南水北調(diào)漕河渡槽工程混凝土溫度及應(yīng)力分析

在簡(jiǎn)要介紹南水北調(diào)中線漕河渡槽工程項(xiàng)目概況、工程條件、施工要求及施工特點(diǎn)的基礎(chǔ)上。比較詳細(xì)地分析和提出了工程施工的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,并在提出問(wèn)題的同時(shí),給出了研究解決這些技術(shù)問(wèn)題的思路和方法。最后,提出了研究與實(shí)施應(yīng)當(dāng)相互作用和推進(jìn)的觀點(diǎn)。

漕河渡槽采用三向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì),為驗(yàn)證設(shè)計(jì)和取得施工參數(shù),在漕河渡槽30m跨段終點(diǎn),進(jìn)行了試驗(yàn)跨的施工,并進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力、應(yīng)力—應(yīng)變等的試驗(yàn)監(jiān)測(cè)。本文重點(diǎn)介紹三向預(yù)應(yīng)力施工。

混凝土溫度應(yīng)力是產(chǎn)生混凝土溫度裂縫的原因,降低單位混凝土水泥用量減少發(fā)熱量、預(yù)埋冷卻水管降低混凝土溫度峰值和外部保溫蓄熱的措施是控制混凝土溫度裂縫的關(guān)鍵。

1．概述 １．１工程簡(jiǎn)介 南水北調(diào)中線一期總干渠湍河渡槽位于河南省鄧州市小 王營(yíng)～冀寨之間的湍河上，西距鄧州～內(nèi)鄉(xiāng)省道３ｋｍ，北距內(nèi)鄉(xiāng) 縣２０ｋｍ，南距鄧州市２６ｋｍ。渡槽槽身為相互獨(dú)立的３槽預(yù)應(yīng)力 混凝土ｕ型結(jié)構(gòu)，單跨４０ｍ，共１８跨，單槽內(nèi)空尺寸（高×寬） ７．２３ｍ×９．０ｍ。 根據(jù)湍河渡槽工程總進(jìn)度計(jì)劃安排，主體混凝土澆筑全年 將不間斷進(jìn)行，為此應(yīng)做好混凝土溫度控制，防止裂縫發(fā)生，確 保高溫時(shí)段混凝土澆筑質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。 1.2氣象水文 據(jù)流域內(nèi)內(nèi)鄉(xiāng)氣象站實(shí)測(cè)氣象資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫 １５．０℃，實(shí)測(cè)極端最高氣溫４２．１℃，實(shí)測(cè)極端最低氣溫－１４．℃， 多年年平均地溫（距地面０ｃｍ）１７．℃，日照時(shí)數(shù)１９３３．７ｈ。全年盛 行的風(fēng)向?yàn)椋睿?，多年平均風(fēng)速１．９ｍ／ｓ，實(shí)測(cè)最大風(fēng)速１９．０ｍ／ｓ。 2．編制依據(jù) 《南水北調(diào)中線一

南水北調(diào)中線總干渠京石段上的一座大型交叉建筑物——漕河渡槽是第一個(gè)采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的工程。系統(tǒng)地介紹了渡槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載內(nèi)力計(jì)算、鋼鉸線數(shù)量計(jì)算和預(yù)壓應(yīng)力復(fù)核,以及鋼鉸線在中、邊墻內(nèi)的布置,為同類工程提供了具體設(shè)計(jì)實(shí)例。

漕河渡槽是南水北調(diào)中線總干渠重要組成部分,施工前的控制測(cè)量是施工測(cè)量的首要工作。選擇合適的布網(wǎng)形狀,合理的觀測(cè)方法,使控制點(diǎn)達(dá)到相應(yīng)的精度,滿足工程的施工需求,從而保證工程的質(zhì)量。在控制網(wǎng)實(shí)施過(guò)程中主要分析了誤差產(chǎn)生的原因和改正措施,并取得了滿意的結(jié)果。

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水利水電技術(shù)第39卷2008年第5期 waterresourcesandhydropowerengineeringvol39no5 南水北調(diào)中線工程漕河渡槽安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 李峰 1 ,賈志營(yíng) 2 ,張穎軍 3 (1三峽大學(xué),湖北宜昌443002;2葛洲壩集團(tuán)有限公司,湖北宜昌443002; 3水利部河北水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,天津300220) 摘要:對(duì)南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程漕河渡槽段30m跨多側(cè)墻渡槽的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)進(jìn)行研 究,闡述了大跨度輸水渡槽安全監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)原則、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及具體布置,為同類型大跨度渡槽的安全 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)提供借鑒。 關(guān)鍵詞:漕河渡槽;安全監(jiān)測(cè);南水北調(diào)中線工程 中圖分類號(hào):tv6723(222)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):10000860(2

