普溪河渡槽设计与施工技术研究

1 概况

东风渠灌区位于湖北省宜昌市东南部，灌区国土面积2437km2，人口63.85万人，耕地面积7.9万hm2，其中有效灌溉面积6.84万hm2，主要水源从长江北岸一级支流黄柏河东支的尚家河水库引水。

普溪河渡槽位于湖北省宜昌市夷陵区分乡镇普溪河村，宜昌市东风渠灌区总干渠桩号11+830～12+833.42处。全长1003.42m，其中进口明渠段58.11m，进口渐变段15m，进口连接段30m（2节×15m），预应力渡槽段800m（单节40m×20节），出口连接段15m（1节×15m），出口转弯段70.31m，出口渐变段15m；渡槽大高度61.5m，纵坡1/600，设计流量15.0m3/s，加大流量18.0m3/s； 槽身断面为矩型，断面尺寸4.3m×3.45m（宽×高），槽身净空尺寸3.1m×2.6m（宽×高），侧壁最小截面宽度0.3m，预应力简支梁结构； 槽身结构为C50W4F100钢筋混凝土整体浇筑，采用DZS40/500上行式矩形造槽机在原位置逐跨浇筑。

“双一流”建设背景下行业特色型大学加强产学研协同创新的思考 … ………………………… 朱 华（2．104）

2 普溪河渡槽设计

2.1 普溪河渡槽现状

原渡槽建于1970年，经过40多年的运行，槽身、底板、排架混凝土大面积剥蚀，钢筋裸露，老化损坏严重。槽身混凝土强度范围在9.5～19.4MPa，碳化平均深度25.2mm，排架立柱混凝土强度范围14.7～20.5MPa，碳化平均深度23.7mm，槽身底板横向、侧墙纵向配筋，斜截面抗剪强度不满足现行规范要求，渡槽在现状工况下处于不安全运行状态，需要拆除重建。

2.2 普溪河渡槽设计

2.2.1 槽身设计

采用单孔空箱简支结构，顶部设通气孔，每节槽身设25束钢绞线，两端各预留0.6m待张拉完成后进行第二期混凝土浇筑，可利用造槽机机械化施工。

省第十一届民族运动会筹备委员会委员、临沧市人民政府副市长马加能介绍，本届运动会的会徽采用“佤乡之光”、吉祥物采用“茶娃”、主题歌采用《和谐边疆》设计创意方案。

2.2.2 槽墩排架设计

槽墩高度小于15m的采用单肢排；墩槽高度小于35m的采用双肢排架；墩槽高度大于35m的采用空心墩；墩槽高度大于45m的采用空心墩与实心墩相结合的结构形式。其中排架柱、基础、实心墩及墩帽采用C30混凝土，空心墩采用C40混凝土。

（6）混凝土养护。

依据地质条件和槽墩高度，槽墩采用明挖扩大基础，采用钢筋混凝土灌注桩，桩径1.2m，间距4.3m，垂直水流方向布置3排，间距3.7m，桩深入微风化层3m以下。

DZS40/500造槽机安装完成后，内模系统由于整体刚度较强，造成上下游两端部约0.25m不能向下调整到位以及内外模的变形过程不一致。其后果可能是：浇筑完成的槽身顶板厚度不够（设计0.25m，浇筑完成后0.225m），底板过水面保护层过大 （设计0.05m，浇筑完成后0.075m＞规范0.0625m），进一步还会影响到槽身底板设计纵坡（如图2），导致水的流态发生变化，危及槽身的结构安全。

槽身水力计算采用明渠均匀流公式。槽身结构设计断面尺寸如图1。

可沿槽身纵向取1.0m长的脱离体，按平面要求进行横向计算。作用在脱离体上的荷载两侧的剪力差平衡，侧墙与底板交结处可视为铰接，槽内水位取至槽顶作为控制条件，按不利断面进行配筋计算［1］。

支撑结构设计按最不利工况为满槽+横向风荷载计算。

普溪河渡槽采用简支梁结构设计方案，对槽身及支承结构的形式和最小配筋进行了分析计算。该方案结构设计简单，技术成熟，风险系数和施工难度系数较小，有较好的经济性和实用性。

