北苏丹罗赛雷斯大坝先张法预应力梁施工

李 焱

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)



北苏丹罗赛雷斯大坝先张法预应力梁施工

李 焱

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

本文全面介绍了先张法预应力梁的台座、台面、钢横梁的制作工艺，钢绞线锚索的预埋、张拉、混凝土浇筑、放张等施工技术，总结了该施工技术的特点。

先张法 预应力梁 交通桥 施工技术 罗赛雷斯大坝

1 工程概况

北苏丹罗赛雷斯大坝加高工程系水力发电站和附属工程，位于青尼尔省罗赛雷斯镇尼罗河干流的青尼罗河上。原电站大坝于60年代建成，坝高66m，装机7台共28万kW，主要功能是灌溉兼发电。加高工程是在原大坝基础上加高10m，坝轴线长度从15km增加到24.6km。

混凝土大坝加高10m后，下游侧设计布置了6m宽的永久交通桥，采用先张法预应力预制梁作为垫板。预应力梁两端架设在坝顶的69个混凝土墩上，承受主要荷载，表面再现浇一层厚度为200mm的混凝土。

单榀预应力梁宽度630mm，高度450mm，由于坝面结构不同，预应力梁的长度也不一致，最长的15.25m，最短的11.255m，共31个种类603榀，梁内布置多根钢铰线，单根钢绞线设计张拉力为138kN。

2 先张法预应力梁施工技术

2.1 主要材料

水泥：选用普通硅酸盐水泥，级别为52.5MPa。

砂：中粗人工砂。

石子：人工碎石，料径满足结构设计要求。

钢筋：规格和品种满足结构设计要求。

钢铰线：采用中国生产的1×7钢铰线，φ12.7mm高强度低松弛无粘结钢铰线，强度为1860MPa,弹性模量为1.95×105MPa，钢铰线横截面为98.7mm2。

锚具：采用中国生产的钢铰线张拉端OVM.M13-1锚固体系。

单根钢铰线张拉千斤顶：选用中国生产的YDC240QX-200张拉千斤顶。

张拉油泵：采用ZB4-500S型电动油泵。

2.2 施工流程

先张法预应力梁施工流程如图1所示。

图1 先张法预应力梁施工流程

2.3 制作场地布置

制作场地选择在较为空旷的左岸预制厂，进出道路宽阔，吊装及运输方便。厂内主线上布置一台20t的门式行车吊车，预制梁的制作场地就布置在行吊的两跨之间。

先张法预应力梁台座设两条生产线，每条生产线10榀梁，即每阶段可同时施工20榀预应力预制梁。

2.4 台座

台座钢筋混凝土梁系结构主要由纵梁和横梁组成，其中纵梁是主要的承力构件，横梁为连接稳定构件，横梁共布置3排。纵横梁混凝土标号均为C25，纵梁基础底部高程为原始地面以下15cm，纵梁底部铺6cm厚混凝土垫层。

两根纵梁间的台面考虑为厚10cm的地坪，施工前，采用夯实机或人工对基础进行夯实，避免基础沉降，台面混凝土表面应找平，并抹面压光。

纵梁端头的钢绞线锚索张拉结构采用型钢组合截面，主要考虑满足抗弯、抗剪、扰度要求。

经计算后选取H360组合型钢，采用钢板组合焊接而成，并对两侧翼缘焊接加固。

经台座结构验算，纵梁受力N=7708.32kN>3100kN，安全系数K=2.29>1.7，满足轴心受压要求。

横梁变形值Wmax=1.52mm<4mm，横梁刚度满足要求。

2.5 预制件模板施工

底模直接采用5cm厚的底模砂浆按高程找平、抹面压光而成，然后在砂浆面层上涂刷脱模剂或铺设塑料薄膜布后直接使用。

侧模采用P6015的钢模板拼装而成。模板间采用扁钢或角钢配插销连接；侧模底部用调节螺栓调节和支撑，上口用架管配扣件锁口。模板接缝要求平顺，平整度满足设计要求。

当混凝土达到一定设计强度后，可拆除侧向模板，端模拆除待钢铰线放张后进行。

2.6 钢铰线布设

钢铰线下料长度按台座长度、千斤顶长度、预留长度、砂箱长度、锚垫板长度、锚具长度等数据确定。

根据规范要求，为了确保钢铰线完全干净且表面没有锈迹和蚀损斑以及其它杂质。需要对所有锚固段的钢铰线进行单根清洁，以除去油脂，油或者其它材料。用清洁溶剂油清除污染物，并用高压蒸汽清洁法进行补充。

