中国水利水电第十一工程局有限公司 河南郑州 450000
摘要：南水北调泲河渡槽渡槽为三槽一联多侧墙预应力钢筋混凝土矩形槽结构，文章从施工材料和施工流程方面对渡槽预应力施工技术进行了全面的介绍，并在施工中需要的注意事项做了想尽的说明，可供类似工程参考借鉴。
关键词：泲河渡槽；预应力；张拉；封锚
1、工程概况
泲河渡槽由进口渐变段、进口检修闸、进口落地槽段、槽身段、出口落地槽、出口检修闸和出口渐变段七部分组成，轴线长440m。渡槽为三槽一联多侧墙预应力钢筋混凝土矩形槽结构，进、出口检修闸设检修闸门，闸室均为开敞式钢筋混凝土整体结构。泲河渡槽底板、底梁边墙、中墙及顶板均为预应力混凝土。槽身两端设55cm宽后浇带混凝土，预留空间用于两端张拉施工需要，预应力张拉结束后进行二期混凝土浇筑。槽身所有预施应力筋采用fptk=1860kpa级钢绞线，一期混凝土浇筑同时预埋HDPE高密度聚乙烯波纹管。
（2）混凝土及水泥浆
预应力混凝土按设计要求采用等级为C50W6F200普通混凝土3。钢绞线管道压注水泥浆7d抗压强度不小于30MPa。
（3）预应力钢绞线管道
管身预应力钢绞线预埋孔道采用高密度聚乙烯（HDPE）波纹管，波纹管内径选用50mm、55mm、80mm和90mm四种规格。所有管道均设压浆孔，还应在最高点设排气孔，需要时在最低点设排水孔。压浆管、排气管、排水管应是最小内径为20mm的标准管或适宜的塑性管，与管道之间采用金属或塑料结构扣件连接，长度应足以从管道引出结构物以外。管道在模板内安装完毕后，将其端部盖好，防止其它杂物进入。
（4）预应力设备
管身预应力混凝土千斤顶选用中桥预应力设备有限公司生产的YJM15系列锚具专用YDC1100和YDC2500型千斤顶。用于测力的千斤顶压力表，其精度不低于1.5级。校正千斤顶用的测力环或测力计应有±2%的读数精度。测力环或测力计至少两个月校准一次，并经监理人认可。
3、施工程序
槽身预应力混凝土采用后张法施工。根据气温和混凝土施工情况，柄身预施应力按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行，采用两端或一端分级加载。主要施工程序包括：波纹管预埋，混凝土浇筑，预应力锚束加工、穿束、分级张拉、孔道灌浆、封锚等作业程序。
4、施工工艺介绍
（1）锚束加工
钢绞线制束工艺流程：备料→放盘→下料截断→编束
钢绞线的下料长度按下式计算，并通过试用后进行修正：
L=L1+2L2+2L3+2L4
式中：L—钢绞线下料长度（mm）；
L1—管道长度（mm）；
L2—锚板厚度；
L3—千斤顶工作长度（油顶高度+限位板的有效高度）；
L4—长度富余量，可取100mm。
按每束规定根数和长度，用22号铁线编扎，两头距端头5～10Cm处用两根铁线绑扎。其余每隔1.5m绑扎一道，使编扎成束顺直不扭转。成束后，将钢绞线用人工抬移至堆放地点，以直线状态按梁跨分类存放于垫木上。搬运时，各支点距离不得大于3m，端悬长度不得大于1.5m。
（2）穿束
两端张拉的槽身需在混凝土浇筑完成后进行穿束。穿束前将锚垫板孔口及喇叭管内的混凝土浆清除干净。采用15KN卷扬机进行穿束作业，要求钢绞线束顺直，不得有死弯，不得沾有油渍。钢绞线伸出梁体两端长度相同。
（3）预应力张拉
A）预施应力设备
预施应力设备主要有YBZ2×2-50型电动油泵及输油管、YDC1100和YDC2500型千斤顶、高压油表等。高压油表采用防震型，其精度等级不低于1.5级。最小分度值不大于0.5Mpa，表盘直径大于150mm。选用油压表表盘量程在工作最大油压的1.25～2.0倍之间。油压表检定有效期不超过一周。千斤顶标定有效期不得超过一个月，在张拉作业前必须经过校正，确定其校正系数。千斤顶与已校正过的油压表配套编号。千斤顶、油压表、油泵安装好后，试压三次，每次加压至最大使用压力的110%，加压后维持5min，其压力下降不超过3%，即可进行正式校正工作。千斤顶校正采用顶压机校正法。千斤顶校正系数K小于1.05时，则按实际数采用；如校正系数大于1.05，则该千斤顶不得使用，重新检修并校正。
