虞業(yè)平

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610051

預應力混凝土水泥筒倉施工質(zhì)量事故案例分析

虞業(yè)平

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610051

近年來，預應力技術(shù)在水泥工程混凝土筒倉結(jié)構(gòu)中的應用越來越普遍，預應力筋在結(jié)構(gòu)承載能力方面占2/3以上，因此預應力施工質(zhì)量直接關(guān)系到筒倉結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。但往往因為設(shè)計構(gòu)造不合理、預應力材料配套錯誤、張拉工藝不正確、施工組織不合理等因素而產(chǎn)生質(zhì)量事故。為了使預應力結(jié)構(gòu)的性能得以充分發(fā)揮，必須采取必要的保證措施。

混凝土筒倉 質(zhì)量事故 預應力 張拉

0 引言

現(xiàn)今全球范圍建設(shè)的水泥生產(chǎn)線的產(chǎn)能一般在5 000～10 000 t/d熟料，需要配套大容量的筒倉來滿足產(chǎn)能需求。筒倉倉壁承受儲料壓力而產(chǎn)生的環(huán)向拉力作用屬軸心受拉構(gòu)件，隨著筒倉容量的不斷增加，倉壁內(nèi)將產(chǎn)生巨大的環(huán)向拉力，如果還采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倉壁的強度和裂縫寬度很難滿足要求。隨著預應力材料、工藝水平、設(shè)計理論的不斷發(fā)展，國內(nèi)外的設(shè)計者逐漸開始將預應力技術(shù)應用于筒倉結(jié)構(gòu)，類似水桶箍的作用，高強預應力筋張拉后可大幅提高筒倉結(jié)構(gòu)的承載能力與抗裂性能。

正是因為預應力筋在結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵作用，其施工質(zhì)量必須得到足夠的重視，使預應力結(jié)構(gòu)的性能充分發(fā)揮，保證結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。本文結(jié)合幾個預應力筒倉工程實例，就因設(shè)計構(gòu)造不合理、預應力材料配套錯誤、張拉工藝不正確、施工組織不合理等因素而產(chǎn)生的質(zhì)量事故，分析其原因并指出解決措施，供工程技術(shù)人員參考。

1 設(shè)計構(gòu)造不合理引起倉壁裂縫

某水泥廠熟料庫，內(nèi)徑30 m，高31 m，壁厚400 mm，無粘結(jié)預應力混凝土倉壁采用滑模工藝施工。預應力筋張拉后在倉壁底部約第一束預應力筋高度處發(fā)現(xiàn)一條環(huán)形水平裂縫，局部裂縫寬度達2 mm 。見圖1。

圖1中的裂縫清晰可見，事后分析原因發(fā)現(xiàn)：預應力筋開始于底板與倉壁連接部位，該部位的普通豎向鋼筋偏少。預應力筋張拉時產(chǎn)生的次應力對倉壁的彎剪效應受到底板的約束，結(jié)構(gòu)既無法抵抗也無法釋放，導致該裂縫的產(chǎn)生。

建議在此后的設(shè)計中，倉壁與底板或廊道連接部位應采取如下技術(shù)措施：

（1）加強連接部位豎向鋼筋。增加倉壁下端與底板連接處外側(cè)的豎向鋼筋配筋量，以提高倉壁豎向抗裂能力，避免產(chǎn)生水平裂縫。

圖1 熟料庫水平裂縫

（2）降低連接部位的預應力度。也就是控制鋼筋的張拉力，張拉力不宜過大，使預應力產(chǎn)生的倉壁下端彎矩小于抗裂要求的彎矩，自然倉壁也就不會出現(xiàn)裂縫。

（3）采用合理的連接構(gòu)造措施降低或消除約束影響，如：底板、廊道等與倉壁斷開布置；在過度區(qū)段配置一定數(shù)量的預應力筋等等。

2 預應力材料配套錯誤

某水泥廠熟料庫，設(shè)計采用無粘結(jié)預應力混凝土倉壁，每束預應力筋7根Φs15.2無粘結(jié)鋼絞線。因施工單位對無粘結(jié)預應力工藝特點不熟悉，張拉端采用了有粘結(jié)預應力常用的YJM15-7錨具，配套鑄鐵錨墊板、螺旋筋。澆筑混凝土后發(fā)現(xiàn)，喇叭口內(nèi)混凝土與無粘結(jié)鋼絞線不規(guī)則粘結(jié)，導致鋼絞線不能張開而無法安裝錨具。見圖2。