通過(guò)對(duì)南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程漕河段20m跨多側(cè)墻渡槽的安全監(jiān)測(cè)施工技術(shù)進(jìn)行研究,介紹了輸水渡槽安全監(jiān)測(cè)施工中主要儀器設(shè)備的安裝方法及質(zhì)量控制要點(diǎn)。

漕河渡槽是南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程的重要組成部分,是目前國(guó)內(nèi)已建成的規(guī)模最大的輸水渡槽。為保證混凝土的外觀質(zhì)量和施工工期,針對(duì)漕河渡槽工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜,施工工期緊張的實(shí)際情況和特點(diǎn),論述了模板設(shè)計(jì)規(guī)劃原則,詳細(xì)介紹了渡槽各部位模板的結(jié)構(gòu)型式及模板施工情況,結(jié)果表明,模板的標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化,可大大提高施工作業(yè)水平。

灌注樁施工難度大,成樁工藝要求高,一但出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題難于修補(bǔ)處理,必須加強(qiáng)施工過(guò)程控制和采取預(yù)防措施。結(jié)合漕河渡槽樁基施工中遇到的一些常見問(wèn)題,經(jīng)驗(yàn)性地總結(jié)出施工過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題和預(yù)防措施,從而保證成樁質(zhì)量。

1工程概況中線南水北調(diào)為國(guó)家"八五"重點(diǎn)工程。索河渡槽及退水閘位于河南省鄭州市滎陽(yáng)縣東北約7km處。其中渡槽所在中線南水北調(diào)總干渠段樁號(hào)為nb082+598～nb082+851,設(shè)計(jì)渠底高程113.33m,進(jìn)口水位120.43m,出口水位120.32m,渠底寬約50m。與之毗鄰渡槽上

由水泥水化過(guò)程中釋放的水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮產(chǎn)生的溫度應(yīng)力,是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。結(jié)合某工程無(wú)損檢測(cè)廠房,對(duì)大體積混凝土溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè),從而計(jì)算溫度應(yīng)力,得出要保證該工程混凝土不產(chǎn)生裂縫,需保證混凝土內(nèi)外溫差小于12℃的結(jié)論。

沙河渡槽是南水北調(diào)中線工程控制性項(xiàng)目,工程規(guī)模大、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜,工程質(zhì)量要求嚴(yán)格。渡槽下部墩體結(jié)構(gòu)施工完成后,在缺陷普查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)墩體普遍存在規(guī)律性裂縫,對(duì)渡槽運(yùn)行造成了安全隱患。因此有必要對(duì)墩體裂縫進(jìn)行分析研究,尋找裂縫產(chǎn)生的原因、發(fā)展趨勢(shì),從而為設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核和提出處理方案提供依據(jù)。緊密結(jié)合工程實(shí)際情況,從建筑物結(jié)構(gòu)特性、混凝土原材料、施工過(guò)程控制等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并利用三維有限元法[1],對(duì)墩體結(jié)構(gòu)施工期溫度和溫度應(yīng)力進(jìn)行了全面的仿真計(jì)算分析,最終提出了裂縫產(chǎn)生的原因和后期發(fā)展趨勢(shì)。

南水北調(diào)中線京石段直管二標(biāo)標(biāo)段位于河北省保保定市徐水縣境內(nèi),是京石段應(yīng)急供水工程的組成部分,水北溝渡槽工程是本標(biāo)段的一個(gè)控制性建筑物,由退水渠工程和總干渠水北溝渡槽工程組成。水北溝渡槽工程由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘、渡槽段、出口檢修閘和出口漸變段組成,進(jìn)口漸變段長(zhǎng)30m,渡槽段為跨度30m的兩孔一聯(lián)簡(jiǎn)支多側(cè)墻結(jié)構(gòu),共計(jì)四跨120m,現(xiàn)澆三向預(yù)應(yīng)力c50w6f150鋼筋混凝土,屬于高強(qiáng)度薄壁大體積混凝土,槽身的縱向、橫向和豎向均施加預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力形式分別為弧線形、波浪形、及直線形,束型從3束到14束共10種類型,類型復(fù)雜,施工難度高。大體積高強(qiáng)度混凝土自然散熱緩慢,澆筑后水泥水化熱集中,混凝土內(nèi)部溫度迅速上升,且幅度較大,根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度,渡槽槽身澆筑安排在2007年6～9月份,根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隃囟扔涗涳@示,平均溫度大于20℃,最高氣溫達(dá)到39.5℃,屬高溫季節(jié)施工。溫控措施遵循混凝土澆筑之前采用降溫,澆筑之后采用保溫的原則,才能達(dá)到保證混凝土強(qiáng)度、消除溫度裂縫和施工縫的質(zhì)量目的。