B）预应力张拉条件
预张拉：为防止管身混凝土开裂，当混凝土强度达到设计强度等级标准值的50％时，松开内外模，对梁体进行预张拉。张拉数量、位置及张拉值符合设计要求。初张拉：当梁体混凝土强度达到设计强度等级标准值的80％且弹性模量达到设计要求后，方可进行初张拉。张拉数量、位置及张拉值符合设计要求。
终张拉：张拉前实施混凝土强度、弹性模量、混凝土龄期“三控”：即张拉前混凝土强度及弹性模量均达到设计要求，且龄期不少于28d。张拉中实施张拉应力、应变、时间“三控”：即张拉时以油压表读数为主、以钢绞线的伸长值作校核，在σK作用下持荷5min。
预应力混凝土张拉初期，至少对前两段进行各种预应力瞬时损失测试，确定预应力的实际损失，必要时请设计方对张拉控制应力进行调整。正常生产后每100孔进行一次损失测试。需测试的各项瞬时损失有：管道摩阻、锚口摩阻、锚垫板喇叭口摩阻、锚具回缩损失等。
C）预应力张拉操作工艺流程
工作锚安装→限位板安装→千斤顶安装→工具锚安装→千斤顶进油张拉→伸长值校核→持荷顶压→卸荷锚固→记录
D）预应力混凝土钢绞线束张拉程序
预张拉：0→初应力0.1σk（作伸长值标记）→张拉至预张拉设计要求的控制应力（持荷5min）→补拉σk（测伸长值）→回油、锚固（测量总回缩量）。初张拉：0→初应力0.1σk（作伸长值标记）→张拉至初张拉设计要求的控制应力（持荷5min）→补拉σk（测伸长值）→回油、锚固（测量总回缩量）。终张拉：0→初应力0.1σk（作伸长值标记）→1.0σk（持荷5min）→补拉σk（测伸长值）→回油、锚固（测量总回缩量、测夹片外露量）。经初张拉过的钢绞线张拉：0→初张拉控制应力（作伸长值标记）→l.0σk（持荷5min）→补拉σk（测伸长值）→回油、锚固（测量总回缩量、测夹片外露量）。
E）预应力混凝土钢绞线束张拉操作工艺：
预应力混凝土钢绞线束张拉按照设计规定的张拉顺序，采取两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不得超过1束。安放锚板，把夹片装入锚板，沿着钢绞线把夹片敲击整齐，然后装入限位板。安装千斤顶，使之与孔道中心对位。安装工具锚，夹紧钢绞线，务必使钢绞线顺直无扭结。千斤顶缓慢进油至初始油压，在此过程中要拨正千斤顶，使千斤顶与锚具对中，管道、锚具、千斤顶三者同心。两端同时对千斤顶主缸充油，加载至钢束的初始应力0.1σK，测量千斤顶主缸伸长量，作为测量钢绞线伸长值的起点。采用梁体两端张拉千斤顶同时分级加载办法进行。两端同步张拉，保持千斤顶升、降压速度相近，使两端同时达到同一荷载值。每次加载报与另一端操作人员，以保证其同步张拉。张拉至钢束设计控制应力，持荷5min，在持荷状态下，如发现油压下降，立即补至张拉控制应力。测量钢束伸长值，检查两端钢束伸长值之总和及其偏差是否在规定范围的±6%以内，若超出规定允许范围，查明原因后重新张拉。千斤顶回油，测钢束总回缩量和测夹片外露量有无超标。否则，查明原因后重新张拉。在整个张拉过程中，认真检查有无滑丝、断丝现象。滑丝、断丝现象如果发生在锚固前，立即停止张拉，处理后再重拉。预应力钢材张拉后，测定预应力钢材的回缩与锚具变形量，变形值不得大于6mm 。如果大天上述允许值，重新张拉或更换锚具重新张拉。终张拉完成后，在锚圈口处的钢束做上记号，24h后检查确认无滑丝、断丝现象方可割束，切断处距夹片尾3～4cm。钢束切割采用砂轮角磨机作业，严禁使用氧焰切割。张拉完毕，填写张拉记录，有关人员签字，原始记录不得任意涂改。
