沙河渡槽预应力施工

青海水力发电2/20121工程概况沙河梁式渡槽位于河南省平顶山市鲁山县境内。上部槽身为U形双向预应力混凝土简支结构，槽身全长1410m，单跨跨径30m，共47跨188榀渡槽，单榀槽体重量为1200t，槽体布置形式为两联4槽，4槽槽身相互独立，U形槽直径8m，壁厚35cm，局部加厚至90cm，槽高8.3～9.2m，槽顶每间隔2.5m设0.5m×0.5m的拉杆，每两槽支承于一个下部支承结构上。下部支承采用钢筋混凝土空心墩、钻孔灌注桩。图1纵向预应力钢筋布置U形槽槽身为双向预应力C50F200W8混凝土结构。单片槽纵向预应力钢绞线共27孔，其中槽身底部21孔为8Φ15.2，采用圆形锚具，圆形波纹管（底部21孔分为两排，上排孔道间距400mm，下排孔道间距340mm）；槽身上部6孔为5Φ15.2，采用扁形锚具，扁形波纹管。环向预应力钢绞线除第一榀渡槽为119孔单孔3根Φ15.2钢绞线外，自第2榀渡槽起环向预应力钢绞线均为71孔单孔5根Φ15.2钢绞线，采用扁形锚具，扁形波纹管，孔道间距420mm。纵向预应力钢绞线线型为直线，环向为“直线+半圆+直线”。槽体钢筋布置见图1、2。图2环向预应力钢筋布置图1.1主要设计参数纵向与环向钢绞线均采用两期张拉，其中初张拉在混凝土结构强度不低于设计强度80%时方可进行，终张拉在混凝土结构强度达到设计强度的100%，混凝土弹模达到设计值，龄期不少于10d时进行。钢绞线张拉控制应力σ=0.75×fptk，fptk为本工程选用的Ф15.2预应力钢绞线的标准强度1860MPa，计算可得α为1395MPa，其中纵向圆锚设计张拉力为156.2t，纵向扁锚及环向扁锚设计张拉力为100.6t。纵向、环向预应力钢绞线张拉均为5级张拉。纵向锚索张拉分级：0→0.1σcon→0.25σcon→0.5σcon→收稿日期：2012-02-22作者简介：牛宏力男（1972-）高级工程师中国水电四局工程管理部王朋辉男（1978-）工程师中国水电四局第二分局南水北调沙河渡槽项目部副经理南水北调沙河渡槽预应力施工技术应用牛宏力1王朋辉2（1中国水利水电第四工程局有限公司青海西宁8100062中国水利水电第四工程局有限公司第二分局河北涿州072750）摘要南水北调沙河渡槽U形槽槽身为双向预应力混凝土结构，文章从槽身主要设计参数、施工材料、设备及施工流程方面对渡槽预应力施工技术进行了全面的介绍，并就施工中需要注意的事项做了详尽的说明，可供类似工程参考借鉴。关键词沙河U形渡槽双向预应力工艺1青海水力发电2/20120.75σcon→1.0σcon；环向锚索张拉分级：0→0.1σcon→0.25σcon→0.5σcon→0.75σcon→1.03σcon。预应力钢束张拉时应力增加的速率控制在100MPa/min以下，实际伸长值超出复核后理论伸长量的±6%时，应查明原因采取措施后方可继续张拉。1.2预应力施工材料、设备及工器具（1）预应力锚索施工的材料主要包括：低松弛预应力钢绞线、圆形扁形塑料波纹管、圆形扁形工作锚夹具、圆形扁形锚垫板。钢绞线、工作锚具、锚垫板在使用前由业主、监理、设计、施工对备选厂家进行考察，并最终确定钢绞线、锚具、圆形扁形塑料波纹管生产厂家。钢绞线按照《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003要求钢绞线应成批验收，每批钢绞线由同一牌号、同一规格、同一生产工艺捻制的钢绞线组成，每批质量不大于60t进行检验；锚夹具按照《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000要求，在同种材料和同一生产工艺条件下，锚具、夹具应以不超过1000套为一个检验批，外观检查每批抽取10%但不小于10套进行检查，硬度检查每批抽取5%进行检查。钢绞线、锚夹具按规范要求抽检频次委托国家金属制品质量监督检验中心进行检验，均检验合格。（2）预应力锚索施工的设备主要包括油泵、千斤顶、工具锚、限位板。