圖2 錯用錨墊板事故

施工單位對預應力技術(shù)的理解及重視程度不足，預應力材料配套錯誤，導致了該事故的發(fā)生。處理的辦法只能逐孔將喇叭口內(nèi)的混凝土清理干凈。顯然，此時要求達到每根鋼絞線可以展開以符合錨具孔位排列已經(jīng)非常困難，該問題的處理對工期、質(zhì)量的影響極大。張拉后，喇叭口內(nèi)因無法灌漿而形成的永久性空腔對結(jié)構(gòu)耐久性將產(chǎn)生不利的影響還有待評估。

對集束配置的無粘結(jié)預應力筋，張拉端宜采用在混凝土澆筑時能使鋼絞線定位的專用錨墊板，見圖3。

圖3 無粘結(jié)預應力束及張拉端設(shè)置

預應力技術(shù)專業(yè)性強，鋼絞線參數(shù)、錨具參數(shù)都應該嚴格配套，而且應在設(shè)計或是施工方案階段確定。

3 張拉工藝不正確

某水泥廠熟料庫，設(shè)計采用有粘結(jié)預應力倉壁，每孔鋼絞線12根，單束張拉噸位234 t。施工單位原計劃采用24 t千斤頂單根張拉，張拉端外露的鋼絞線長度按照單根張拉要求預留。張拉時發(fā)現(xiàn)，單根張拉時，每孔中的12根鋼絞線伸長值均不同，自第一根往后有逐漸變短的趨勢，不能滿足規(guī)范要求。

后張拉的鋼絞線伸長值不滿足要求的原因是先張拉的鋼絞線繃直后對被張拉鋼絞線的糾纏摩擦作用，使被張拉的鋼絞線無法按照預期的摩擦系數(shù)正常移動，越往后其糾纏摩擦作用越強，伸長損失越大。該損失還與鋼絞線的穿入方式、鋼絞線根數(shù)有關(guān)，人工穿束的比機械穿束的損失大，鋼絞線根數(shù)越多損失越大。

因為設(shè)計計算和施工方案制定階段都不可能考慮這種非正常損失，所以該工程必須采用大噸位千斤頂整束張拉。見圖4。這就意味著所有已經(jīng)穿入的鋼絞線需要更換，其經(jīng)濟損失可想而知。

圖4 400 t千斤頂整束張拉

4 施工組織不合理

某預應力混凝土熟料庫滑模施工中，由于混凝土垂直運輸設(shè)備和人員配置不足，造成大面積混凝土澆搗不密實，見圖5。建設(shè)方隨即要求停止滑模，研究后決定對出現(xiàn)問題的2 m高度范圍混凝土進行鑿除處理，見圖6。

圖5 混凝土澆搗不密實

圖6 混凝土鑿除處理

預應力筒倉特別是采用滑模施工工藝筒倉施工的各個工種必須密切配合，合理組織勞動力，在合理的時間內(nèi)完成普通鋼筋、預應力筋的綁扎和安裝，確?；炷另樌麧仓?，否則容易造成混凝土質(zhì)量問題。

預應力張拉過程可視為對混凝土的質(zhì)量檢測，消極處理預應力筒倉的混凝土質(zhì)量問題，或者準確地說，大噸位的張拉可能會引發(fā)更為惡劣的質(zhì)量安全事故。

5 結(jié)束語

對預應力混凝土筒倉施工而言，建立符合設(shè)計要求的有效預應力至關(guān)重要，關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，應該引起建設(shè)各方的高度重視。預應力施工質(zhì)量涉及到建設(shè)程序中各個環(huán)節(jié)，主要有以下幾個方面：

（1）設(shè)計上，重視預應力張拉可能帶來的構(gòu)造問題，并采取預控措施。

（2）根據(jù)設(shè)計圖紙深度進行深化設(shè)計，材料、機具的配套選擇應以滿足設(shè)計或規(guī)范要求為準。

（3）預應力混凝土筒倉滑模施工前必須制定合理詳細的施工方案，確保各工序正常、有序完成。

（4）預應力技術(shù)專業(yè)性強，應選擇具有豐富經(jīng)驗的專業(yè)公司參與包括設(shè)計階段的全過程質(zhì)量控制。

2014-11-1）

TQ172.8

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1008-0473(2015)01-0047-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.01.012