3 普溪河渡槽施工技术

3.1 小截面槽身高标号混凝土配合比研究

3.1.1 普溪河渡槽混凝土浇筑特点

①设计为高标号混凝土（C50）；②槽身断面尺寸小，其中侧墙厚度仅0.3m；③最大高度61.5m，风压高度变化系数1.86； ④受横穿主梁的悬挑外肋及挑梁阻挡影响，混凝土入仓进料孔间隙小，难以采用天泵直接入仓浇筑；⑤跨度较大，现浇预应力混凝土。因而混凝土浇筑工程难度较大［2］。

本文计算采用美国肯塔基州大学开发的KYPipe2010水锤分析软件。该软件水锤波特征方程基于弹性水柱理论的两个基本方程，数值求解方法采取的是拉格朗日波特性法，而非特征线法。

3.1.2 配合比试验

依据当地可供的、经检验合格的不同产地的水泥、细骨料、粗骨料、煤粉灰、抗裂掺和物、外加剂等原材料，以及防渗、抗冻、抗裂等要求，拟定15种不同的配合比，每种配合比试块为6组，在不同温度条件下进行对比试验，分别求得各混凝土试块初凝、终凝时间，4h（因底板混凝土浇筑时间在4h左右）塌落度经时损失值，以及养护3，7，28d后的混凝土抗压强度等。经过分析，最终选定适合于工程特点的配合比，即每立方米混凝土中，水泥、煤粉灰、江砂、黄砂、碎石、外加剂、水、纤维素的比例为1∶0.128∶0.298∶1.19∶2.23∶0.027∶0.362∶0.0019。

3.1.3 槽身混凝土实测指标

11#～22#槽身混凝土实测指标如表1。

其中19#～22#槽身混凝土浇筑时，内模温度较高，不便于人工操作，采取了通风设备后，温度有所下降。

按上述混凝土配合比，并满足一定的施工条件，混凝土的和易性、泵送性、坍落度、扩散度、抗压强度等各项性能指标均满足设计要求，能较好的指导施工［3］。

第一步就是在“四化”示范区率先启动标准化采购，为油田直接节省资金0.6亿，这也为第二步推行化学剂标准化试点工作积累了经验。化学剂标准化采购一直是该油田一项复杂工作。2013年9月，油田抽调科研院所、生产单位及质量检验机构的专家对原有268个品种从产品性能、应用效果及标准指标等方面进行梳理，最终整合了钻井、采油地面、采油入井、三次采油等4类196项标准，并全面停用供应商标准。这直接为油田节省采购资金1.6亿，也让石油石化系统内外看到了胜利油田开展标准化采购的成效，从源头有效降低生产成本，让老油田实现新转型。

3.2 造槽机结构设计优化

浅旋秸秆还田共调查12块田，水旱轮作，其中撒播田块占75%，条播田块占25%。苗期杂草种类有猪殃殃、看麦娘、繁缕、硬草、藜、荠菜等6种，拔节前期有猪殃殃、硬草、繁缕、看麦娘、藜、荠菜、通泉草、婆婆纳等8种，分属6科8属，其中禾本科2种、玄参科2种，其他科均为1种。在苗期和拔节前期形成以硬草+荠菜+繁缕+猪殃殃+看麦娘为优势的杂草群落。表3列出了株数发生量最大的6种主要杂草在同一类型田块中的平均株数、平均密度、平均盖度、平均频度及总频度。调查发现条播和撒播2种不同的播种方式对杂草的发生没有影响。

3.2.1 箱式导梁改为桁架形式

由于主梁与导梁截面突变，导致在主梁与导梁下部连接处产生的冲击应力集中问题较突出，优化的方法是：（1）通过焊接拼接板并用高强螺栓与主梁连接；（2）将导梁改为桁架结构，降低工程造价；（3）增加主梁与桁架结构间连接的渐变段，逐步改变受力形式。

3.2.2 延长主梁下部受力支撑区域截面加强范围

在实际操作过程中，受造槽机加工、安装及各支撑位置水平精度和混凝土浇筑面平整度误差等因素影响，各支点难以做到绝对水平，导致各支点间内力呈随机紊乱分布状态，尤其是2#支腿一旦出现支垫超高，在过跨后期3#支腿提前脱空，将导致2#支腿对应的主梁下部未加强区域承受超设计荷载，极有可能出现局部失稳的问题。优化的方法是：从导梁连接处起往3#支腿方向延伸至35m范围，增加主箱梁下部支撑面与腹板内外侧倒角筋板及竖向截面强化筋板，并加强横向、竖向筋板间等。

