浅谈无粘结预应力管加工工艺

杨晓娟

预应力混凝土结构构件一般是通过张拉预应力筋的回弹挤压，使混凝土截面受到一定量值与分布的内压力，以局部或全部抵消使用荷载应力，在被张拉的预应力筋中存在预拉应力。因此，预应力是为改善结构构件的裂缝和变形性能，在使用前预先施加的永久性内应力，且钢材中的拉应力与混凝土中的压应力组成一个自平衡系统。开发和推广预应力混凝土技术是改善结构使用功能，节约钢材和能源，提高综合经济效益的重要措施。

1 工程简介

河曲电厂一期干贮灰场，排洪管采用高覆土无粘结预应力钢筋混凝土管，管径1 600mm，壁厚300mm，单根长度2 500mm，覆土80m，管线长585m;管体混凝土C40，预应力筋采用钢绞线，内外环筋采用Ⅱ级φ14;单根重量5 780 kg。

2 施工准备

2.1 模板选择

根据预制管截面形式定制专用模具，分为内模、外模(分为两块)、底盘。外模根据张拉位置留出张拉孔。

2.2 场地布置

布置 63 t/42m龙门吊作为场地运输吊装工具，并在该区域布置养护池两个、小搅拌机一台、1 t蒸汽锅炉一台、钢筋加工场地一个，并将水源、电源引至施工区域。

2.3 确定混凝土配比

预制管混凝土强度为C40，该工艺采用塑性混凝土，改善混凝土和易性，容易保证混凝土的质量，因此混凝土坍落度控制为50mm～70mm，配比由试验室经过试配确定，如表1所示。

表1 混凝土配比表

其中水泥采用 42.5普通硅酸盐水泥、外加剂采用黄河外加剂厂NUF-3A早强剂。

3 主要施工方法

3.1 钢筋骨架制作

将非预应力钢筋、环向钢筋(焊接为环形)、纵向钢筋绑扎(或焊接)成为骨架，然后将预应力钢筋缠绕在骨架上，并用绑丝将预应力钢筋与骨架固定。

3.2 模板支设

按底模、内模、钢筋骨架、外模的顺序吊装就位，并将钢绞线(无粘结预应力筋)从预留的锥形孔中留出。紧固模板前将保护层垫好。

3.3 垫板及埋件安装

外模固定后，用定位垫板和锥形板将钢绞线(无粘结预应力筋)端部固定。为便于运输和吊装在结构 2/3高度上对称安装4M 24(L=180，材质20号钢)暗榫，并将暗榫与周围钢筋焊接锚固。

3.4 混凝土浇筑

根据配合比进行搅拌，入模采用吊运料斗和圆行分料器进行浇筑，振捣采用插入式振捣棒振捣。浇筑中应注意在浇筑混凝土中不准碰撞踩踏无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋件，确保无粘结筋的束形和锚具位置的准确。

3.5 养护

混凝土浇筑振捣结束后，将养护罩罩好，在 1h后打开蒸汽管道，逐渐升温，升温速度控制在35℃/h～40℃/h，将养护池内温度控制在 70℃±5℃。养护时注意定时将集水坑内的集水抽出。

3.6 张拉

张拉工具采用液压千斤顶，所用张拉设备包括油泵和千斤顶应半年校验一次，并按使用应力值分点校正。

3.6.1 张拉制度

1)张拉时混凝土的强度值应符合设计要求即达到 100%(当设计无规定时，混凝土立方体压强度不宜低于混凝土强度设计标准值的 75%)。2)张拉端的设置。本工程为每根钢绞线环绕三周曲线受力，采用两侧张拉。预应力筋采用两端同时张拉时，为减少预应力损失，张拉完毕，宜先在一端锚固，再在另一端补足张拉后进行锚固。3)张拉程序。本工程设计张拉控制应力值σcon为预应力筋标准抗拉强度的75%。张拉方法采用一次超张拉，即 0→10%σcon，或二次张拉，0→100%σcon现放松到 0，将垫板紧压后再第二次张拉0→100%σcon(σcon为设计张拉控制应力)。4)张拉时千斤顶的张拉作用线应与预应力筋的轴线重合一致，对曲线预应力筋，应使张拉力作用线与孔道中心线末端的切线重合。5)张拉中，要严防钢丝发生滑脱或拉断，滑脱或断裂的根数，不应超过结构同一截面钢丝总根数的2%，最多只允许 1根，对于多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算。6)张拉的顺序应符合设计要求，如设计无规定时，可采用分批、分阶段对称张拉。根据铺放顺序，先铺放的先张拉，后铺放的后张拉。