待钢筋绑扎完毕后，按设计要求装入准备好的预应力钢铰线，从台座一端开始安装，穿束前各孔眼应统一编号，对号入座，防止穿错孔眼。根据设计要求，个别钢铰线须从梁端脱粘一定长度。对需要脱粘的钢铰线，放置预应力失效隔离套管,等钢铰线张拉完毕后方可定位失效套管,并用软塑胶布把套管口封死,以防止水泥浆进入套管内影响效果。

2.7 钢铰线张拉

2.7.1张拉前的准备

张拉前把张拉机具、测力装置及所需附属机具准备齐全，并严格率定和校验。对率定和校验过的机具妥善保管，以免影响精度，机具率定或校验证书必须经过验收合格后方可使用。张拉设备在张拉前必须配套标定，绘制出油表压力与千斤顶张拉力的关系曲线图，并将率定合格证书报工程师。张拉设备的标定间隔期不宜超过6个月，经拆卸检修的张拉设备或经常强烈撞击的压力表，都必须重新标定。

张拉前，先安装定位板，检查定位板的力筋孔位置和孔径大小是否符合设计要求，然后将定位板固定在横梁上。在检查钢铰线数量、位置、张拉设备和锚具后，进行张拉。

2.7.2 张拉程序

采用单根单端张拉，张拉时从梁中间向梁两边的顺序张拉，保证台座不承受过大的偏心力矩，确保张拉安全。

钢铰线的张拉程序为：0→初应力→σcon(持荷2min锚固)。

2.7.3 操作程序

2.7.3.1 初始张拉。施加10%的张拉力，将钢铰线拉直，锚固端和连接器处拉紧，在钢铰线上选定适当的位置刻画标记，作为测量延伸量的基点。初始张拉结束后,应仔细检查每根预应力钢铰线的位置,是否与设计位置相符,否则应重新调整。

2.7.3.2 正式张拉。初始张拉结束后,应对千斤顶锚固端、前后钢横梁作一次详细检查。若外观一切正常,则开始准备正式张拉。采用一端固定一端张拉的张拉方式，由中间向两侧对称进行。

2.7.3.3 持荷。钢铰线张拉完成后，持荷2min，以减少锚固后的应力损失。

2.7.3.4 锚固。当钢铰线的拉力至控制应力138kN时，测量、记录钢铰线的延伸量，并核对实测值与理论计算值，其误差应在±6%范围内，如不符合规定，则应找出原因及时处理。由于伸长值较大，需根据千斤顶行程的大小进行倒顶分级张拉。张拉满足要求后，锁定钢铰线，千斤顶回油至零。

2.8 混凝土施工

预制件混凝土在拌和楼集中拌制，采用混凝土罐车水平运输，行吊配吊罐浇筑，插入式振捣器振捣密实。

在浇筑混凝土时，注意使用振动棒振捣时应避免触及，在预制件浇筑过程中，应避免振捣器对模具、钢筋、预应力钢绞线造成损坏或偏移，防止发生受振滑移和断筋伤人事故，并不得触及内模。混凝土浇筑完成终凝后，及时在其显眼的表面和端头用油漆标识类别、浇筑日期等。

待预应力梁终凝后及时洒水养护，并覆盖保湿。前期采取不间断地洒水养护，后期根据情况间断洒水养护，养护时间10d～14d。混凝土强度达到设计强度的75%，且钢绞线放张后，倒运至堆放场存放。

