东干渠山水沟渡槽翻建工程后张法预应力张拉技术简述

　　[摘要]：宁夏水利厅东干渠山水沟渡槽翻建工程于2008年9月开工建设，2009年4月完工。渡槽槽身采用预应力结构，侧墙预制成型并达到设计强度的75%后，进行纵向张拉，本文主要简述后张法预应力施工过程。

　　[关键词]：山水沟渡槽,后张法,张拉技术

　　一、 工程概况

　　东干渠山水沟渡槽在2008年翻建前为10跨跨径12.5m的非预应力渡槽，总长125m，在2008年9月至2009年4月进行了拆除重建，翻建后的渡槽为预应力结构，单跨跨径25m，共5跨，是目前宁夏水利工程中单跨跨径最大的预应力渡槽。渡槽为纵横双向预应力槽壳，其设计为两侧墙采用预制构件，混凝土强度达到设计强度的75%以上后进行纵向张拉，再将侧墙进行吊装组合进行槽底混凝土浇筑，待槽底混凝土达到设计强度的75%后进行底部肋梁横向张拉。其中，侧墙纵向预应力筋为φj15.2的钢绞线，共设6束，每束钢绞线从上到下依次为2根、9根、9根、9根、6根、6根，顶部及底部2束为直线型，且底部2束并行平放，其余3束为弧线型。底部肋梁预应力精轧螺纹钢直径为φ32mm，PSB1080级，每节槽底共设计布置11根。

　　二、后张法预应力施工

　　1、钢铰线下料

　　钢绞线的下料长度等于孔道净长加两端的预留长度。预留长度要考虑锚板及千斤顶工作所需长度。钢绞线的切割采用砂轮切割机,以保证切口平整,丝头不散,不能用电焊或气焊切割,以免损伤钢绞线或影响钢绞线的力学性能。

　　设计图纸中所给的预应力钢束长度为平均长度，下料前要按不同部位对每束钢铰线进行准确计算，并进行单根试下料穿束对计算长度进行复核，按计算长度加工作长度进行下料，确保钢束长度满足要求。钢铰线下料要考虑张拉工作长度，按使用的千斤顶不同，工作长度也不相同。25吨千斤顶为前端锁定，工作长度不小于20cm即可，250吨以上千斤顶为后端锁定，工作长度为70cm。

　　钢铰线下料在工作平台上进行，平台用旧模板或方木铺设，长度和宽度满足钢铰线通长和编束需要。每束钢绞线为一组集中下料后对钢束整理扎束，每隔3m左右用扎丝捆绑，丝头向内。钢束前用塑料布包裹成圆头，并在钢束前端中心绑入一段焊有牵引环的钢铰线以便穿束。编束完成后进行挂牌标示，注明钢束的具体使用位置待用。

　　2、波纹管安装

　　预应力钢束的预留孔道采用金属波纹管成孔, 波纹管直径按设计选用金属波纹管。波纹管连接采用大一号的波纹管作为接头管,接头管长40cm,每端套进主波纹管20cm,管两端用胶带纸密封,防止接缝处漏浆。波纹管的端部伸进锚垫板喇叭口内10cm,接头处用胶带密封。波纹管安装按设计坐标进行预应力波纹管道安装，按钢束坐标焊制管道“井”字型定位钢筋,定位钢筋的位置按设计坐标严格控制和检查,确保管道位置准确,为了保证预应力管道的准确定位,可适当增加定位筋。预应力波纹管的安装和腹板钢筋绑扎同时穿插进行。波纹管的安装按照由上至下，由外至内的顺序进行，随安装随固定，焊固定钢筋时要对波纹管进行保护避免烧伤。构造钢筋同波纹管相扰时,构造钢筋挪位相让，但不得随意截断构造钢筋。波纹管安装完成后进行仔细检查，若发现有孔洞使用宽胶带密封。

　　为确保压浆效果，首件箱梁的波纹管安装时在管道波峰处安放排气管作为备用。在波纹管上钻一直径2cm的小孔，用塑料管将排气孔向上引出箱梁顶板20cm。塑料管和波纹管的连接使用扎丝捆绑，并用胶带密封。采用真空压浆方法如果压浆效果良好，后续施工中可不在波峰处安放排气管。

　　3、钢铰线穿束

　　钢束穿束时先将一根长钢绞线的一端用人工穿过预应力孔道，连接在卷扬机上,开动卷扬机慢速牵引钢束穿过孔道。在孔道两端设置滑轮或采取其它定位措施，确保穿束时钢束在孔道端头和孔道同心。穿束工作完成后,对波纹管道的位置和外观进行全面检查,发生变位时重新调整加固，有孔洞时用胶带密封防止漏浆。

　　安装螺旋筋和锚垫板，锚垫板处的端头模板用3mm厚的钢板按锚端构造尺寸和角度制作并和锚垫板用螺丝连接在一起，使锚垫板上的注浆孔向上，并安装端头模板。锚垫板和波纹管连接处的空隙使用棉纱或编制袋填塞严密，防止混凝土浇注时灰浆进入。端头模板安装时注意预留张拉端工作平台,保证锚垫板与钢绞线垂直,并满足千斤顶的使用空间。一端张拉的钢束，要在锚固端使用直径3cm的国标钢管预留压浆通气管道以便进行压浆工作。预应力孔道、钢束、锚垫板、排气管及钢筋模板等全部安装完成后，先进行自检，填写相关资料并报验合格后，才能浇注混凝土。

