淺談無粘結預應力管加工工藝

楊曉娟

預應力混凝土結構構件一般是通過張拉預應力筋的回彈擠壓，使混凝土截面受到一定量值與分布的內壓力，以局部或全部抵消使用荷載應力，在被張拉的預應力筋中存在預拉應力。因此，預應力是為改善結構構件的裂縫和變形性能，在使用前預先施加的永久性內應力，且鋼材中的拉應力與混凝土中的壓應力組成一個自平衡系統。開發和推廣預應力混凝土技術是改善結構使用功能，節約鋼材和能源，提高綜合經濟效益的重要措施。

1 工程簡介

河曲電廠一期干貯灰場，排洪管采用高覆土無粘結預應力鋼筋混凝土管，管徑1 600mm，壁厚300mm，單根長度2 500mm，覆土80m，管線長585m;管體混凝土C40，預應力筋采用鋼絞線，內外環筋采用Ⅱ級φ14;單根重量5 780 kg。

2 施工準備

2.1 模板選擇

根據預制管截面形式定制專用模具，分為內模、外模(分為兩塊)、底盤。外模根據張拉位置留出張拉孔。

2.2 場地布置

布置 63 t/42m龍門吊作為場地運輸吊裝工具，并在該區域布置養護池兩個、小攪拌機一臺、1 t蒸汽鍋爐一臺、鋼筋加工場地一個，并將水源、電源引至施工區域。

2.3 確定混凝土配比

預制管混凝土強度為C40，該工藝采用塑性混凝土，改善混凝土和易性，容易保證混凝土的質量，因此混凝土坍落度控制為50mm～70mm，配比由試驗室經過試配確定，如表1所示。

表1 混凝土配比表

其中水泥采用 42.5普通硅酸鹽水泥、外加劑采用黃河外加劑廠NUF-3A早強劑。

3 主要施工方法

3.1 鋼筋骨架制作

將非預應力鋼筋、環向鋼筋(焊接為環形)、縱向鋼筋綁扎(或焊接)成為骨架，然后將預應力鋼筋纏繞在骨架上，并用綁絲將預應力鋼筋與骨架固定。

3.2 模板支設

按底模、內模、鋼筋骨架、外模的順序吊裝就位，并將鋼絞線(無粘結預應力筋)從預留的錐形孔中留出。緊固模板前將保護層墊好。

3.3 墊板及埋件安裝

外模固定后，用定位墊板和錐形板將鋼絞線(無粘結預應力筋)端部固定。為便于運輸和吊裝在結構 2/3高度上對稱安裝4M 24(L=180，材質20號鋼)暗榫，并將暗榫與周圍鋼筋焊接錨固。

3.4 混凝土澆筑

根據配合比進行攪拌，入模采用吊運料斗和圓行分料器進行澆筑，振搗采用插入式振搗棒振搗。澆筑中應注意在澆筑混凝土中不準碰撞踩踏無粘結預應力筋、支撐架及端部預埋件，確保無粘結筋的束形和錨具位置的準確。

3.5 養護

混凝土澆筑振搗結束后，將養護罩罩好，在 1h后打開蒸汽管道，逐漸升溫，升溫速度控制在35℃/h～40℃/h，將養護池內溫度控制在 70℃±5℃。養護時注意定時將集水坑內的集水抽出。

3.6 張拉

張拉工具采用液壓千斤頂，所用張拉設備包括油泵和千斤頂應半年校驗一次，并按使用應力值分點校正。

3.6.1 張拉制度

1)張拉時混凝土的強度值應符合設計要求即達到 100%(當設計無規定時，混凝土立方體壓強度不宜低于混凝土強度設計標準值的 75%)。2)張拉端的設置。本工程為每根鋼絞線環繞三周曲線受力，采用兩側張拉。預應力筋采用兩端同時張拉時，為減少預應力損失，張拉完畢，宜先在一端錨固，再在另一端補足張拉后進行錨固。3)張拉程序。本工程設計張拉控制應力值σcon為預應力筋標準抗拉強度的75%。張拉方法采用一次超張拉，即 0→10%σcon，或二次張拉，0→100%σcon現放松到 0，將墊板緊壓后再第二次張拉0→100%σcon(σcon為設計張拉控制應力)。4)張拉時千斤頂的張拉作用線應與預應力筋的軸線重合一致，對曲線預應力筋，應使張拉力作用線與孔道中心線末端的切線重合。5)張拉中，要嚴防鋼絲發生滑脫或拉斷，滑脫或斷裂的根數，不應超過結構同一截面鋼絲總根數的2%，最多只允許 1根，對于多跨雙向連續板，其同一截面應按每跨計算。6)張拉的順序應符合設計要求，如設計無規定時，可采用分批、分階段對稱張拉。根據鋪放順序，先鋪放的先張拉，后鋪放的后張拉。

