李 焱

(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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北蘇丹羅賽雷斯大壩先張法預(yù)應(yīng)力梁施工

李 焱

(中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

本文全面介紹了先張法預(yù)應(yīng)力梁的臺(tái)座、臺(tái)面、鋼橫梁的制作工藝，鋼絞線錨索的預(yù)埋、張拉、混凝土澆筑、放張等施工技術(shù)，總結(jié)了該施工技術(shù)的特點(diǎn)。

先張法 預(yù)應(yīng)力梁 交通橋 施工技術(shù) 羅賽雷斯大壩

1 工程概況

北蘇丹羅賽雷斯大壩加高工程系水力發(fā)電站和附屬工程，位于青尼爾省羅賽雷斯鎮(zhèn)尼羅河干流的青尼羅河上。原電站大壩于60年代建成，壩高66m，裝機(jī)7臺(tái)共28萬(wàn)kW，主要功能是灌溉兼發(fā)電。加高工程是在原大壩基礎(chǔ)上加高10m，壩軸線長(zhǎng)度從15km增加到24.6km。

混凝土大壩加高10m后，下游側(cè)設(shè)計(jì)布置了6m寬的永久交通橋，采用先張法預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁作為墊板。預(yù)應(yīng)力梁兩端架設(shè)在壩頂?shù)?9個(gè)混凝土墩上，承受主要荷載，表面再現(xiàn)澆一層厚度為200mm的混凝土。

單榀預(yù)應(yīng)力梁寬度630mm，高度450mm，由于壩面結(jié)構(gòu)不同，預(yù)應(yīng)力梁的長(zhǎng)度也不一致，最長(zhǎng)的15.25m，最短的11.255m，共31個(gè)種類603榀，梁內(nèi)布置多根鋼鉸線，單根鋼絞線設(shè)計(jì)張拉力為138kN。

2 先張法預(yù)應(yīng)力梁施工技術(shù)

2.1 主要材料

水泥：選用普通硅酸鹽水泥，級(jí)別為52.5MPa。

砂：中粗人工砂。

石子：人工碎石，料徑滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

鋼筋：規(guī)格和品種滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

鋼鉸線：采用中國(guó)生產(chǎn)的1×7鋼鉸線，φ12.7mm高強(qiáng)度低松弛無(wú)粘結(jié)鋼鉸線，強(qiáng)度為1860MPa,彈性模量為1.95×105MPa，鋼鉸線橫截面為98.7mm2。

錨具：采用中國(guó)生產(chǎn)的鋼鉸線張拉端OVM.M13-1錨固體系。

單根鋼鉸線張拉千斤頂：選用中國(guó)生產(chǎn)的YDC240QX-200張拉千斤頂。

張拉油泵：采用ZB4-500S型電動(dòng)油泵。

2.2 施工流程

先張法預(yù)應(yīng)力梁施工流程如圖1所示。

圖1 先張法預(yù)應(yīng)力梁施工流程

2.3 制作場(chǎng)地布置

制作場(chǎng)地選擇在較為空曠的左岸預(yù)制廠，進(jìn)出道路寬闊，吊裝及運(yùn)輸方便。廠內(nèi)主線上布置一臺(tái)20t的門(mén)式行車(chē)吊車(chē)，預(yù)制梁的制作場(chǎng)地就布置在行吊的兩跨之間。

先張法預(yù)應(yīng)力梁臺(tái)座設(shè)兩條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線10榀梁，即每階段可同時(shí)施工20榀預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁。

2.4 臺(tái)座

臺(tái)座鋼筋混凝土梁系結(jié)構(gòu)主要由縱梁和橫梁組成，其中縱梁是主要的承力構(gòu)件，橫梁為連接穩(wěn)定構(gòu)件，橫梁共布置3排?？v橫梁混凝土標(biāo)號(hào)均為C25，縱梁基礎(chǔ)底部高程為原始地面以下15cm，縱梁底部鋪6cm厚混凝土墊層。

兩根縱梁間的臺(tái)面考慮為厚10cm的地坪，施工前，采用夯實(shí)機(jī)或人工對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行夯實(shí)，避免基礎(chǔ)沉降，臺(tái)面混凝土表面應(yīng)找平，并抹面壓光。

