渡槽槽身預應力張拉施工研究

何 亮

(中國葛洲壩集團第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

1 工程概況

湖北省孟樓鎮修建的工程孟樓渡槽，其總長度為4.99km，具體樁號為20+200-25+190，共有三部分組成，分別是進口段、槽身段以及出口段。而槽身的總長為4.92km，共計164跨且每跨長度為30m。另外每個單槽的橫斷面大小為：槽內輪廓寬6.5m×高5.0m，空槽的重量約為1200t。本工程的槽身結構采用的是三面環向預應力，在豎向的預應力張拉使用Φps32預應力混凝土用螺紋鋼筋且壓強達到l080MPa，而縱向預應力和橫向預應力使用高強度低松弛鋼絞線且壓強達到l860MPa。槽身預應力施工使用后張法，而槽身的縱向預應力筋在槽身的兩端進行張拉，橫向與豎向則只在槽身一端進行張拉。

2 預應力的施工流程和要求

2.1 預應力的施工工藝

預應力的工藝流程如圖1所示：

2.2 預應力筋的布置和張拉的要求

2.2.1 預應力布置分析

本次渡槽設計的縱向預應力與橫向預應力均使用Φs15.2mm有黏結的鋼絞線且壓強要求為1860MPa，而在豎向的預應力張拉使用Φps32預應力混凝土用螺紋鋼筋且壓強達到l080MPa，平均外徑32mm。渡槽槽身的縱向鋼絞線設計為每跨32孔，其中有8個孔為扁錨，槽身的橫向鋼絞線為39個孔，而豎向的預應力鋼筋Φs32mm則設計為146個孔。

圖1 預應力施工的工藝流程圖

2.2.2 渡槽預應力張拉的控制應力值

張拉時要求控制應力為：鋼絞線錨下是1298N/mm2，，超張拉是1341.1N/mm2,保持5分鐘的持荷后開始進行錨固。在張拉端的鋼絞線，每一根的張拉控制力是186.64kN。

控制槽身豎向的預應力鋼筋，其控制張拉的應力值是787.4N/mm2，超張拉是819.6N/mm2，保持5分鐘的持荷后開始進行錨固。Φps32鋼筋的每一根張拉控制力是661.3kN。

縱向和橫向以及豎向的預應力使用張拉力和伸長量進行雙控，并以張拉力為主要控制。另外，延伸量可以和計算的結果相關±6%以內，而計算鋼束的伸長量時，μ和κ的參考為0.15和0.0015。

3 渡槽槽身的預應力施工

3.1 波紋管安放與和孔道預留

預應力張拉的鋼絞線預留孔需要和鋼筋施工同時開始。當底網和側向的鋼筋綁扎結束之后安放波紋管。在安放的過程中，在模板上標出依據圖紙的孔道坐標斷面和矢高的控制點，另外需要注意對坐標尺寸的測量控制，允許最小偏差值≤5mm。然后開始預應力管道的定位，使用定位筋將其所有控制點找出并定位，最后安裝預應力的管道，另外要將定位筋和分布筋及時的焊接，把定位筋與井字架進行焊接，并將波紋管進行有效的固定。波紋管在安裝施工中要使用專用的接頭，然后在接頭的位置使用密封性較好的膠帶進行密封，并要求接頭部位密封嚴實，不能出現漏漿的現象[1-3]。

3.2 鋼絞線的施工

3.2.1 鋼絞線下料和編號

鋼絞線在切割前，將施工場地清理干凈，要求現場沒有泥漿和油污等污染，在鋼絞線的下方面布軒彩條布，由此防止鋼鉸線生銹，運用無齒鋸對鋼絞線進行加式切割，嚴禁使用弧焊進行加工，在長度的誤差方面，誤差必須保持±50mm。當鋼絞線加工結束后把打磨兩端的毛刺。在下料時為保證鋼絞線不會彈出而造成影響，所以需要用鋼筋加工防護籠，然后在切割加工時把鋼絞線安放在防護籠中，當使用時只需要在盤卷中將其拽出[4]。

