无粘结预应力钢绞线在圆形二沉池中的应用

黄坚+赵曙光

摘 要：无粘结预应力技术解决了大跨度和超长混凝土结构在荷载、温度或收缩等效应下产生的裂缝，通过对无粘结预应力钢绞线张拉的施工工艺介绍，清楚了无粘结预应力技术防止结构混凝土裂缝的机理和应用效果。

关键词：无粘结；预应力钢绞线；施工工艺

无粘结预应力钢绞线是在钢绞线外包裹一层高密度聚乙烯塑料管，该塑料管与钢筋之间采用防锈、防腐润滑油脂涂层。在张拉过程中钢绞线与其在混凝土构件中的预留孔道之间没有粘结力，预应力钢绞线的拉力永远只能通过锚具和变向装置传递给混凝土。无粘结预应力技术解决了大跨度和超长混凝土结构在荷载、温度或收缩等效应下产生的裂缝，能提高结构的性能，降低工程造价。

青海省格尔木工业园区污水处理厂设计有二座二沉池，池体为圆形无粘结预应力混凝土结构，池内径48.0米，高5.60m，池壁厚为350mm，预应力筋每圈由3段长度为51.8m的预应力钢铰线组成，分别锚固在沿圆周间隔60°布置的6个锚固肋上。每段预应力筋间隔锚固于相隔120°布置的2个锚固肋上。预应力筋在圆形水池池壁内沿其高度共铺设25周，采用φs15.2（1×7）低松弛预应力钢绞线，每个锚固端设10mm厚垫板。

无粘结预应力筋采用TTM全封闭型锚具，采用YCN-25油压千斤顶6套进行张拉，以下对预应力张拉的施工工艺进行说明。

1 施工准备

根据本预应力施工特点，确定合理的施工方案，做好技术交底工作。预应力钢绞线进场后要成批验收，按规定取样送试，经试验合格后方可使用。钢绞线必须是通长的，每段的中间严禁有接头。无粘结钢绞线护套轻微破损者应外报防水塑料胶带修补。因为预应力中采用高强低松弛钢绞线，对锚具的要求高，本工程设计采用TTM全封闭型锚具。按照规范要求：锚具效率系数ηA≥0.95，试件破断时的总应变εu≥2.0%。其质量应符合国家现行标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（JGJ85-2010）的规定。锚具按有关规定进场验收。

人员、机具准备：张拉操作6人，记录3人。采用YCN-25油压千斤顶6套。

2 施工工艺

工艺流程：池壁非预应力钢筋绑扎→按预应力布筋标高焊接支架→铺设无粘结预应力筋并绑扎→检查、调整及固定预应力筋→锚固槽埋件安装固定→支设模板、浇筑砼、养护→强度达到100%后预应力张拉→锚具密封→锚固槽封堵。

预应力钢筋运至现场后，要及时检查规格、尺寸和数量，并逐根检查其端部配件无误后，方可分类堆放。预应力钢绞线绑扎顺序：首先根据位置和间距的要求绑扎预应力的定位钢筋，然后由下向上绑扎水平环向钢绞线。钢绞线绑扎时，将钢绞线的两端要扎紧并裹塑胶布。采用单束多次穿入的方法，穿钢绞线时需多人协作，每道从定位钢筋上穿过。其绑扎方法与普通池体的水平钢筋相同，钢绞线安装前要根据图纸要求，每一圈的张拉端在不同位置的锚固槽位置，预应力钢绞线伸出锚固槽的长度应满足张拉要求。

钢绞线铺放、安装完毕后，单独填写隐蔽工程验收记录，及时报请监理进行隐蔽工程验收，确认钢绞线安装质量合格后，方可浇筑混凝土。混凝土浇筑时，避免碰撞钢绞线、定位钢筋以及端部预埋部件，防止钢绞线位置发生变化。池壁混凝土必须振捣密实。

混凝土浇筑完毕对混凝土进行保湿养护。可在池壁侧面满挂旧毡布，墙顶部布置一圈滴水管，确保养护期保持表面湿润状态。

张拉前要对同条件混凝土试块进行抗压强度试验，当混凝土的试块抗压强度达到设计要求强度的100%后，方可进行预应力钢绞线的张拉。张拉前混凝土要保持湿润，并要清理干净承压板板面，并检查承压板下面的混凝土质量，如有局部缺陷，要预先处理。