縱梁端頭的鋼絞線錨索張拉結(jié)構(gòu)采用型鋼組合截面，主要考慮滿足抗彎、抗剪、擾度要求。

經(jīng)計(jì)算后選取H360組合型鋼，采用鋼板組合焊接而成，并對(duì)兩側(cè)翼緣焊接加固。

經(jīng)臺(tái)座結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，縱梁受力N=7708.32kN>3100kN，安全系數(shù)K=2.29>1.7，滿足軸心受壓要求。

橫梁變形值Wmax=1.52mm<4mm，橫梁剛度滿足要求。

2.5 預(yù)制件模板施工

底模直接采用5cm厚的底模砂漿按高程找平、抹面壓光而成，然后在砂漿面層上涂刷脫模劑或鋪設(shè)塑料薄膜布后直接使用。

側(cè)模采用P6015的鋼模板拼裝而成。模板間采用扁鋼或角鋼配插銷(xiāo)連接；側(cè)模底部用調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)和支撐，上口用架管配扣件鎖口。模板接縫要求平順，平整度滿足設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)混凝土達(dá)到一定設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，可拆除側(cè)向模板，端模拆除待鋼鉸線放張后進(jìn)行。

2.6 鋼鉸線布設(shè)

鋼鉸線下料長(zhǎng)度按臺(tái)座長(zhǎng)度、千斤頂長(zhǎng)度、預(yù)留長(zhǎng)度、砂箱長(zhǎng)度、錨墊板長(zhǎng)度、錨具長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)確定。

根據(jù)規(guī)范要求，為了確保鋼鉸線完全干凈且表面沒(méi)有銹跡和蝕損斑以及其它雜質(zhì)。需要對(duì)所有錨固段的鋼鉸線進(jìn)行單根清潔，以除去油脂，油或者其它材料。用清潔溶劑油清除污染物，并用高壓蒸汽清潔法進(jìn)行補(bǔ)充。

待鋼筋綁扎完畢后，按設(shè)計(jì)要求裝入準(zhǔn)備好的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，從臺(tái)座一端開(kāi)始安裝，穿束前各孔眼應(yīng)統(tǒng)一編號(hào)，對(duì)號(hào)入座，防止穿錯(cuò)孔眼。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，個(gè)別鋼鉸線須從梁端脫粘一定長(zhǎng)度。對(duì)需要脫粘的鋼鉸線，放置預(yù)應(yīng)力失效隔離套管,等鋼鉸線張拉完畢后方可定位失效套管,并用軟塑膠布把套管口封死,以防止水泥漿進(jìn)入套管內(nèi)影響效果。

2.7 鋼鉸線張拉

2.7.1張拉前的準(zhǔn)備

張拉前把張拉機(jī)具、測(cè)力裝置及所需附屬機(jī)具準(zhǔn)備齊全，并嚴(yán)格率定和校驗(yàn)。對(duì)率定和校驗(yàn)過(guò)的機(jī)具妥善保管，以免影響精度，機(jī)具率定或校驗(yàn)證書(shū)必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格后方可使用。張拉設(shè)備在張拉前必須配套標(biāo)定，繪制出油表壓力與千斤頂張拉力的關(guān)系曲線圖，并將率定合格證書(shū)報(bào)工程師。張拉設(shè)備的標(biāo)定間隔期不宜超過(guò)6個(gè)月，經(jīng)拆卸檢修的張拉設(shè)備或經(jīng)常強(qiáng)烈撞擊的壓力表，都必須重新標(biāo)定。

張拉前，先安裝定位板，檢查定位板的力筋孔位置和孔徑大小是否符合設(shè)計(jì)要求，然后將定位板固定在橫梁上。在檢查鋼鉸線數(shù)量、位置、張拉設(shè)備和錨具后，進(jìn)行張拉。

2.7.2 張拉程序

采用單根單端張拉，張拉時(shí)從梁中間向梁兩邊的順序張拉，保證臺(tái)座不承受過(guò)大的偏心力矩，確保張拉安全。

鋼鉸線的張拉程序?yàn)椋?→初應(yīng)力→σcon(持荷2min錨固)。

2.7.3 操作程序

2.7.3.1 初始張拉。施加10%的張拉力，將鋼鉸線拉直，錨固端和連接器處拉緊，在鋼鉸線上選定適當(dāng)?shù)奈恢每坍?huà)標(biāo)記，作為測(cè)量延伸量的基點(diǎn)。初始張拉結(jié)束后,應(yīng)仔細(xì)檢查每根預(yù)應(yīng)力鋼鉸線的位置,是否與設(shè)計(jì)位置相符,否則應(yīng)重新調(diào)整。