其中油泵型号为ZB4-800，千斤顶最大张拉力为3000kN，千斤顶、油表率定按照每月且张拉次数不超过200次进行率定，其中千斤顶率定委托国家金属制品质量监督检验中心进行率定，油表委托郑州市质量技术监督检验测试中心进行率定，实际施工时根据率定的相应匹配关系和回归方程进行张拉控制。1.3预应力张拉出现异常的预案预应力张拉施工属特种作业，实际施工中不可避免的会出现滑丝、断丝、伸长值超出设计要求、供油管路泄漏等异常情况，针对不同的情况需采取相应的措施。（1）滑丝、断丝处理在张拉过程中如发生断（滑）丝现象，立即停止张拉，将千斤顶与限位板退除后采用特制的退锚处理器，重新缓慢进行张拉，借张拉钢绞线束带出夹片，待取完所有夹片，检查锚板及钢绞线，若出现的滑丝或断丝满足设计规范要求，则重新装上新夹片，重新张拉；否则必须提请设计单位研究处理措施后方可继续进行，并对存在问题的钢绞线张拉后在锚具口处的钢绞线做上记号，以作为张拉后对钢绞线锚固情况的观察依据并做好相应备案。（2）伸长值超标预应力张拉以油表读数为主，伸长值进行校核。当伸长值超过±6％时，须停止张拉待查明原因后方可继续张拉。（3）供油管路泄漏在张拉或持荷过程中若发现油压难于上升或下降，应暂停张拉，需立即检查供油管路有无泄漏并处理，认真检查有无滑丝、断丝现象后方可继续张拉。2预应力张拉施工2.1张拉工艺流程（见图3）图3预应力施工工艺流程图初张拉伸长值、油表读数计算张拉作业技术交底钢绞线检验钢绞线安装张拉设备检验锚具、夹片安装混凝土强度满足≥80%设计强度环向锚索单根预应力筋初张拉移槽弹模34.5GPa强度50MPa龄期大于10d计算终张拉伸长值油表读数终张拉伸长值油表读数回缩量张拉设备检验终拉后测量弹性上拱，24h后检验有无滑丝、断丝切丝注浆、封锚茛茛茛茛茛茛茛茛茛茛茛茛茛茛茛荨2青海水力发电2/20122.2张拉工艺（1）钢绞线制作1）预应力筋下料长度由槽场技术人员计算、经槽场技术负责人审核后交施工作业班组配料。钢绞线束孔位不同，其长度各异，须编号并事先标出全长，列表交施工作业班据此下料，编号后须在两端挂上铁皮小牌，注明编号，分别存放，以免混杂。2）钢绞线的下料长度根据结构体型、张拉工艺及张拉设备等因素，纵向钢绞线长度按照31.2m进行控制，环向钢绞线按照21.4m进行控制。3）下料前将钢绞线包装铁皮拆去，拉出钢绞线头，由2～3名工人牵引在调直台上缓缓顺直拉出钢绞线，按技术部门下达的尺寸画线、下料，每次只能牵引一根钢绞线。4）预应力钢绞线采用砂轮切割机切断，钢绞线切断前的端头先用铁丝线绑扎，再行切断。严禁用电弧切断，下料后钢绞线不得散头。5）钢绞线下料后，在自由放置的情况下，预应力钢绞线须梳整、编束，确保钢绞线顺直、不扭转。编束用22号铁丝绑扎，绑扎时要使一端平齐向另一端进行，每隔1.5m扎一道铁丝，铁丝扣弯向钢绞线束内侧，编束后须顺直不扭转。绑束完毕后，按槽规格挂牌，防止错用。6）钢绞线束质量标准见表1。表1钢绞线质量标准表（2）钢绞线穿束1）钢绞线束穿束前先将波纹管下料、连接。保证管道畅通，钢束穿束顺利。2）钢束在移运过程中，采用多支点支承，支点间距2.5m，端部悬出长度1.0m，严禁在地面上拖拉，以免创伤钢绞线。在贮存、运输和安装过程中，采取防止锈蚀、污染及损伤的措施。3）人工扶正钢束、波纹管后对穿，即可将钢束拉入管道，两端外露长度要基本一致。4）在穿束过程中，如遇到钢束穿不进去，则立即查明原因，若是波纹管变形引起，则必须开刀修孔或更换，然后再穿入钢束，对有开刀部位的波纹管需粘结牢固。5）根据结构特性，纵向圆锚钢绞线采取先安装波纹管后人工穿束，纵向扁锚和环向扁锚采取先人工穿束后整体吊装就位。（3）预应力张拉为了加快模板周转和避免槽体混凝土出现裂纹，预应力张拉按初张拉和终张拉两个阶段进行。1）混凝土强度达到40MPa（由试验室出报告单），即可松开内模，拆除端模，按设计要求进行初张拉；初张拉在移出内模后进行。2）初张拉时在槽体混凝土强度达到设计强度的80%后进行，初张拉后槽体可吊移出制槽台位。3）在槽体混凝土强度达到50MPa及弹性模量达到35.5GPa，且龄期不少于10d后方可进行终张拉。4）预应力采用两端同步、左右对称、同时达到同一荷载值，不同步率控制在5％～10％，最大不平衡束不超过一束，张拉顺序按照图纸要求进行。