2.9 释放张拉力

当混凝土达到设计强度的75%，即最小抗压强度达到35MPa后，在台座上放松受拉钢铰线，对预制梁施加预应力。

钢铰线放松的速度不宜太快，采用砂箱放松法，放松装置放置在非张拉段，张拉前将砂箱活塞全部拉出，箱内装满干砂，并对砂箱进行预压，让砂箱顶着横梁。张拉时箱内砂被压实，承受横梁反力。放松钢铰线时，打开砂箱口，让砂慢慢流出，活塞缩回，逐渐放松钢铰线。

2.10 拆模

当混凝土达到一定设计强度(一般为2.5MPa)后，开始拆除侧向模板，待钢铰线放张后拆除端模及底模。

2.11 表面处理

钢铰线放张完毕后，把预制梁吊出台座，将预制梁端头的钢铰线齐平切断。钢铰线切割顺序从台座两端开始，采用高速金钢砂切片机切割，暴露的钢铰线采用环氧树酯作防腐处理，最后存放到堆放场地待使用。

3 施工质量的控制

3.1 钢绞线张拉及放张控制

3.1.1 张拉。机具使用和张拉操作必须按操作规程进行，油压表读数、伸长值、回缩值量都要准确。分级张拉升压要平稳、均匀，随时分析和处理升压异常情况。

3.1.2 放张防腐。放张钢丝线速度不宜太快，放张钢绞线后应剪与板齐平，暴露部分应采用环氧树脂防腐。

3.2 混凝土浇筑控制

预应力梁模板应与图纸上规定的形状、线条、尺寸一致，并应满足尺寸公差的要求。总体长度的变化范围应不超过规定的5mm，总横截面尺寸的变化应不超过规定的3mm，在预应力转移后的24h弧高的最大偏移值应不超过每1mm/m的范围。预应力钢条安装的最大允许变量容差是±5mm。

当混凝土强度达到要求时，预应力梁才能从预制地点倒运至堆放地点。在运输预应力梁时，应平直放置；当预应力梁分层堆放时，层间考虑采用仿木隔离，每个构件至多放置两个垫子。

4 结论

4.1 台座在先张法构件生产中是主要的承力构件，必须具有足够的承载能力、刚度和稳定性，以免因台座的变形、倾覆和滑移而引起预应力的损失，以确保先张法生产构件的质量。

4.2 模板在进场时应检查平整度，安装完成后检查模内尺寸、相邻模板高差以及顺直度，接缝是否密实，支撑是否稳固。在使用过程中，对达不到要求的模板，应及时更换，不留质量隐患。

4.3 严格按照张拉程序及张拉应力进行施工及检查。张拉时将实际伸长量与理论伸长量对比，如果偏差值超过规定范围，应立即查明原因，及时更改。张拉时还应注意其持荷时间，如发现伸长量不符合要求，应立即暂停施工，待查明原因并提出切实可行的处理措施后，方可继续施工。张拉完成后，检查滑丝及断丝情况是否符合规范要求。

4.4 混凝土拌和前检查配合比(施工配合比)。浇筑过程中应经常检查混凝土的和易性，混凝土应对称放料及振捣，定时检查芯模固定情况，防止出现芯模位移，浇筑完成后应及时养护。当混凝土达到设计规定的放松强度后，可对预应力钢铰线进行放张，放张完成后及时观察梁体是否有损伤，反拱度是否正常。

4.5 预应力筋张拉应根据设计要求，采用合适的张拉方法、张拉顺序和张拉程序进行，并应有可靠的保证质量措施和安全技术措施。预应力筋张拉后用锚固夹具将顶力筋直接锚固于横梁上。锚固夹具可以重复使用，要求工作可靠、加工方便、成本低或多次周转使用。

4.6 预应力筋放张过程是预应力的传递过程，是先张法构件能否获得良好质量的一个重要环节，应根据放张要求，确定合宜的放张顺序、放张方法及相应的技术措施。

4.7 完成所有工序并经检查合格的梁，在吊运过程中应注意吊点的设置和垫梁的位置，不能改变梁的受力方向，并不得倒置。

〔1〕先张法预应力钢绞线的张拉与放张.港工技术，2002，(2).

〔2〕先张法预应力混凝土空心板预制方法.华 章，2010.(15).

李 焱(1970-)，男，成都人，工程师，主要从事水利水电地基与基础工程施工管理工作。

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