2.7.3.2 正式張拉。初始張拉結(jié)束后,應(yīng)對(duì)千斤頂錨固端、前后鋼橫梁作一次詳細(xì)檢查。若外觀一切正常,則開(kāi)始準(zhǔn)備正式張拉。采用一端固定一端張拉的張拉方式，由中間向兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。

2.7.3.3 持荷。鋼鉸線張拉完成后，持荷2min，以減少錨固后的應(yīng)力損失。

2.7.3.4 錨固。當(dāng)鋼鉸線的拉力至控制應(yīng)力138kN時(shí)，測(cè)量、記錄鋼鉸線的延伸量，并核對(duì)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值，其誤差應(yīng)在±6%范圍內(nèi)，如不符合規(guī)定，則應(yīng)找出原因及時(shí)處理。由于伸長(zhǎng)值較大，需根據(jù)千斤頂行程的大小進(jìn)行倒頂分級(jí)張拉。張拉滿足要求后，鎖定鋼鉸線，千斤頂回油至零。

2.8 混凝土施工

預(yù)制件混凝土在拌和樓集中拌制，采用混凝土罐車(chē)水平運(yùn)輸，行吊配吊罐澆筑，插入式振搗器振搗密實(shí)。

在澆筑混凝土?xí)r，注意使用振動(dòng)棒振搗時(shí)應(yīng)避免觸及，在預(yù)制件澆筑過(guò)程中，應(yīng)避免振搗器對(duì)模具、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼絞線造成損壞或偏移，防止發(fā)生受振滑移和斷筋傷人事故，并不得觸及內(nèi)模?；炷翝仓瓿山K凝后，及時(shí)在其顯眼的表面和端頭用油漆標(biāo)識(shí)類別、澆筑日期等。

待預(yù)應(yīng)力梁終凝后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)，并覆蓋保濕。前期采取不間斷地灑水養(yǎng)護(hù)，后期根據(jù)情況間斷灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間10d～14d?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%，且鋼絞線放張后，倒運(yùn)至堆放場(chǎng)存放。

2.9 釋放張拉力

當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%，即最小抗壓強(qiáng)度達(dá)到35MPa后，在臺(tái)座上放松受拉鋼鉸線，對(duì)預(yù)制梁施加預(yù)應(yīng)力。

鋼鉸線放松的速度不宜太快，采用砂箱放松法，放松裝置放置在非張拉段，張拉前將砂箱活塞全部拉出，箱內(nèi)裝滿干砂，并對(duì)砂箱進(jìn)行預(yù)壓，讓砂箱頂著橫梁。張拉時(shí)箱內(nèi)砂被壓實(shí)，承受橫梁反力。放松鋼鉸線時(shí)，打開(kāi)砂箱口，讓砂慢慢流出，活塞縮回，逐漸放松鋼鉸線。

2.10 拆模

當(dāng)混凝土達(dá)到一定設(shè)計(jì)強(qiáng)度(一般為2.5MPa)后，開(kāi)始拆除側(cè)向模板，待鋼鉸線放張后拆除端模及底模。

2.11 表面處理

鋼鉸線放張完畢后，把預(yù)制梁吊出臺(tái)座，將預(yù)制梁端頭的鋼鉸線齊平切斷。鋼鉸線切割順序從臺(tái)座兩端開(kāi)始，采用高速金鋼砂切片機(jī)切割，暴露的鋼鉸線采用環(huán)氧樹(shù)酯作防腐處理，最后存放到堆放場(chǎng)地待使用。

3 施工質(zhì)量的控制

3.1 鋼絞線張拉及放張控制

3.1.1 張拉。機(jī)具使用和張拉操作必須按操作規(guī)程進(jìn)行，油壓表讀數(shù)、伸長(zhǎng)值、回縮值量都要準(zhǔn)確。分級(jí)張拉升壓要平穩(wěn)、均勻，隨時(shí)分析和處理升壓異常情況。