5）限位板槽深与钢绞线直径必须相匹配，防止刮伤钢绞线。（4）钢绞线张拉1）张拉前必须检查千斤顶和油表配套使用的油表读数，将读数通知单粘贴在配套对应的油表油泵的明显位置，便于一目了然，钢绞线初张拉程序为：纵向圆锚0→初应力10%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力25%（作伸长量标记、持荷2min）→初应力50%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力75%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力100%σcon（作伸长量标记、持荷10min）→第一序号项目标准1钢绞线外观质量无氧化铁皮，无严重锈蚀，无机械损伤和油迹；钢绞线内无折断、横裂和相互交叉的钢丝。无散头；钢绞线直径Φ15.20mm，直径允许偏差为+0.4，-0.2mm2束中各根钢绞线长度差5mm3下料长度±10mm3青海水力发电2/2012分钟卸荷至75%→第二分钟卸荷至2MPa（测回缩量）→回油锚固。纵向扁锚0→初应力10%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力25%（作伸长量标记、持荷2min）→初应力50%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力75%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力100%σcon（作伸长量标记、持荷10min）→第一分钟卸荷至75%→第二分钟卸荷至2MPa（测回缩量）→回油锚固。环向扁锚0→单根预紧初应力10%σcon（锁定）→初应力25%（作伸长量标记、持荷2min）→初应力50%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力75%σcon（作伸长量标记、持荷2min）→初应力103%σcon（作伸长量标记、持荷10min）→第一分钟卸荷至75%→第二分钟卸荷至2MPa（测回缩量）→回油锚固。终张拉与初张拉方法相同。2）预应力张拉以油表读数为主，伸长值进行校核。当伸长值超过±6％时，须停止张拉待查明原因后方可继续张拉。3）在持荷10min状态下，如发现油压下降，立即补至规定油压，认真检查有无滑丝、断丝现象。在张拉过程中，预施应力以油表读数为主，以预应力钢绞线伸长作校核的双控法。如钢绞线伸长值偏差超过规定范围，查明原因后重新张拉。2.3张拉过程控制预应力张拉为渡槽质量控制的特殊工序，预应力张拉施工前首先根据千斤顶、油表检验报告计算出分级张拉油表读数和理论伸长值经监理工程师确认后张贴在张拉油表上，编制预应力锚索张拉质量检查评定表。根据试验室提供混凝土的强度、弹性模量，给作业班组下发张拉通知单并向张拉操作人员进行交底。整个预应力张拉过程应进行全程监控，张拉前监控人员须仔细核对抗压强度、弹性模量值及龄期符合要求并对张拉设备、工艺参数、以及张拉人员进行确认，张拉过程中对张拉应力、实测伸长值及静停时间进行监控并记录，如出现问题，立即停止并认真查明原因，消除后再进行张拉。预应力锚索张拉质量检查评定表其内容包括：混凝土强度、弹性模量、龄期、油表读数、设计张拉伸长值、持荷时间、回缩量等。2.4渡槽张拉第1~6榀渡槽施工张拉时单根预紧，分四级两端同时张拉，每级张拉均测量钢绞线伸长值（0.25σ—0.5σ—0.75σ—1.0/1.03σ）；工作锚采用OVM工作锚，快速回油锁定的张拉方式进行施工。张拉依据油表读数张拉力和钢绞线的伸长值进行控制，其中张拉力通过率定合格的油泵油表的读数通过率定回归方程确定各级张拉油表读数，伸长值通过现场测量千斤顶油缸行程，详细记录各级张拉力及相应的钢绞线伸长值，并对实际伸长值与理论伸长值进行比较。根据张拉过程的油表读数、钢绞线的伸长值与理论伸长值的比较，张拉过程、张拉结果是满足《建筑工程预应力施工规程》CECS180:2005规范要求。根据第五榀渡槽上安装的8对共16台测力计（其中纵向圆锚5对10台，环向扁锚3对6