決。

以毗河供水一期工程渠末渡槽為例，該渠末渡槽凈空斷面尺寸為1.50m×1.14m(寬×高)，內(nèi)部作業(yè)空間狹小，無法做到在內(nèi)模上開階梯分部的入料口入料，可考慮在槽身內(nèi)模的反弧段模板上縱向間距2m～3m對稱開設(shè)1個20cm×15cm的振搗窗口以及2個φ3mm～φ5mm的出氣孔。開設(shè)窗口的高度應(yīng)高于反弧段，具體位置根據(jù)現(xiàn)場施工情況決定，窗口的開閉應(yīng)重視，關(guān)閉時必須加固好，防止?jié)仓r出現(xiàn)漏漿等情況，導(dǎo)致反弧段出現(xiàn)蜂窩、麻面等外觀缺陷。

3.3 混凝土配比優(yōu)化

本工程渠末渡槽槽身厚度較薄，反弧段鋼筋布置密集，鋼筋保護層厚度2.5cm，鋼筋凈間距最小僅為2.6cm。受鋼筋結(jié)構(gòu)空間限制，一般常態(tài)混凝土無法滿足澆筑要求。

針對以上問題，綜合考慮，優(yōu)化混凝土配合比，混凝土級配采用1級配，并對混凝土原材料嚴(yán)格篩選控制。原材料的好壞直接影響著反弧段澆筑質(zhì)量，于是從原材料出發(fā)進行控制，在骨料的選擇上應(yīng)注意，細(xì)骨料要選擇顆粒均勻、圓滑，質(zhì)地堅硬，粒徑0.25mm～0.35mm左右的河沙，含泥量小于3%；粗骨料選用5mm～20mm，含泥量小于1%[3]。U型槽身結(jié)構(gòu)反弧段處振搗困難，對混凝土流動性要求高，現(xiàn)場選用HWR-R型高效減水劑，摻量根據(jù)現(xiàn)場攪拌能力和混凝土運輸要求試驗進行控制?；炷涟柚七^程中控制好混凝土的骨料、水泥、水、膠凝物等的含量，能有效地減少U型薄壁渡槽槽身收縮率和變形。同時施工現(xiàn)場應(yīng)盡量降低水灰比，混凝土水灰比一般不大于0.5。

3.4 混凝土澆筑

因渡槽結(jié)構(gòu)的特殊性，即槽身底部、槽身反弧段、槽身直墻段、渡槽兩頭端肋、渡槽耳墻等組成部分按設(shè)計要求必須一次澆筑完成，以保證渡槽結(jié)構(gòu)的完整性，其中槽身反弧段混凝土澆筑質(zhì)量直接關(guān)系渡槽外觀質(zhì)量。針對以上施工難點，現(xiàn)場采取優(yōu)化混凝土入倉流程和把控反弧段開窗振搗時機的措施，能達到良好的效果。

渡槽定型鋼模與普通混凝土模板相比，定位準(zhǔn)確性要求高，鋼模屬于拼裝施工，容錯率很小，尺寸、坐標(biāo)和高程更是嚴(yán)格控制的，故其中渡槽端肋所需高于振搗窗口的混凝土量和槽身反弧段混凝土到達窗口附近的混凝土量，根據(jù)繪制CAD圖進行有效測算，即使有誤差，也能通過多次澆筑經(jīng)驗得出偏差量，進行有效控制。

根據(jù)槽身不同高度、部位的混凝土量，采取混凝土入倉流程控制和把控反弧段開窗振搗時機的措施，能較好地提高渡槽反弧段施工質(zhì)量。

先對稱進行4個端肋頭混凝土入倉，端肋混凝土澆筑的高度達到振搗窗口的高度后，再通過耳墻入料，澆筑槽身底部時下料要對稱均勻、分層入料，到澆筑反弧段及以上的混凝土?xí)r，進料和振搗也必須對稱均勻、分層進行。隨著槽身內(nèi)混凝土不斷升高，到達窗口的附近，開窗按規(guī)范進行人工振搗，振搗完畢后應(yīng)確保窗口已封閉密實，然后按照對稱均勻、分層澆筑的原則完成剩余混凝土澆筑。

每一倉混凝土澆筑的時間不能超過5h，選取兩個長度大小不同的振搗棒，并配合附著式振搗器進行振搗。為了保證混凝土的密實度，避免出現(xiàn)漏振的現(xiàn)象，混凝土振搗的振點要分布排列，然后按照順序分別振搗。由于渡槽槽身是雙層配筋且槽壁薄，在振搗的時候不能觸碰模板，以免模板變形影響混凝土的外觀。

為了避免混凝土產(chǎn)生冷縫，混凝土層間澆筑間歇時間不能超過混凝土初凝時間，并嚴(yán)格控制混凝土的坍落度，避免混凝土出現(xiàn)骨料分離和砂漿流失等現(xiàn)象。同時，為了混凝土上下層能有效地結(jié)合，上層振搗棒插入下層混凝土5cm位置。另振搗時應(yīng)充分排出混凝土內(nèi)部氣體，以免澆筑成型后，在混凝土表面形成氣孔、蜂窩麻面。

3.5 拆模與混凝土養(yǎng)護

拆模的時候，要遵守“先裝的后拆，后裝的先拆”原則[4]。按照順序拆除，不能亂拆、亂撬，盡量減少對模板的損害，從而提高模板的利用率；其次拆模后對模板、桿件、連接件等進行清理干凈；避免因模板變形和模板上存在殘渣影響混凝土澆筑質(zhì)量。

混凝土澆筑以后，混凝土內(nèi)部溫度變化產(chǎn)生的干濕變形，在混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)相互作用，發(fā)生收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，為了確?；炷恋氖┕べ|(zhì)量，混凝土澆筑完成，達到一定的強度后對混凝土進行灑水養(yǎng)護，如果在高溫炎熱的季節(jié)，要加派專人對混凝土進行養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤。

4 總結(jié)

針對U型薄殼渡槽槽身反弧段易出現(xiàn)蜂窩、麻面、漏筋等施工問題，施工現(xiàn)場從鋼筋制安、槽身模板改進、混凝土配合比優(yōu)化、混凝土澆筑過程控制方面采取措施有效提高渡槽反弧段施工質(zhì)量，對類似工程具有借鑒意義。