3.1.2 放張防腐。放張鋼絲線速度不宜太快，放張鋼絞線后應(yīng)剪與板齊平，暴露部分應(yīng)采用環(huán)氧樹(shù)脂防腐。

3.2 混凝土澆筑控制

預(yù)應(yīng)力梁模板應(yīng)與圖紙上規(guī)定的形狀、線條、尺寸一致，并應(yīng)滿足尺寸公差的要求?？傮w長(zhǎng)度的變化范圍應(yīng)不超過(guò)規(guī)定的5mm，總橫截面尺寸的變化應(yīng)不超過(guò)規(guī)定的3mm，在預(yù)應(yīng)力轉(zhuǎn)移后的24h弧高的最大偏移值應(yīng)不超過(guò)每1mm/m的范圍。預(yù)應(yīng)力鋼條安裝的最大允許變量容差是±5mm。

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)，預(yù)應(yīng)力梁才能從預(yù)制地點(diǎn)倒運(yùn)至堆放地點(diǎn)。在運(yùn)輸預(yù)應(yīng)力梁時(shí)，應(yīng)平直放置；當(dāng)預(yù)應(yīng)力梁分層堆放時(shí)，層間考慮采用仿木隔離，每個(gè)構(gòu)件至多放置兩個(gè)墊子。

4 結(jié)論

4.1 臺(tái)座在先張法構(gòu)件生產(chǎn)中是主要的承力構(gòu)件，必須具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，以免因臺(tái)座的變形、傾覆和滑移而引起預(yù)應(yīng)力的損失，以確保先張法生產(chǎn)構(gòu)件的質(zhì)量。

4.2 模板在進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)檢查平整度，安裝完成后檢查模內(nèi)尺寸、相鄰模板高差以及順直度，接縫是否密實(shí)，支撐是否穩(wěn)固。在使用過(guò)程中，對(duì)達(dá)不到要求的模板，應(yīng)及時(shí)更換，不留質(zhì)量隱患。

4.3 嚴(yán)格按照張拉程序及張拉應(yīng)力進(jìn)行施工及檢查。張拉時(shí)將實(shí)際伸長(zhǎng)量與理論伸長(zhǎng)量對(duì)比，如果偏差值超過(guò)規(guī)定范圍，應(yīng)立即查明原因，及時(shí)更改。張拉時(shí)還應(yīng)注意其持荷時(shí)間，如發(fā)現(xiàn)伸長(zhǎng)量不符合要求，應(yīng)立即暫停施工，待查明原因并提出切實(shí)可行的處理措施后，方可繼續(xù)施工。張拉完成后，檢查滑絲及斷絲情況是否符合規(guī)范要求。

4.4 混凝土拌和前檢查配合比(施工配合比)。澆筑過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查混凝土的和易性，混凝土應(yīng)對(duì)稱放料及振搗，定時(shí)檢查芯模固定情況，防止出現(xiàn)芯模位移，澆筑完成后應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的放松強(qiáng)度后，可對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼鉸線進(jìn)行放張，放張完成后及時(shí)觀察梁體是否有損傷，反拱度是否正常。

4.5 預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用合適的張拉方法、張拉順序和張拉程序進(jìn)行，并應(yīng)有可靠的保證質(zhì)量措施和安全技術(shù)措施。預(yù)應(yīng)力筋張拉后用錨固夾具將頂力筋直接錨固于橫梁上。錨固夾具可以重復(fù)使用，要求工作可靠、加工方便、成本低或多次周轉(zhuǎn)使用。

4.6 預(yù)應(yīng)力筋放張過(guò)程是預(yù)應(yīng)力的傳遞過(guò)程，是先張法構(gòu)件能否獲得良好質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)根據(jù)放張要求，確定合宜的放張順序、放張方法及相應(yīng)的技術(shù)措施。

4.7 完成所有工序并經(jīng)檢查合格的梁，在吊運(yùn)過(guò)程中應(yīng)注意吊點(diǎn)的設(shè)置和墊梁的位置，不能改變梁的受力方向，并不得倒置。

〔1〕先張法預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉與放張.港工技術(shù)，2002，(2).

〔2〕先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板預(yù)制方法.華 章，2010.(15).

李 焱(1970-)，男，成都人，工程師，主要從事水利水電地基與基礎(chǔ)工程施工管理工作。

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