F）预应力张拉质量要求
预应力钢材的断丝、滑丝不得超过下表规定数量。如果超过限制数量，应进放松换束或更换锚具。
因处理滑丝断丝而引起钢束重复张拉时，同一束钢绞线束次数不得超过3次，若钢绞线与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，应予更换。
锚固后夹片外露量不小于3mm，且平齐，夹片不得错牙。并在夹片与锚圈、夹片与钢绞线啮合处划线标记，24h后检查有无夹片跟进或钢绞线内缩。
钢绞线张拉完成后测得的延伸量与计算延伸量之差应在±6%以内，否则应按监理人要求对钢绞线材质、张拉设备进行检测或放松钢绞线重新进行张拉。
G）张拉质量控制措施
①预制梁试生产期间，至少对两孔梁进行各种预应力瞬时损失测试，确定预应力的实际损失，必要时由设计方对张拉控制应力进行调整。正常生产后，每100孔进行一次损失试验。②张拉前做好张拉设备的配套校检与标定，张拉用千斤顶的校正系数不得大于1.05，油压表的精度不得低于1.0级，千斤顶标定的有效期不得超过1个月，油压表不得超过1周；预应力锚具、夹具进场后，按批次和数量抽样检验外形、外观和锚具组装件静力检验，并符合GB/T14370-2000的要求；定期检查液压油管，破损要及时更换。张拉时严禁践踏高压油管。③采取两端张拉工艺，专人指挥，确保两端同步，按设计要求的顺序依次张拉，加载、卸载要平稳缓慢均匀；张拉时，工作锚、夹片安装要均匀，松紧一致。④工具锚的夹片注意保持清洁和良好的润滑状态。⑤千斤顶不准超载，不准超出规定的行程。转移油泵时必须将油压表拆卸下来另行携带转运。⑥预应力筋下料后进行编束，整束以人工的方式穿入预留孔道内，以防止钢绞线在孔道内纽结，影响张拉的质量。⑦对预应力施工人员进行岗前培训、考试，并进行技术交底；预应力张拉时，派固定技术员值班，保证张拉质量。
H）张拉安全要求
①高压油管使用前应做耐压试验，不合格的不能使用。②张拉千斤顶后不得站人，并加设安全防护板。③严格遵守操作规程，操作千斤顶和测量伸长值的人员应站在千斤顶侧面操作，油泵开动过程中司泵人员不得擅自离开岗位。④油压表安装必须紧密，油泵与千斤顶之间采用的高压油管同油路的各部接头均须完整紧密，油路畅通，在最大工作油压下均不得漏油，若有损坏者应及时修理更换。⑤任何人员不得攀登钢绞线，也不得踩踏高压油管。
（4）管道压浆
后张预制梁终张拉完成后，在48h内进行管道压浆。管道压浆采用真空辅助压浆工艺，并在水泥浆中掺高效减水剂。压浆前，锚具外面的预应力筋间隙应用环氧树脂胶浆填塞，并将管道内的杂物、积水排出，保证压浆密实、不漏压。压浆时及压浆后3d内，梁体及环境温度不得低于5℃。压浆泵采用连续式，同一管道压浆连续进行，一次完成。
A）真空辅助压浆工艺流程
检查、清理管道→预应力筋、夹片空隙堵塞（用环氧树脂胶浆）→机械设备及相关部件安装→按配合比搅拌浆体→抽真空→灌浆→压浆完毕设备清理。
B）压浆使用的原材料要求
水泥采用不低于42.5级的硅酸盐或普通硅酸盐水泥，水泥浆28d抗压强度不小于30MPa，且不低于设计值。
水泥浆体水灰比为0.4～0.45之间，掺入减水剂后可减小到0.35。
水泥浆泌水率最大不超过3%，拌和3h后泌水率宜控制在2%，24h以后泌水全部吸收。
水泥浆内可掺入适量招标文件允许的膨胀剂，掺入膨胀剂后水泥浆体自由膨胀率应小于10%。