切割鋼鉸線需要在加工間進行操作。鋼絞線的切割長度主要是根據設計圖紙的尺寸，以及錨具和張拉時使用的設備性能要求進行確定。另外注意，一定要保護好鋼絞線。在正式的加工之前，嚴格按照標準對鋼絞線進行抽檢，如不達標準則絕不能使用。切割的長度依據以下公式計算得出：

端頭錨：

L=s+h

(1)

對穿錨：

L=s+2h

(2)

式中：L為鋼絞線的下料長;s為管道實際長度；h為在錨墊板之外需要使用鋼絞線的總長。

渡槽槽身的預應力筋，其長度是經過專業人員進行計算并由負責人進行審核驗證，然后才由施工人員進行配料。另外，鋼絞線的每束孔位和長度存在很大的不同，所以必須事先將其進行編號并將長度進行標記，最后制定鋼絞線的列表交于施工人員進行切割并編號，并在鋼絞的兩端懸掛標牌。

下料前把外包裝清除，然后將鋼絞線的一端拉出并放置到時調直臺上予以拉出，根據尺寸列表進行畫線與下料，要注意牽引時，一次牽拉1根。

切割完成的鋼絞線，根據其大小、長度、型號進行相應的編號。另外在存放時將其進行分開放置，并根據孔道的使用型號分別進行標記，由此避免用錯。另外鋼絞線存放時一定要做防雨的措施，避免下雨導致其生銹[5]。

為了保證在預應力張拉中將鋼絞線的順序弄亂而對鋼絞線進行編號與標記，具體的編號依據順水流的方向進行逐一標記，把渡槽的槽身分成左側和右側。縱向的編號與張拉采取左右對稱的方法進行標記，上游和下游以上、下進行編號；橫向則分成底板和端橫肋以及中橫肋錨束，采取上游到下游的編號順序并標記，上游和下游進行對稱張拉；豎向則依順水流的方向進行編號并且左右對稱，上游戲和下游以及左右進行對稱張拉。

3.2.2 鋼絞線的穿束

在鋼絞線進行穿束之前應做好波紋管的下料和連接安裝，并確保波紋管道通暢無阻。依據渡槽的實際現狀決定采取單根穿束的工藝進行施工，縱向的鋼絞線穿束則由上游往下游的方向進行，而橫向鋼絞線的穿束則由左往右進行。

3.3 槽身安裝錨具

將預應力張拉使用的錨具固定在底板或者側面的鋼筋上，而張拉端的錨具則采取事先進行預埋的方式，通過鋼筋骨架和預埋盒將波紋管的端部墊板進行頂緊。

槽身縱向和橫向的預應力鋼絞線則在與其相鄰的鋼筋上焊接并固定端錨具，而張拉端的錨具則采取事先進行預埋的方式，在安裝過程中一定要確保固定的位置完全準確。當槽身的所有預應力張拉結束以及孔道灌漿完成，在進行后期混凝土澆筑時將其和周圍的混凝土予以抹平，確保錨具完全覆蓋在混凝土中[6-7]。

3.4 槽身的灌漿孔和排氣管的施工

針對槽身兩端均需要張拉的孔道不需要安裝排氣孔，而進行一端固定和張拉的孔道則需要安裝排氣孔，排氣孔安裝在固定端，另外要注意將排氣管露出混凝土表面一段距離。槽身的豎向預應力張拉必須在固定端和張拉端均安裝排氣管。當混凝土的整體澆筑結束并凝固后，及時安排施工人員對孔道進行及時的清理，或者是把孔道中的預應力筋做來回抽動，以此確保預應力孔道以及灌漿孔不會出現堵塞的情況。最后對預應力的孔道進行檢驗，當達到標準時將預應力的孔口做密封保護。

3.5 槽身預應力的張拉

3.5.1 開始張拉的條件

槽體混凝土凝固強度符合相應的標準時才能開始預應力的初張拉。并且要求張拉的數量和部位以及張拉值滿足設計圖紙的技術標準和要求。當完成初張拉后利用吊架將其移出。

在正式進行張拉前開展三控，即控制混凝土強度和齡期以及彈性模量；當梁體的混凝土強度和彈性的模量符合標準時才能張拉。要求混凝土的齡期≥10d。在張拉過種中開展三控，即控制張拉的應力和應變以及時間；在張拉中主要以傳感器的數值為主并依據鋼絞線的伸長值進行檢驗核對，在1.03σcon張拉控制應力下進行持續荷載10min。

