何 亮

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

1 工程概況

湖北省孟樓鎮(zhèn)修建的工程孟樓渡槽，其總長(zhǎng)度為4.99km，具體樁號(hào)為20+200-25+190，共有三部分組成，分別是進(jìn)口段、槽身段以及出口段。而槽身的總長(zhǎng)為4.92km，共計(jì)164跨且每跨長(zhǎng)度為30m。另外每個(gè)單槽的橫斷面大小為：槽內(nèi)輪廓寬6.5m×高5.0m，空槽的重量約為1200t。本工程的槽身結(jié)構(gòu)采用的是三面環(huán)向預(yù)應(yīng)力，在豎向的預(yù)應(yīng)力張拉使用Φps32預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋且壓強(qiáng)達(dá)到l080MPa，而縱向預(yù)應(yīng)力和橫向預(yù)應(yīng)力使用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線且壓強(qiáng)達(dá)到l860MPa。槽身預(yù)應(yīng)力施工使用后張法，而槽身的縱向預(yù)應(yīng)力筋在槽身的兩端進(jìn)行張拉，橫向與豎向則只在槽身一端進(jìn)行張拉。

2 預(yù)應(yīng)力的施工流程和要求

2.1 預(yù)應(yīng)力的施工工藝

預(yù)應(yīng)力的工藝流程如圖1所示：

2.2 預(yù)應(yīng)力筋的布置和張拉的要求

2.2.1 預(yù)應(yīng)力布置分析

本次渡槽設(shè)計(jì)的縱向預(yù)應(yīng)力與橫向預(yù)應(yīng)力均使用Φs15.2mm有黏結(jié)的鋼絞線且壓強(qiáng)要求為1860MPa，而在豎向的預(yù)應(yīng)力張拉使用Φps32預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋且壓強(qiáng)達(dá)到l080MPa，平均外徑32mm。渡槽槽身的縱向鋼絞線設(shè)計(jì)為每跨32孔，其中有8個(gè)孔為扁錨，槽身的橫向鋼絞線為39個(gè)孔，而豎向的預(yù)應(yīng)力鋼筋Φs32mm則設(shè)計(jì)為146個(gè)孔。

圖1 預(yù)應(yīng)力施工的工藝流程圖

2.2.2 渡槽預(yù)應(yīng)力張拉的控制應(yīng)力值

張拉時(shí)要求控制應(yīng)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(jìn)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(yù)應(yīng)力鋼筋，其控制張拉的應(yīng)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(jìn)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(yù)應(yīng)力使用張拉力和伸長(zhǎng)量進(jìn)行雙控，并以張拉力為主要控制。另外，延伸量可以和計(jì)算的結(jié)果相關(guān)±6%以內(nèi)，而計(jì)算鋼束的伸長(zhǎng)量時(shí)，μ和κ的參考為0.15和0.0015。

3 渡槽槽身的預(yù)應(yīng)力施工

3.1 波紋管安放與和孔道預(yù)留

預(yù)應(yīng)力張拉的鋼絞線預(yù)留孔需要和鋼筋施工同時(shí)開始。當(dāng)?shù)拙W(wǎng)和側(cè)向的鋼筋綁扎結(jié)束之后安放波紋管。在安放的過(guò)程中，在模板上標(biāo)出依據(jù)圖紙的孔道坐標(biāo)斷面和矢高的控制點(diǎn)，另外需要注意對(duì)坐標(biāo)尺寸的測(cè)量控制，允許最小偏差值≤5mm。然后開始預(yù)應(yīng)力管道的定位，使用定位筋將其所有控制點(diǎn)找出并定位，最后安裝預(yù)應(yīng)力的管道，另外要將定位筋和分布筋及時(shí)的焊接，把定位筋與井字架進(jìn)行焊接，并將波紋管進(jìn)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(jìn)行密封，并要求接頭部位密封嚴(yán)實(shí)，不能出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象[1-3]。

3.2 鋼絞線的施工

3.2.1 鋼絞線下料和編號(hào)

鋼絞線在切割前，將施工場(chǎng)地清理干凈，要求現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)用無(wú)齒鋸對(duì)鋼絞線進(jìn)行加式切割，嚴(yán)禁使用弧焊進(jìn)行加工，在長(zhǎng)度的誤差方面，誤差必須保持±50mm。當(dāng)鋼絞線加工結(jié)束后把打磨兩端的毛刺。在下料時(shí)為保證鋼絞線不會(huì)彈出而造成影響，所以需要用鋼筋加工防護(hù)籠，然后在切割加工時(shí)把鋼絞線安放在防護(hù)籠中，當(dāng)使用時(shí)只需要在盤卷中將其拽出[4]。

切割鋼鉸線需要在加工間進(jìn)行操作。鋼絞線的切割長(zhǎng)度主要是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的尺寸，以及錨具和張拉時(shí)使用的設(shè)備性能要求進(jìn)行確定。另外注意，一定要保護(hù)好鋼絞線。在正式的加工之前，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼絞線進(jìn)行抽檢，如不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)則絕不能使用。切割的長(zhǎng)度依據(jù)以下公式計(jì)算得出：