3.6.2 张拉

1)当用夹片锚具时将工作锚的锚环穿入钢绞线束，钢绞线自然状态插入夹片，用小锤轻轻将夹片打入锚环内。

2)设备安装:将张拉杆拧入锚杯内，安装千斤顶，锁紧张拉杆螺母(必须满扣)。千斤顶安装位置应与无粘结筋在同一轴线上，并与承压板保持垂直。如达不到要求，可用垫板垫在支承架的端面上进行调整。

3)张拉:接通油泵、加压。当油压表达到5 MPa时，停止加压，调整油缸位置后，继续加压，直至达到所需张拉值，关掉油泵电源，停止给油加压。然后将锚杯外扣清刷干净，拧上螺母，再次接通油泵，补拉到张拉力值，拧紧螺母。采用电动油泵加压时，要控制给油速度，一般达到控制油压的给油时间不能低于0.5m in。

4)张拉过程中，当个别钢丝发生断裂时，可相应降低张拉值。但断裂数量不应超过同一截面预应力筋总数的 2%。

3.6.3 测量记录

为了校核预应力值，在张拉过程中，应分级随机记录无粘结筋的伸长值。通常每级取油压表读数以 10MPa的倍数为宜。

开始张拉时，无粘结筋在塑料套管内是自由放置的，要用一定张拉力使之收紧，这样就难以测出张拉的开始点，即无粘结筋拉应力的零点，这一点在理论上是测量筋的伸长值的标记。

零点的确定方法是:将千斤顶加压到10MPa，在千斤顶上记下标记，作为测量无粘结筋伸长值的起始点，然后逐步增加压力至20MPa，直至达到要求的最后压力值，并分组记录每级加压后筋的伸长值。

当实测伸长值与设计伸长值相差10%以上时，应进行分析研究。

实测伸长值大于设计伸长值 10%以上时，应停止张拉，检查计量仪表是否有误，必要时，应重新校核及标定。

实测伸长值小于设计伸长值 10%以上时，找出原因后可以继续加压或将无粘结筋放松，进行第二次张拉，但张拉应力均不能超过无粘结筋标准抗拉强度的 75%。

3.6.4 锚固及拆除设备

拧紧螺母后，可逐渐回油，放松无粘结筋，拆除千斤顶。锚杯埋放位置误差致使张拉力达到设计要求后，杯露出板端面过长(大于50mm)或过短(小于20mm)时，应采取增设螺母或连接锚杯进行锚固。

3.7 对锚固区的保护

无粘结预应力筋张拉完毕后，应及时对锚固区进行保护，应用后浇膨胀混凝土和低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。对不能使用混凝土或砂浆包裹的部位，应对无粘结预应力筋的锚具全部涂以与无粘结预应力筋涂料层相同的防腐油脂，并用具有防腐蚀和防火性能的保护套将锚具完全密封。

4 安装

预制管张拉并经验收后即可进行安装。安装前首先对基槽的标高、轴线、基底等进行验收，验收合格后，将预制管运至安装位置，首先将“O”形圈安装在凹槽内，利用专用门架和倒链配合将管道连在一起，然后将底部空隙用细石混凝土或二次灌浆料浇筑密实。

5 结语

无粘结后张预应力法钢筋混凝土管越来越多地用在管道、圆形建筑上，为节约钢材，保证了结构的使用安全。

[1] 李文东.后张法预应力管道真空灌浆技术控制要点[J].山西建筑，2010，36(4):171-172.