3.2.3 增加内模系统倒角盖模

造槽机出厂时因考虑自动收缩折叠，故未在内模倒角接触部位设计盖模。在浇筑第二层混凝土过程中，内模倒角易翻出大量的混凝土，其侧向压力对已平仓的混凝土（第一层）形成扰动，既降低了槽身混凝土的浇筑质量，也增加了清理工作量，同时也延长了槽身混凝土浇筑时间。优化的方法是：底板混凝土浇筑完成后，在倒角模板外侧增加盖模，盖模一侧嵌入倒角模板底边2cm处固定，外侧采用钢管顶撑模板。经过试验对比，确定盖模宽度为0.4m，确保了内倒角浇筑质量，缩短了浇筑时间，且操作简单。

3.2.4 解决造槽机内外模板系统变形的问题。

2.2.4 槽身结构设计

依据普溪河渡槽为大跨度、小截面、端部高、矩形封闭式箱梁槽身等施工特点，对DZS40/500造槽机结构进行设计优化［4］。

优化的方法是： 增加连接限位杆将内梁上下游两端由原来50t千斤顶支撑在墩帽上的方式。改为由吊杆直接与主梁连接，内梁受力方式由上下端2支点、中部4吊点（如图3），优化为上下端2吊点、中部4吊点（如图4）的方案，将内梁通过连接杆悬挂于主梁底部，形成整体联合受力，既解决了变形不一致的问题。也解决了槽身顶板和底板保护层厚度的问题，满足设计纵坡的要求。

3.2.5 增设外模顶口线可调节杆件

1.1 资料来源 选取2009年1月-2016年9月本院妇科行子宫切除后经病理学证实为子宫内膜癌的患者100例为子宫内膜癌组，年龄38～82岁，平均年龄58.17岁；绝经后患者68例，绝经前患者32例。其他良性疾病切除子宫患者30例为正常子宫组，年龄26～62岁，平均年龄42.75岁，绝经后患者9例，绝经前患者21例。记录患者年龄、家族史、绝经情况等基本信息。子宫内膜癌患者术后随访4～56个月。本研究中患者均由家属签署知情同意书，并由鄂州市妇幼保健院伦理委员会审核通过。

造槽机外侧上部行走平台外檐与外肋之间配置了48个顶丝，但未设计顶丝固定和拉回装置，施工中发现顶丝调节模板线条时，很难协调一致，效果不明显；又由于无固定装置，混凝土振捣棒振捣时，顶丝容易掉落，给下方通过的人、车造成了安全隐患。优化方法是：在外模顶口、外肋上焊接固定耳板座，设48个可调节撑杆替换所有上口顶丝，并按45°角布置，其操作性简单，稳定性、安全性可靠，线条顺直易于控制。

（5）混凝土浇筑分层控制（第1层底板、第2层倒角、第3~7层侧墙、第8层顶板），如图5。

造槽机未设计高空避雷装置，雨季施工时设备和施工人员均存在重大安全隐患。解决的办法是增设高空避雷装置和开、合方便的上部顶棚；墩帽是施工过道和平台，造槽机未设计安全防护设施，解决的办法是在墩帽增设安全防护栏。

有经验的老师都知道，语文是一门特别讲究情感性的学科。只有学生的情感体验丰富了，他们的发散思维能力才能得到进一步的提高，语文学习也才算真正地走上了正轨。对于小学生来说，他们的人生经历尚浅，体验还不够丰富。所以，小学阶段的语文学习更应该侧重于情感方面的引导与教育。

优化后的DZS40/500造槽机主要由主梁、外模系统、内模系统、1#～4#支腿、端模、起升小车、电气系统、液压系统、配重块及其他附属结构等组成。主梁由4#支腿和1#支腿分别支撑与上下游两个墩帽顶部，横穿主梁侧面设有12根挑梁，挑梁上悬挂有外肋，外肋在挑梁上横移实现外模的开、合模功能，当外模合拢时可形成40m跨的槽身的施工平台； 当外模张开时，主梁携带外模系统由有行走功能的3#腿和2#腿的液压动力驱动下移动过跨； 另外起升小车可承担垂直运输任务，移动2#腿前后运动，无需配备其他设备。

采用丙乳砂浆修补时，在结合面充分吸水湿润并表干后，先于基面涂刷一层丙乳净浆，要求净浆涂布均匀，无漏涂。丙乳砂浆则分多层次，每层均需用木抹子拍实抹平，最后刷面层用铁抹子抹光。