　　侧墙混凝土浇注时使用插入式振捣棒分层振捣密实,振捣过程中严禁直接振捣或碰撞波纹管,以防波纹管破裂漏浆或变形。混凝土浇注过程中每间隔1小时左右要采用人工配合2吨倒链对塑料管进行抽拔活动，防止波纹管破裂漏浆抱死塑料管。要特别注意梁端混凝土的密实度，防止锚下混凝土空洞引发张拉事故。

　　4、钢束长度、伸长量计算

　　对每根钢束按不同部位进行细化计算，首先精确计算每根钢束的长度，然后采用钢束计算长度进行伸长量的计算。

　　钢束长度计算时考虑钢束竖弯、纵坡引起的长度增量，钢束平弯只在钢束端头局部布置，引起的长度增量很小，计算时不予考虑。伸长量计算时钢束长度采用预应力孔道的净长。

　　伸长量的计算采用精确计算法，曲线束按弯起角度的不同进行分段，将各段的计算伸长量相加后作为整根钢束的总伸长量。

　　伸长量计算时采用钢绞线标准强度，弹模按钢绞线出厂实测值E，单根钢铰线净截面积A=140mm2，单根钢铰线张拉力N，锚下控制应力为δk;孔道影响系数K=0.0015,孔道摩擦系数μ=0.225。

　　为便于施工控制，每根钢束的计算长度和计算伸长量分别进行列表计算，报批后采用。

　　5、预应力钢束张拉

　　按渡槽和交通桥预应力钢束的设计根数待梁体砼强度达到设计强度的90%后就可以进行张拉作业。张拉时的混凝土强度以最后浇注部位取样试件混凝土强度为准，张拉强度试件不少于2组。

　　单根钢束钢铰线使用250吨千斤顶张拉，扁锚钢束张拉使用25吨千斤顶逐根进行。张拉应力控制数据按千斤顶和压力表配套检验的回归方程列表计算以便于现场施工控制。

　　渡槽侧墙纵向预应力钢束张拉顺序为：先张拉联内纵向束，纵向束从中心向两侧依次对称张拉,同一断面纵向预应力束对应侧墙中心线对称张拉，两端张拉时使用4套张拉机具同时进行张拉，一端张拉时可使用2套张拉机具同时张拉2束。

　　预应力钢束张拉采用控制应力和伸长值(应变)双控制法,互相校核,每组钢束严格按设计给定的张拉顺序和单侧或双侧张拉的要求对称、均衡进行。对张拉全过程进行监控,确保有效应力达到设计的应力值。张拉过程中做好张拉记录,实际伸长值与理论伸长值之差大于6%时,立即停止张拉,查明原因并采取措施调整后再继续张拉,发生滑丝或断丝超过规范要求时,进行更换后重新张拉。预应力钢束张拉程序如下：

　　0→15%δk(初应力,开始测伸长量) →60%→100%δk(核对伸长量满足要求)，持荷2分钟→锚固。在张拉至100%δk时若实测伸长量小于计算伸长量，则进行超张拉最大至103%δk并满足伸长量要求后锚固，若超张拉后实测伸长量仍不能满足要求，则立即停止张拉,查明原因并采取措施调整后再继续张拉。

　　伸长量的测量从15%δk(初应力)开始，0→初应力部分的伸长量采用计算伸长量，将初应力前的计算伸长量和初应力后的实测伸长量相加后作为整根钢束的张拉伸长量。伸长量的测量使用不短于千斤顶最大行程的钢板尺，要求钢板尺长度为30cm。

　　预应力钢束张拉完成后测量夹片回缩量,检查是否有断丝,滑丝现象。张拉过程中发生滑丝断丝现象，若断丝总数未超过每孔一根钢丝，且同一截面断丝总数未超过该截面钢丝数的1%，则视为允许。

　　6、压浆

　　孔道压浆的主要目的是防止预应力筋的腐蚀，并为预应力筋与结构混凝土之间提供有效的粘结使之形成整体，为此，孔道压浆必须饱满、密实，并满足强度要求。压浆采用真空辅助压浆法进行。

　　灌浆前应先确认孔道内有否积水和杂物，如有积水和杂物应用高压空气进行清除;压浆采用压力灌浆泵压浆至管道内排除空气的方法进行灌浆，第一次压浆压力达到0.2MP，并且孔道另一端出浆，将灌浆孔用木塞堵住，停止20-30S后，加压至0.5MP，后停止。

　　压浆过程中及压降后48 h内，采取保温措施，使结构砼的温度不得低于5℃，灌浆后至少有5天保持5℃以上，。灌浆时采用加温水使水泥浆温度保持在10-20℃。

　　7、封锚：压浆完毕后，对锚具的封堵要认真细致，张拉压浆施工完成后，切除多余的外露钢绞线，钢绞线的外露长度要求小于25mm。然后封堵锚头，要用不收缩的高强度水泥砂浆将锚板及夹片、 外露钢绞线全部包裹起来，水泥砂浆包裹层的厚度要求大于15mm。并将水泥槽砼凿毛，浇筑同等级二期砼封锚。

　　三、结语

　　东干渠山水沟渡槽侧墙共计10片，整个纵向张拉共用了5天时间，无断丝现象，全部达到合格标准。东干渠山水沟渡槽后张法张拉技术的运用，为宁夏水利工程大跨度预应力结构施工积累了经验.

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