渡槽槽身预应力张拉施工研究

2020-05-07何亮

黑龙江水利科技 2020年2期

何亮

(中国葛洲坝集团第一工程有限公司，湖北宜昌 443000)

1 工程概况

湖北省孟楼镇修建的工程孟楼渡槽，其总长度为4.99km，具体桩号为20+200-25+190，共有三部分组成，分别是进口段、槽身段以及出口段。而槽身的总长为4.92km，共计164跨且每跨长度为30m。另外每个单槽的横断面大小为：槽内轮廓宽6.5m×高5.0m，空槽的重量约为1200t。本工程的槽身结构采用的是三面环向预应力，在竖向的预应力张拉使用Φps32预应力混凝土用螺纹钢筋且压强达到l080MPa，而纵向预应力和横向预应力使用高强度低松弛钢绞线且压强达到l860MPa。槽身预应力施工使用后张法，而槽身的纵向预应力筋在槽身的两端进行张拉，横向与竖向则只在槽身一端进行张拉。

2 预应力的施工流程和要求

2.1 预应力的施工工艺

预应力的工艺流程如图1所示：

2.2 预应力筋的布置和张拉的要求

2.2.1 预应力布置分析

本次渡槽设计的纵向预应力与横向预应力均使用Φs15.2mm有黏结的钢绞线且压强要求为1860MPa，而在竖向的预应力张拉使用Φps32预应力混凝土用螺纹钢筋且压强达到l080MPa，平均外径32mm。渡槽槽身的纵向钢绞线设计为每跨32孔，其中有8个孔为扁锚，槽身的横向钢绞线为39个孔，而竖向的预应力钢筋Φs32mm则设计为146个孔。

图1 预应力施工的工艺流程图

2.2.2 渡槽预应力张拉的控制应力值

张拉时要求控制应力为：钢绞线锚下是1298N/mm2，，超张拉是1341.1N/mm2,保持5分钟的持荷后开始进行锚固。在张拉端的钢绞线，每一根的张拉控制力是186.64kN。

控制槽身竖向的预应力钢筋，其控制张拉的应力值是787.4N/mm2，超张拉是819.6N/mm2，保持5分钟的持荷后开始进行锚固。Φps32钢筋的每一根张拉控制力是661.3kN。

纵向和横向以及竖向的预应力使用张拉力和伸长量进行双控，并以张拉力为主要控制。另外，延伸量可以和计算的结果相关±6%以内，而计算钢束的伸长量时，μ和κ的参考为0.15和0.0015。

3 渡槽槽身的预应力施工

3.1 波纹管安放与和孔道预留

预应力张拉的钢绞线预留孔需要和钢筋施工同时开始。当底网和侧向的钢筋绑扎结束之后安放波纹管。在安放的过程中，在模板上标出依据图纸的孔道坐标断面和矢高的控制点，另外需要注意对坐标尺寸的测量控制，允许最小偏差值≤5mm。然后开始预应力管道的定位，使用定位筋将其所有控制点找出并定位，最后安装预应力的管道，另外要将定位筋和分布筋及时的焊接，把定位筋与井字架进行焊接，并将波纹管进行有效的固定。波纹管在安装施工中要使用专用的接头，然后在接头的位置使用密封性较好的胶带进行密封，并要求接头部位密封严实，不能出现漏浆的现象[1-3]。

3.2 钢绞线的施工

3.2.1 钢绞线下料和编号

钢绞线在切割前，将施工场地清理干净，要求现场没有泥浆和油污等污染，在钢绞线的下方面布轩彩条布，由此防止钢铰线生锈，运用无齿锯对钢绞线进行加式切割，严禁使用弧焊进行加工，在长度的误差方面，误差必须保持±50mm。当钢绞线加工结束后把打磨两端的毛刺。在下料时为保证钢绞线不会弹出而造成影响，所以需要用钢筋加工防护笼，然后在切割加工时把钢绞线安放在防护笼中，当使用时只需要在盘卷中将其拽出[4]。

切割钢铰线需要在加工间进行操作。钢绞线的切割长度主要是根据设计图纸的尺寸，以及锚具和张拉时使用的设备性能要求进行确定。另外注意，一定要保护好钢绞线。在正式的加工之前，严格按照标准对钢绞线进行抽检，如不达标准则绝不能使用。切割的长度依据以下公式计算得出：

端头锚：

L=s+h

(1)

对穿锚：

L=s+2h

(2)

式中：L为钢绞线的下料长;s为管道实际长度；h为在锚垫板之外需要使用钢绞线的总长。

渡槽槽身的预应力筋，其长度是经过专业人员进行计算并由负责人进行审核验证，然后才由施工人员进行配料。另外，钢绞线的每束孔位和长度存在很大的不同，所以必须事先将其进行编号并将长度进行标记，最后制定钢绞线的列表交于施工人员进行切割并编号，并在钢绞的两端悬挂标牌。