水泥浆掺入的高效减水剂、阻锈剂须分别符合GB8076和YB/T9231的规定要求，掺量由试验确定，严禁掺入氯化物或其他对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。水泥浆拌和先加水后加水泥，拌和时间至少2min，稠度控制在14～18s之间。水泥浆其他质量要求须符合现行规范要求，管道压浆严格按配合比施工。
C）施工步骤
清除管道内杂物及积水→用水泥砂浆密封锚具 →清理锚垫板上的灌浆孔→确定抽真空端及灌浆端，安装引出管、堵阀和接头→搅拌水泥浆→抽真空→灌浆泵灌浆→出浆稠度与灌入的浆体相同时，关闭抽真空端所有的阀→灌浆泵保压→ 关闭灌浆泵及灌浆端阀门→拆卸外接管路、灌浆泵→浆体初凝后拆卸并清洗出浆端堵阀。
D）压浆施工
确定抽吸真空端及压浆端，在两端锚座上安装压浆罩、压浆管、堵阀和快换接头。必须检查并确保所安装阀门能安全开启及关闭。
在安装完盖帽及设备后拧开排水口，利用高压风将管道可能存在的水份吹出；将接驳在真空泵负压容器上的三向阀的上端出口用透明喉管连接到抽真空端的快换接头上。用真空泵吸真空，启动真空泵，开启出浆端接在接驳管上的阀门。关闭入浆端的阀门。抽吸真空度要求达到-0.06～-0.1MPa 并保持稳定，停泵1min，若压力表能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
启动电机使搅拌机运转，然后加水，再缓慢均匀地加入灌浆剂（不得整袋一下倒入，更不能将灌浆剂袋掉入搅拌筒内）。拌合时间不少于2min，然后将调好的灌浆剂放入下层压浆罐，下层压浆罐进口处设过滤网，滤去杂物以防止堵塞管道，过滤网孔格不大于2.5mm×2.5mm。
启动灌浆泵，开始灌浆。灌浆时按先下后上的顺序压浆（真空泵仍保持连续作业），即由一端压入灌浆剂，待抽真空端的透明网纹管中有浆体经过时，关闭空气滤清器前端的阀门，稍候打开排气阀直至水泥浆顺畅流出。当另一端溢出的稀浆变浓（与灌入的浆体相同时）之后，封闭出浆口，继续压浆使压力达到0.5～0.6Mpa，持压2min且无漏浆情况时，关闭进浆阀门卸下输浆胶管。
浆体初凝后（约5h，具体时间根据气温由试验确定），拆卸并清理安装在压浆端及出浆端的球阀，彻底冲洗压浆设备及工具。
E）灌浆剂强度试件
灌浆剂试件取自出浆口制作，试件注明制作日期及管身编号。
灌浆剂抗压强度7d龄期不小于30Mpa及设计要求。
试件制作：压浆试件的取样、批量、养护、试验、评定符合下表规定。试件注明制作日期和管身编号。
（5）封锚
钢绞线束终张拉后，在3d内进行封锚。封锚采用强度等级为C40W6F10抗硫酸盐混凝土。
施工步骤：结合混凝土表面凿毛处理→锚具防水处理→安装封锚钢筋→填塞混凝土→养护。
封锚前，对结合面混凝土表面进行凿毛处理，并将灰、杂物以及支承板上浮浆清除干净。安装封锚钢筋后，支架封锚模板。模板内采用C40混凝土进行填塞，分层筑实，表面平整。混凝土凝固后，采用保湿养护，在封堵混凝土四周、长方边处不得有收缩裂纹。
封锚混凝土按设计及规范进行试件取样试验，试件注明制作日期及代表槽身编号。
结束语
通过对南水北调泲河渡槽的张拉施工，应在以下几方面需加强注意：
（1）预应力钢材的断丝、滑丝不得超过下表规定数量。如果超过限制数量，应进放松换束或更换锚具。（2）因处理滑丝断丝而引起钢束重复张拉时，同一束钢绞线束次数不得超过3次，若钢绞线与锚具因滑丝而留有明显刻痕时，应予更换。（3）钢绞线张拉完成后测得的延伸量与计算延伸量之差应在±6%以内，否则应按监理人要求对钢绞线材质、张拉设备进行检测或放松钢绞线重新进行张拉。
论文作者:武辰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/3/22
标签：预应力论文; 千斤顶论文; 混凝土论文; 钢绞线论文; 水泥浆论文; 应力论文; 油压论文; 《基层建设》2017年第36期论文;