3.6.2 張拉

1)當用夾片錨具時將工作錨的錨環穿入鋼絞線束，鋼絞線自然狀態插入夾片，用小錘輕輕將夾片打入錨環內。

2)設備安裝:將張拉桿擰入錨杯內，安裝千斤頂，鎖緊張拉桿螺母(必須滿扣)。千斤頂安裝位置應與無粘結筋在同一軸線上，并與承壓板保持垂直。如達不到要求，可用墊板墊在支承架的端面上進行調整。

3)張拉:接通油泵、加壓。當油壓表達到5 MPa時，停止加壓，調整油缸位置后，繼續加壓，直至達到所需張拉值，關掉油泵電源，停止給油加壓。然后將錨杯外扣清刷干凈，擰上螺母，再次接通油泵，補拉到張拉力值，擰緊螺母。采用電動油泵加壓時，要控制給油速度，一般達到控制油壓的給油時間不能低于0.5m in。

4)張拉過程中，當個別鋼絲發生斷裂時，可相應降低張拉值。但斷裂數量不應超過同一截面預應力筋總數的 2%。

3.6.3 測量記錄

為了校核預應力值，在張拉過程中，應分級隨機記錄無粘結筋的伸長值。通常每級取油壓表讀數以 10MPa的倍數為宜。

開始張拉時，無粘結筋在塑料套管內是自由放置的，要用一定張拉力使之收緊，這樣就難以測出張拉的開始點，即無粘結筋拉應力的零點，這一點在理論上是測量筋的伸長值的標記。

零點的確定方法是:將千斤頂加壓到10MPa，在千斤頂上記下標記，作為測量無粘結筋伸長值的起始點，然后逐步增加壓力至20MPa，直至達到要求的最后壓力值，并分組記錄每級加壓后筋的伸長值。

當實測伸長值與設計伸長值相差10%以上時，應進行分析研究。

實測伸長值大于設計伸長值 10%以上時，應停止張拉，檢查計量儀表是否有誤，必要時，應重新校核及標定。

實測伸長值小于設計伸長值 10%以上時，找出原因后可以繼續加壓或將無粘結筋放松，進行第二次張拉，但張拉應力均不能超過無粘結筋標準抗拉強度的 75%。

3.6.4 錨固及拆除設備

擰緊螺母后，可逐漸回油，放松無粘結筋，拆除千斤頂。錨杯埋放位置誤差致使張拉力達到設計要求后，杯露出板端面過長(大于50mm)或過短(小于20mm)時，應采取增設螺母或連接錨杯進行錨固。

3.7 對錨固區的保護

無粘結預應力筋張拉完畢后，應及時對錨固區進行保護，應用后澆膨脹混凝土和低收縮防水砂漿或環氧砂漿密封。對不能使用混凝土或砂漿包裹的部位，應對無粘結預應力筋的錨具全部涂以與無粘結預應力筋涂料層相同的防腐油脂，并用具有防腐蝕和防火性能的保護套將錨具完全密封。

4 安裝

預制管張拉并經驗收后即可進行安裝。安裝前首先對基槽的標高、軸線、基底等進行驗收，驗收合格后，將預制管運至安裝位置，首先將“O”形圈安裝在凹槽內，利用專用門架和倒鏈配合將管道連在一起，然后將底部空隙用細石混凝土或二次灌漿料澆筑密實。

5 結語

無粘結后張預應力法鋼筋混凝土管越來越多地用在管道、圓形建筑上，為節約鋼材，保證了結構的使用安全。

[1] 李文東.后張法預應力管道真空灌漿技術控制要點[J].山西建筑，2010，36(4):171-172.