下料前把外包装清除，然后将钢绞线的一端拉出并放置到时调直台上予以拉出，根据尺寸列表进行画线与下料，要注意牵引时，一次牵拉1根。

切割完成的钢绞线，根据其大小、长度、型号进行相应的编号。另外在存放时将其进行分开放置，并根据孔道的使用型号分别进行标记，由此避免用错。另外钢绞线存放时一定要做防雨的措施，避免下雨导致其生锈[5]。

为了保证在预应力张拉中将钢绞线的顺序弄乱而对钢绞线进行编号与标记，具体的编号依据顺水流的方向进行逐一标记，把渡槽的槽身分成左侧和右侧。纵向的编号与张拉采取左右对称的方法进行标记，上游和下游以上、下进行编号；横向则分成底板和端横肋以及中横肋锚束，采取上游到下游的编号顺序并标记，上游和下游进行对称张拉；竖向则依顺水流的方向进行编号并且左右对称，上游戏和下游以及左右进行对称张拉。

3.2.2 钢绞线的穿束

在钢绞线进行穿束之前应做好波纹管的下料和连接安装，并确保波纹管道通畅无阻。依据渡槽的实际现状决定采取单根穿束的工艺进行施工，纵向的钢绞线穿束则由上游往下游的方向进行，而横向钢绞线的穿束则由左往右进行。

3.3 槽身安装锚具

将预应力张拉使用的锚具固定在底板或者侧面的钢筋上，而张拉端的锚具则采取事先进行预埋的方式，通过钢筋骨架和预埋盒将波纹管的端部垫板进行顶紧。

槽身纵向和横向的预应力钢绞线则在与其相邻的钢筋上焊接并固定端锚具，而张拉端的锚具则采取事先进行预埋的方式，在安装过程中一定要确保固定的位置完全准确。当槽身的所有预应力张拉结束以及孔道灌浆完成，在进行后期混凝土浇筑时将其和周围的混凝土予以抹平，确保锚具完全覆盖在混凝土中[6-7]。

3.4 槽身的灌浆孔和排气管的施工

针对槽身两端均需要张拉的孔道不需要安装排气孔，而进行一端固定和张拉的孔道则需要安装排气孔，排气孔安装在固定端，另外要注意将排气管露出混凝土表面一段距离。槽身的竖向预应力张拉必须在固定端和张拉端均安装排气管。当混凝土的整体浇筑结束并凝固后，及时安排施工人员对孔道进行及时的清理，或者是把孔道中的预应力筋做来回抽动，以此确保预应力孔道以及灌浆孔不会出现堵塞的情况。最后对预应力的孔道进行检验，当达到标准时将预应力的孔口做密封保护。

3.5 槽身预应力的张拉

3.5.1 开始张拉的条件

槽体混凝土凝固强度符合相应的标准时才能开始预应力的初张拉。并且要求张拉的数量和部位以及张拉值满足设计图纸的技术标准和要求。当完成初张拉后利用吊架将其移出。

在正式进行张拉前开展三控，即控制混凝土强度和龄期以及弹性模量；当梁体的混凝土强度和弹性的模量符合标准时才能张拉。要求混凝土的龄期≥10d。在张拉过种中开展三控，即控制张拉的应力和应变以及时间；在张拉中主要以传感器的数值为主并依据钢绞线的伸长值进行检验核对，在1.03σcon张拉控制应力下进行持续荷载10min。

3.5.2 张拉施工的程序

当槽身混凝土的强度凝固达到设计标准的80%以上时才能进行预应力的张拉施工。预应力的张拉可以分为初张拉与终张拉，即是张拉的分期；为确保槽身移动时其主体结构的安全性，以及降低槽身占用制槽台的时间，因此预应力的初张拉在制槽台进行，然后将端模拆除、内模脱离，纵向预应力的钢绞线进行张拉60%σcon，由此确保槽身可以承载自重，之后将侧模板予以拆除，张拉横向预应力的绞线和坚向螺纹的钢筋达到满张，并转移至槽台座。当槽身的混凝土强度完全达标和弹性模量符合标准以及龄期>10d市时，开始将余下的纵向预应力的钢绞线进行张拉。

槽身预应力的张拉顺序按照纵向、横向、竖向进行分步的循环张拉，钢束张拉按同步、对称、分级加载、同时张拉的原则。从两端向中间对称张拉,每次张拉2根及以上钢束。首先纵向张拉,由两边梁到底板,由顶至底。其次横向张拉,每个横肋及底板的3个孔道为一组,同时张拉,由两端向中间推进。具体的槽身张拉顺序见表1。在对每级张拉进行荷载时应当持续荷载5min，并将张拉后的伸长值进行纤细的记录，另外每步都依据标准对伸长值进行检验。当锁定后对钢绞线的长度进行测量，要求回缩量不能>5mm。