端頭錨：

L=s+h

(1)

對(duì)穿錨：

L=s+2h

(2)

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

渡槽槽身的預(yù)應(yīng)力筋，其長(zhǎng)度是經(jīng)過(guò)專業(yè)人員進(jìn)行計(jì)算并由負(fù)責(zé)人進(jìn)行審核驗(yàn)證，然后才由施工人員進(jìn)行配料。另外，鋼絞線的每束孔位和長(zhǎng)度存在很大的不同，所以必須事先將其進(jìn)行編號(hào)并將長(zhǎng)度進(jìn)行標(biāo)記，最后制定鋼絞線的列表交于施工人員進(jìn)行切割并編號(hào)，并在鋼絞的兩端懸掛標(biāo)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(shí)調(diào)直臺(tái)上予以拉出，根據(jù)尺寸列表進(jìn)行畫線與下料，要注意牽引時(shí)，一次牽拉1根。

切割完成的鋼絞線，根據(jù)其大小、長(zhǎng)度、型號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的編號(hào)。另外在存放時(shí)將其進(jìn)行分開放置，并根據(jù)孔道的使用型號(hào)分別進(jìn)行標(biāo)記，由此避免用錯(cuò)。另外鋼絞線存放時(shí)一定要做防雨的措施，避免下雨導(dǎo)致其生銹[5]。

為了保證在預(yù)應(yīng)力張拉中將鋼絞線的順序弄亂而對(duì)鋼絞線進(jìn)行編號(hào)與標(biāo)記，具體的編號(hào)依據(jù)順?biāo)鞯姆较蜻M(jìn)行逐一標(biāo)記，把渡槽的槽身分成左側(cè)和右側(cè)。縱向的編號(hào)與張拉采取左右對(duì)稱的方法進(jìn)行標(biāo)記，上游和下游以上、下進(jìn)行編號(hào)；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(hào)順序并標(biāo)記，上游和下游進(jìn)行對(duì)稱張拉；豎向則依順?biāo)鞯姆较蜻M(jìn)行編號(hào)并且左右對(duì)稱，上游戲和下游以及左右進(jìn)行對(duì)稱張拉。

3.2.2 鋼絞線的穿束

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

3.3 槽身安裝錨具

將預(yù)應(yīng)力張拉使用的錨具固定在底板或者側(cè)面的鋼筋上，而張拉端的錨具則采取事先進(jìn)行預(yù)埋的方式，通過(guò)鋼筋骨架和預(yù)埋盒將波紋管的端部墊板進(jìn)行頂緊。

槽身縱向和橫向的預(yù)應(yīng)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(jìn)行預(yù)埋的方式，在安裝過(guò)程中一定要確保固定的位置完全準(zhǔn)確。當(dāng)槽身的所有預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束以及孔道灌漿完成，在進(jìn)行后期混凝土澆筑時(shí)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(duì)槽身兩端均需要張拉的孔道不需要安裝排氣孔，而進(jìn)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(yù)應(yīng)力張拉必須在固定端和張拉端均安裝排氣管。當(dāng)混凝土的整體澆筑結(jié)束并凝固后，及時(shí)安排施工人員對(duì)孔道進(jìn)行及時(shí)的清理，或者是把孔道中的預(yù)應(yīng)力筋做來(lái)回抽動(dòng)，以此確保預(yù)應(yīng)力孔道以及灌漿孔不會(huì)出現(xiàn)堵塞的情況。最后對(duì)預(yù)應(yīng)力的孔道進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)將預(yù)應(yīng)力的孔口做密封保護(hù)。

3.5 槽身預(yù)應(yīng)力的張拉

3.5.1 開始張拉的條件

槽體混凝土凝固強(qiáng)度符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才能開始預(yù)應(yīng)力的初張拉。并且要求張拉的數(shù)量和部位以及張拉值滿足設(shè)計(jì)圖紙的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求。當(dāng)完成初張拉后利用吊架將其移出。

在正式進(jìn)行張拉前開展三控，即控制混凝土強(qiáng)度和齡期以及彈性模量；當(dāng)梁體的混凝土強(qiáng)度和彈性的模量符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才能張拉。要求混凝土的齡期≥10d。在張拉過(guò)種中開展三控，即控制張拉的應(yīng)力和應(yīng)變以及時(shí)間；在張拉中主要以傳感器的數(shù)值為主并依據(jù)鋼絞線的伸長(zhǎng)值進(jìn)行檢驗(yàn)核對(duì)，在1.03σcon張拉控制應(yīng)力下進(jìn)行持續(xù)荷載10min。