对千斤顶、液压机进行试验，检测其运行状态是否正常，安装千斤顶支撑架，并检查张拉所用的工具如扳手、锤子、卡具等是否准备齐全。锚具系统安装：环状钢绞线末端的要与锚具的承压板相垂直。

根据设计要求，预应力张拉控制应力1395N/mm2，实际张拉时进行3%的超张拉，正式张拉开始前，先进行试张拉，用以检测张拉机械、设备的情况；测试预应力筋的摩擦阻力；检测预应力筋的应力变形是否符合要求。

预应力钢筋张拉采用二端张拉，由下向上隔圈依次张拉，每圆周有三道钢绞线，每端配有2套张拉设备要同时张拉。

预应力筋张拉施工流程：量测预应力筋初始长度→安装锚具→装千斤顶→张拉至应力1.03σcon持荷约2分钟→锁定锚具→量测预应力筋最终长度→计算张拉伸长值。

安装时对水平环状预应力筋应使张拉力的作用线与钢绞线中心线末端的切线重合。张拉方式采用分级张拉，第一级张拉至设计张拉力的10%，第二级张拉至设计张拉力。圆周处六个张拉端的千斤顶要同步给压，超张拉达到设计要求后，稳压2分钟不降压，可以进行回油退顶，预应力筋锚具自动锚固，张拉锚固后及时对锚具进行全封闭防腐处理，裸露的钢绞线采用塑料护套进行包裹。

封端砼浇筑：首先将锚固槽砼接触面进行凿毛处理，将浮尘、杂物清理干净，然后安裝模板，浇水湿润，采用C45细石膨胀砼封堵锚固槽。

张拉时密切观察压力表读数用以控制张拉力。张拉时采用双控制，张拉过程中以应力控制为主，伸长值进行校核，如果实际伸长值大于计算值的10%或小于计算值的5%，要暂停张拉，查明原因，采取措施予以调整后再继续张拉。预应力筋张拉过程中，认真填写无粘结预应力张拉记录表，记录好各项数据。

张拉设计参数：张拉控制力ócom=1395N/mm2，单根预应力钢绞线截面积为140mm2，每束筋的张拉力：N=1395×140=195.3KN，单根预应力钢绞线超张拉时的控制张拉力为：1.03p=201.2kN。

伸长值的计算：△L=Fj*Lt/{Ap*Ep*[1-（KLt+Uθ）÷2]}=430 mm。单端伸长值为215mm。其中Lt—无粘结预应力筋的长度（m）48.7*3.1416/3=50.86

预应力筋的张拉力Fj=195.3kN；预应力筋的截面面积Ap=140mm2；弹性模量Ep=1.95*105N/mm2；预应力筋的摩擦系数K=0.004，U=0.1；张拉端至计算截面曲线部分切线夹角的总和Θ=1.04。

3 施工中的注意事项

预应力筋运输时采用成盘运输，应轻装轻卸，严禁摔掷及锋利物品损坏预应力筋表面。吊具用不得采用钢丝绳，应采用吊装带，避免装卸时破坏预应力筋塑料套管。当有轻微破坏时，应及时用防水胶带缠绕预应力筋外皮破损处。预应力筋下料长度应经计算确定。计算时应考虑结构的圆弧长度、锚夹具厚度、千斤顶长度、冷拉伸长值、弹性回缩值、张拉伸长值和外露长度等因素。首次使用应经试验，符合要求后方可成批下料。预应力筋下料切断后，端头应齐整。预应力筋应采用砂轮锯切断，不得采用电弧或气焊切断，从预应力筋开始铺设直到混凝土浇筑，避免在预应力筋周围使用电焊，以防预应力筋通电造成强度降低。钢绞线下料后不得散头，下料场地应平整、洁净。锚具的承压面应与预应力筋垂直。

4 结语

本工程二沉池通过采用无粘结预应力技术，有效防止了超长结构砼裂缝的出现。通过二沉池满水试验、半年的试运转以来，未发现渗水现象，可以说明无粘结预应力技术在圆形水池的抗裂效果十分明显，同时能降低工程造价。

参考文献

[1] 建筑施工手册编写组.建筑施工手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.

[2] JGJ92-2004.无粘结预应力混凝土结构技术规程[S].2004.

[3] CECS180：2005.建筑工程预应力施工规程[S].2005.