3.5.2 張拉施工的程序

當槽身混凝土的強度凝固達到設計標準的80%以上時才能進行預應力的張拉施工。預應力的張拉可以分為初張拉與終張拉，即是張拉的分期；為確保槽身移動時其主體結構的安全性，以及降低槽身占用制槽臺的時間，因此預應力的初張拉在制槽臺進行，然后將端模拆除、內模脫離，縱向預應力的鋼絞線進行張拉60%σcon，由此確保槽身可以承載自重，之后將側模板予以拆除，張拉橫向預應力的絞線和堅向螺紋的鋼筋達到滿張，并轉移至槽臺座。當槽身的混凝土強度完全達標和彈性模量符合標準以及齡期>10d市時，開始將余下的縱向預應力的鋼絞線進行張拉。

槽身預應力的張拉順序按照縱向、橫向、豎向進行分步的循環張拉，鋼束張拉按同步、對稱、分級加載、同時張拉的原則。從兩端向中間對稱張拉,每次張拉2根及以上鋼束。首先縱向張拉,由兩邊梁到底板,由頂至底。其次橫向張拉,每個橫肋及底板的3個孔道為一組,同時張拉,由兩端向中間推進。具體的槽身張拉順序見表1。在對每級張拉進行荷載時應當持續荷載5min，并將張拉后的伸長值進行纖細的記錄，另外每步都依據標準對伸長值進行檢驗。當鎖定后對鋼絞線的長度進行測量，要求回縮量不能>5mm。

表1 渡槽槽身的張拉順序表

備注：鋼絞線張拉前都應單根預緊，預緊應力0.1σcon，在各張拉階段分別記錄伸長量

3.5.3 測量預應力張拉的伸長值

預緊應力選定為張拉控制應力的0.1σcon進行逐根張拉,并不計其伸長量。

當伸長值在進行實際測量時，按照整體進行張拉時(0.1σcon開始)進行測量，實際的伸長數值應當加上0.1σcon以下的推算值，具體公式如下：

△Ls=△L1+△L2

(3)

式中：△L1代表實際測量0.1σcon至最大張拉應力間的伸長值，mm；△L2為0.1σcon以下的推算值，mm。

3.5.4 槽身預應力的張拉施工工藝

槽體對鋼絞線束進行張拉的順序主要依據設計內容進行施工，以同步的方法在槽體的兩端同時張拉，張拉時按照左右兩側對稱進行，并且要求張拉不平衡束的最高不能超出l束。

在槽體的兩端同時安放用于張拉的千斤頂于左側和右側，并依據分級加載進行。在兩端張拉時同步并保持千斤頂的升降壓速相同，確保槽體的兩端受力一致。

在對預應力鋼束的伸長值進行測量時，首先檢查槽身兩端鋼束的實際伸長值，是否符合標準，如果超過標準則找出原因并重新進行張拉。

當所有的張拉結束后，在24h之后對所有鋼束進行檢查，觀察鋼束是否出現滑絲和斷絲的情況，合格后進行相應的割束，切割位置應當選擇的離夾片尾3-4cm的位置進行。并且要求切割使用砂輪角磨機進行切割。

3.5.5 預應力孔道的壓漿

當所有的終拉結束，的48h內開始進行壓漿。主要運用真空輔助壓漿的方法進行壓漿的施工，對于灌漿材料則要求使用無收縮的防腐灌漿液。灌漿劑抗壓的強度在7d齡期后必須達到≥30MPa的標準，28d齡期達到設計標準。

3.5.6 封錨

當槽身的預應力錨索張拉鎖定和回灌補漿完成之后開始封錨。在封錨時使用C50無收縮混凝土或高于C50無收縮混凝土的標準進行填塞。

4 結 語

本工程主要運用預應力來提高工程的質量，并且運用該技術有效的節約成本并提高混凝土具有預壓應力，由此保證槽身受水流的影響不會出現拉應力的情況，最終避免產生混凝土裂縫，提升槽身的抗裂性與剛性，預應力的鋼筋包裹在混凝土內不易產生腐蝕的情況，所以提升了槽身的耐久性。