3.5.2 張拉施工的程序

當(dāng)槽身混凝土的強(qiáng)度凝固達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的80%以上時(shí)才能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉施工。預(yù)應(yīng)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(dòng)時(shí)其主體結(jié)構(gòu)的安全性，以及降低槽身占用制槽臺(tái)的時(shí)間，因此預(yù)應(yīng)力的初張拉在制槽臺(tái)進(jìn)行，然后將端模拆除、內(nèi)模脫離，縱向預(yù)應(yīng)力的鋼絞線進(jìn)行張拉60%σcon，由此確保槽身可以承載自重，之后將側(cè)模板予以拆除，張拉橫向預(yù)應(yīng)力的絞線和堅(jiān)向螺紋的鋼筋達(dá)到滿張，并轉(zhuǎn)移至槽臺(tái)座。當(dāng)槽身的混凝土強(qiáng)度完全達(dá)標(biāo)和彈性模量符合標(biāo)準(zhǔn)以及齡期>10d市時(shí)，開始將余下的縱向預(yù)應(yīng)力的鋼絞線進(jìn)行張拉。

槽身預(yù)應(yīng)力的張拉順序按照縱向、橫向、豎向進(jìn)行分步的循環(huán)張拉，鋼束張拉按同步、對(duì)稱、分級(jí)加載、同時(shí)張拉的原則。從兩端向中間對(duì)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(gè)橫肋及底板的3個(gè)孔道為一組,同時(shí)張拉,由兩端向中間推進(jìn)。具體的槽身張拉順序見表1。在對(duì)每級(jí)張拉進(jìn)行荷載時(shí)應(yīng)當(dāng)持續(xù)荷載5min，并將張拉后的伸長(zhǎng)值進(jìn)行纖細(xì)的記錄，另外每步都依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)伸長(zhǎng)值進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)鎖定后對(duì)鋼絞線的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)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(yīng)單根預(yù)緊，預(yù)緊應(yīng)力0.1σcon，在各張拉階段分別記錄伸長(zhǎng)量

3.5.3 測(cè)量預(yù)應(yīng)力張拉的伸長(zhǎng)值

預(yù)緊應(yīng)力選定為張拉控制應(yīng)力的0.1σcon進(jìn)行逐根張拉,并不計(jì)其伸長(zhǎng)量。

當(dāng)伸長(zhǎng)值在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，按照整體進(jìn)行張拉時(shí)(0.1σcon開始)進(jìn)行測(cè)量，實(shí)際的伸長(zhǎng)數(shù)值應(yīng)當(dāng)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(shí)際測(cè)量0.1σcon至最大張拉應(yīng)力間的伸長(zhǎng)值，mm；△L2為0.1σcon以下的推算值，mm。

3.5.4 槽身預(yù)應(yīng)力的張拉施工工藝

槽體對(duì)鋼絞線束進(jìn)行張拉的順序主要依據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行施工，以同步的方法在槽體的兩端同時(shí)張拉，張拉時(shí)按照左右兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)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(shí)安放用于張拉的千斤頂于左側(cè)和右側(cè)，并依據(jù)分級(jí)加載進(jìn)行。在兩端張拉時(shí)同步并保持千斤頂?shù)纳祲核傧嗤_保槽體的兩端受力一致。

在對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束的伸長(zhǎng)值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先檢查槽身兩端鋼束的實(shí)際伸長(zhǎng)值，是否符合標(biāo)準(zhǔn)，如果超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)則找出原因并重新進(jìn)行張拉。

當(dāng)所有的張拉結(jié)束后，在24h之后對(duì)所有鋼束進(jìn)行檢查，觀察鋼束是否出現(xiàn)滑絲和斷絲的情況，合格后進(jìn)行相應(yīng)的割束，切割位置應(yīng)當(dāng)選擇的離夾片尾3-4cm的位置進(jìn)行。并且要求切割使用砂輪角磨機(jī)進(jìn)行切割。

3.5.5 預(yù)應(yīng)力孔道的壓漿

當(dāng)所有的終拉結(jié)束，的48h內(nèi)開始進(jìn)行壓漿。主要運(yùn)用真空輔助壓漿的方法進(jìn)行壓漿的施工，對(duì)于灌漿材料則要求使用無(wú)收縮的防腐灌漿液。灌漿劑抗壓的強(qiáng)度在7d齡期后必須達(dá)到≥30MPa的標(biāo)準(zhǔn)，28d齡期達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.5.6 封錨

當(dāng)槽身的預(yù)應(yīng)力錨索張拉鎖定和回灌補(bǔ)漿完成之后開始封錨。在封錨時(shí)使用C50無(wú)收縮混凝土或高于C50無(wú)收縮混凝土的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填塞。

4 結(jié) 語(yǔ)

本工程主要運(yùn)用預(yù)應(yīng)力來(lái)提高工程的質(zhì)量，并且運(yùn)用該技術(shù)有效的節(jié)約成本并提高混凝土具有預(yù)壓應(yīng)力，由此保證槽身受水流的影響不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力的情況，最終避免產(chǎn)生混凝土裂縫，提升槽身的抗裂性與剛性，預(yù)應(yīng)力的鋼筋包裹在混凝土內(nèi)不易產(chǎn)生腐蝕的情況，所以提升了槽身的耐久性。