南水北調(diào)中線京石段直管二標(biāo)標(biāo)段位于河北省保保定市徐水縣境內(nèi),是京石段應(yīng)急供水工程的組成部分,水北溝渡槽工程是本標(biāo)段的一個(gè)控制性建筑物,由退水渠工程和總干渠水北溝渡槽工程組成。水北溝渡槽工程由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘、渡槽段、出口檢修閘和出口漸變段組成,進(jìn)口漸變段長(zhǎng)30m,渡槽段為跨度30m的兩孔一聯(lián)簡(jiǎn)支多側(cè)墻結(jié)構(gòu),共計(jì)四跨120m,現(xiàn)澆三向預(yù)應(yīng)力c50w6f150鋼筋混凝土,屬于高強(qiáng)度薄壁大體積混凝土,槽身的縱向、橫向和豎向均施加預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力形式分別為弧線形、波浪形、及直線形,束型從3束到14束共10種類型,類型復(fù)雜,施工難度高。大體積高強(qiáng)度混凝土自然散熱緩慢,澆筑后水泥水化熱集中,混凝土內(nèi)部溫度迅速上升,且幅度較大,根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度,渡槽槽身澆筑安排在2007年6～9月份,根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隃囟扔涗涳@示,平均溫度大于20℃,最高氣溫達(dá)到39.5℃,屬高溫季節(jié)施工。溫控措施遵循混凝土澆筑之前采用降溫,澆筑之后采用保溫的原則,才能達(dá)到保證混凝土強(qiáng)度、消除溫度裂縫和施工縫的質(zhì)量目的。

分析了總結(jié)我國(guó)渡槽建設(shè)和大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在滿足渡槽安全、經(jīng)濟(jì)、適用和施工便利要求的條件下，提出了新型的縱向大梁承重兼擋水的大跨度雙槽一聯(lián)單隔墻矩形斷面預(yù)應(yīng)力混凝土渡槽。

分析了南水北調(diào)中線干線工程漕河渡槽在工程施工初期槽身產(chǎn)生裂縫的原因,產(chǎn)生裂縫的原因?yàn)?混凝土內(nèi)外溫差大;混凝土自身結(jié)構(gòu)約束及自重應(yīng)力大;施工過(guò)程中混凝土養(yǎng)護(hù)不到位等。通過(guò)優(yōu)化混凝土配合比、選用高效減水劑、優(yōu)化骨料級(jí)配等技術(shù)手段控制渡槽槽身混凝土裂縫的產(chǎn)生。

渡槽槽身混凝土施工，是決定整個(gè)渡槽工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣的關(guān)鍵，高溫季節(jié)施工如果不采取有效溫控措施，容易產(chǎn)生溫度裂縫，產(chǎn)生工程隱患。文中以南水北調(diào)中線工程沼河渡槽槽身混凝土施工為例，介紹了為防止大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫而采取的一系列綜合措施，為今后類似工程施工做好溫控工作提供參考。

以南水北調(diào)邯邢段洺河渡槽工程為例,進(jìn)行基坑排水設(shè)計(jì).根據(jù)工程布置、工程地質(zhì)及地下水情況進(jìn)行分析,選定基坑布置,選擇排水方式,計(jì)算排水量,最終選定排水設(shè)備型號(hào)及數(shù)量.目前洺河渡槽已施工完畢,從現(xiàn)場(chǎng)施工情況看,排水設(shè)備及數(shù)量滿足施工要求,保障了工程順利進(jìn)行.

砂礫料具有水穩(wěn)定性好、壓實(shí)密度大、沉降量小、節(jié)約工期等諸多優(yōu)點(diǎn),但是由于天然砂礫料本身的不確定性,施工過(guò)程質(zhì)量控制難度很大,相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)不是很明確,實(shí)際操作問(wèn)題較多,通過(guò)青蘭渡槽的砂礫料回填應(yīng)用,進(jìn)一步做了砂礫料技術(shù)指標(biāo)應(yīng)用分析。通過(guò)青蘭渡槽的應(yīng)用效果,證明砂礫料回填過(guò)程控制的成功經(jīng)驗(yàn),促進(jìn)砂礫料回填技術(shù)推廣。

在南水北調(diào)萬(wàn)年閘泵站的建設(shè)過(guò)程中，混凝土的防裂是施工中突出的技術(shù)難題。在缺乏類似工程施工經(jīng)驗(yàn)的前提下，本人對(duì)混凝土澆筑常規(guī)的溫控措施加以完善，并應(yīng)用到萬(wàn)年閘泵站工程中，取得了很好的應(yīng)用效果。