3.3 大跨度小截面预应力槽身造槽机施工混凝土浇筑

3.3.1 混凝土浇筑难点分析

（1）普溪河渡槽单跨槽身混凝土浇筑量较大，浇筑时间较长。经计算，单跨槽身混凝土量约200m3，浇筑时间约需12h左右。

（2）由于截面狭窄、钢筋及波纹管布置密集，混凝土入仓及振捣棒振捣的空间窄小，稍有不慎就会出现质量问题。

3.3.2 工艺研究

（4）为避免浇筑过程中产生翻浆现象，保证混凝土浇筑密实，无蜂窝、麻面、孔洞及表面温度裂缝等问题，需制定合理的浇筑及振捣方案和科学完善的混凝土养护措施［5］。

（3）混凝土在浇筑时除保证其强度、抗渗和抗冻等指标外，还必须具有较大的坍落度及较长的缓凝时间。

各采样点选择相同朝向、相同树龄、生长状况近似的长白落叶松作为取样对象,采集其针叶样品,在仍然新鲜时用地物光谱仪(美国,ASD)进行室内反射光谱的测量,每个样品扫描10次,取其均值作为该植物样品反射光谱数据。光谱仪的测量范围是350～2500nm,经过重采样之后的光谱分辨率为1nm。利用View Spec Pro 5.0和Envi 4.7对光谱进行处理。

经过多方案比较、论证，不断试验、探索，DZS40/500上行造槽机在每一节预应力槽身施工流程如下：

（1）首跨施工工艺流程：施工准备→梁体拼装→内、外模安装调试→预压试验→外模安装调试→底板及侧墙钢筋制安、布置预应力波纹管→内模系统就位及固定→顶板钢筋制安、布置预应力波纹管→混凝土浇筑及养护→预应力张拉锚固→灌浆封锚。

（2）标准施工工艺流程：上跨施工完成→造槽机过跨及就位→外模安装调试→底板及侧墙钢筋制安、布置预应力波纹管→内模系统就位及固定→顶板钢筋制安、布置预应力波纹管→混凝土浇筑及养护→预应力张拉锚固→灌浆封锚→二期混凝土浇筑。

3.3.3 关键点控制

（1）造槽机过跨、安装。

（2）内外模调试。

（3）钢筋与预应力波纹管制安。

（4）内模系统就位及固定。

3.2.6 增加高空避雷装置和安全防护设施

2.2.3 槽墩

深度19～22m及28～29m段错动带较发育，局部中缓裂较发育～发育，岩体结构以次块状～镶嵌结构为主，局部碎裂结构。

3.4 混凝土裂缝预防

（1）原材料选择与混凝土配合比试验。对原材料进行比较优选，对拟定的各种配合比方案进行试验，在满足混凝土可施工性能的基础上减少水化热量。

（2）温度控制。采取喷洒水雾、设置遮阳棚等方式，降低骨料、水和掺和料的物理温度；在搅拌车上部及泵管上覆盖遮阳材料并定时洒水，降低混凝土入仓温度；槽身混凝土拆模前，控制内部与外部温度差＜15 ℃；改善混凝土的拌合加工工艺，控制混凝土出机口温度等； 通过试验建立混凝土出机口温度与现场浇筑温度之间的关系，并采取有效措施减少混凝土运送过程中的温升等。

（3）优化混凝土施工工艺，分层、分块浇筑，并在在混凝土内部设置冷却管道。

（4）加强混凝土养护。保温养护：采取钢模外贴30mm厚聚氨酯保温板，混凝土面层覆盖两膜两毯一油布的保温措施，混凝土内外温差不大于15 ℃；保湿养护：适时补充与混凝土同温度的养护水；设置遮阳和挡风设施，避免薄壁结构高应力区出现温度裂缝等。

3.5 预应力结构设计与张拉方案优化

3.5.1 预应力损失构成

(2)该基于企业培训体系下的专业人才培养的质量分析板，通过设置固定块和滑块，使横杆的移动更加稳定、快速和方便，通过设置固定杆底部的滚轮与滚槽，不仅可支撑横杆，且使横杆的移动更加稳定，且通过设置限位弹簧，在不需要清理时，圆筒擦与白板不接触，方便了使用者使用。

普溪河渡槽为大跨度预应力渡槽，预应力损失主要有：钢束与管道间摩擦引起的摩阻损失；锚具变形，钢丝回缩引起的锚固损失；分批张拉时，混凝土弹性压缩引起的损失；钢筋松弛引起的应力损失、混凝土收缩徐变引起的应力损失等。

“妓女。”我头脑中居然本能地闪出这个字眼。但我马上否定了自己的猜测。她的笑不是职业性的，不是那种馅媚与功利的笑，而是笑得有些清冷，有些空灵。

3.5.2 张拉计算方案

采用大型通用空间有限元软件MIDAS/Civi对各张拉方案进行仿真分析，在槽身顶部、侧墙、底梁、底板等部位，分析不同张拉顺序，不同张拉步骤对预应力的损失，寻求钢绞线合理的张拉顺序及布设，最终确定采用对称张拉方案用于工程施工。

大学课堂教学，尤其是思想政治理论课课堂教学是对大学生进行理想信念教育的主渠道。高校教师要坚持言教与身教相结合，坚持继承传统与创新手段相结合，着力提升课堂教学的说服力和感染力，着力增强大学生思想政治教育的时代性和实效性。尤其是思想政治课教师，要在真知、真懂、真信、真讲上下功夫，在培养真情、付出真爱上下功夫，紧密结合青年学生的思想实际，大力推进社会主义核心价值体系大众化、通俗化、具体化，推进社会主义核心价值体系进教材、进课堂、进头脑，从而引导大学生正确处理好个人利益与国家利益、个人需求与社会责任之间的关系，培养他们关注祖国的前途和命运的爱国情怀和责任意识。

监测与理论计算结果数据相差不大，并有较好的正相关关系［6］。

4 普溪河渡槽效益分析

4.1 社会效益

（1）供水效益明显。普溪河渡槽的运用，引水流量由12.5m3/s恢复到15.0m3/s，满足灌溉用水需求；同时将上游明渠正常运行水位降低了0.57m，提高了渠道运行安全系数；改变了老渡槽带病运行的状况，减轻了管理工作难度。

（2）利用大跨度小截面预应力渡槽造槽机施工，解决了常规方法模板支撑结构施工的难度，特别是高度较高的渡槽，其支撑结构工程量大，且受天气条件的制约。

（3）DZS40/500造槽机自动化控制程度较高，极大地减少、减轻了高空作业的工作量，提高了施工安全保障。

（4）在施工中提出并优化的项目，如：箱式导梁改为桁架形式，延长主梁下部受力支撑区域截面加强范围，解决造槽机内外模板系统变形的问题，增加内模系统倒角盖模，增设外模顶口线可调节杆件，增加高空避雷装置和安全防护设施等，均被造槽机生产厂家采纳，对于持续推进造槽机设备在水利工程中的应用有一定意义。

4.2 经济效益

（1）节省投资。经分析，与T梁+上部浇筑槽身的方案相比，造槽机方案主要减少了人工、材料和特种机械的资金投入，预应力槽身共20节，平均每节槽身节省投资36.316 万元，20节槽身共节省投资726.32万元。

（2）缩短工期。造槽机过跨及外模合拢仅需1d，即可为后续施工工序提供施工平台； 同时槽身C50W4F100钢筋混凝土7d可达到设计强度的90%左右，即可进行张拉，总工期缩短2个月左右。

4.3 生态环境效益

减少了植被破坏面积。采用造槽机施工，减少了槽身原位现浇下部支撑结构及支撑材料加工、堆码场，椐测算，减少了施工扰动造成的水土流失面积约2万m2。

5 结语

采用DZS40/500造槽机在大跨度小截面预应力槽身混凝土施工，依据工程质量、安全保证的需要，不断对造槽机进行设计优化，确保了工程施工的顺利进行和按时完成，为类似工程的施工提供了可资借鉴的经验，同时将水利工程施工与科学研究结合起来，符合水利工程建设与可持续发展的趋势。

参考文献：

［1］鲁小兵，李丹，陈崇德.四干渠永圣渡槽设计方案比较选择［J］.工程建设与设计，2018（09）：94-97.

［2］郭强，王建华，邓松柏.大跨度小截面渡槽混凝土浇筑工艺研究［J］.水利建设与管理，2018（08）：1-5.

［3］李北星，王长德，贺图升.大型渡槽高性能混凝土的配制与性能研究［J］.混凝土，2007（09）：21-24.

［4］郭强，张涛，杨超.DZS40/500型造槽机结构优化设计［J］.水利建设与管理，2019（01）：29-34.

［5］程国栋，刘明忠，王丽，等.永圣渡槽预制矩形槽身吊装施工实践［J］.工程技术研究，2018（04）：9-11.

［6］张振宇.小截面组合箱梁混凝土施工技术［J］.国防交通工程与技术，2013，11（s1）：118-119.