穆有森 馮國軍 張春雷

(1.珠海市水利勘測設(shè)計院 沈陽 1100031;2.遼寧水利土木工程咨詢有限公司沈陽 1100031;3.中國水利水電第六工程局有限公司 遼寧丹東 )

1 引言

大伙房水庫輸水 (二期)工程是將渾江流域調(diào)來的水由大伙房水庫調(diào)節(jié)后,向遼寧省撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口、盤錦等六城市輸水的一項大型輸水工程。

本工程引水隧洞環(huán)形混凝土襯砌節(jié)長12m,每節(jié)段布置錨具槽30個。襯砌厚度為0.5m,錨具槽間距0.386m,錨固端與張拉端的包角為2×360°。預留內(nèi)槽口長度1.3m,中心深度為0.22m,寬度為0.20m,40°交替布置。本工程Ⅳ、Ⅴ類圍巖采用HM15-6型的環(huán)形游動錨具。搭連進口隧洞總長1032m,預應力襯砌部分54倉,共648m;東洲出口隧洞總長1008m,預應力段51倉,共總長612m;2#洞總長1884m,預應力段 14倉,總長168m。

2 張拉工藝流程

本工程為雙圈雙層布筋結(jié)構(gòu),預應力筋采用符合ISO14655-1999標準的厚環(huán)氧涂層鋼絞線,剝除PE層后,再采用專用加熱設(shè)備剝除環(huán)氧層后錨固,整體變角張拉。施工工藝流程:

錨具槽的鑿毛、清理、檢驗→錨具槽無粘結(jié)鋼絞線的處理,錨具、防腐件的安裝→張拉設(shè)備的準備、標定,張拉臺車及設(shè)備的安裝→變角張拉、測量→錨具及鋼絞線的錨固、防腐→錨具槽回填混凝土、養(yǎng)護。

3 無粘結(jié)預應力鋼絞線束的張拉

混凝土澆筑達到設(shè)計強度后進行預應力張拉。張拉以一個襯砌塊為一個作業(yè)單元。

3.1 張拉一般規(guī)定

1)最大張拉應力不宜大于0.75fptk(fptk=1860MPa)即1395MPa;鎖定前錨具處每束錨索的張拉力為1150kN;鎖定后錨具處每束錨索的張拉力為1100kN;

2)張拉荷載主要以應力控制為主,伸長值校核為輔的控制方法;

3)任何兩個相鄰錨具槽所受拉力差值不得大于50%,鎖定后錨具位置與設(shè)計所在環(huán)形截面中心偏離不大于6mm;

4)張拉應勻速加載,加載速度按無粘結(jié)筋應力增加100MPa/min的速度為宜;

5)張拉起始應力為0.1～0.2 σ con,達到1.03σ con且滿足伸長要求時進行錨固;

4)張拉過程中不滿足以上規(guī)定時,應立即停機查找原因,在消除故障后再恢復作業(yè);

5)張拉過程中,要經(jīng)常檢查混凝土襯砌有無異常的變化,如冷縫、裂縫等;

6)根據(jù)操作規(guī)范和實際張拉情況認真做好張拉記錄。

3.2 預應力鋼絞線束的張拉順序

張拉前對鋼絞線束進行編號,以一個襯砌塊為作業(yè)單元,規(guī)定從洞外 (A端)向洞內(nèi) (B端)順序編號1#～30#。因內(nèi)外層鋼絞線長度不一致,張拉時內(nèi)外層分開進行,也就是每次只能拉3根。所有編號的鋼絞線束都是先張拉內(nèi)層3根鋼絞線束,再張拉外層3根鋼絞線束。

張拉順序如下:

1)由A端向B端依序張拉編號為奇數(shù)的鋼絞線束,張拉力由 0至 50%σ con;

2)由B端向A端依序張拉編號為偶數(shù)的鋼絞線束,張拉力由0至 103%σ con;

3)由A端向B端依序第二次張拉編號為奇數(shù)的鋼絞線束,張拉力由50%σ con至103%σ con。順序如下圖7所示。

圖2 張拉順序圖

3.3 無粘結(jié)鋼絞線束的張拉、測量和記錄

張拉前先用小型單根千斤頂預動每根鋼絞線后放張,張拉力為到鋼絞線能自由滑動為止。張拉分級勻速進行,張拉力的增長率不大于100MPa/min。具體操作步驟及方法如下:

1)奇數(shù)序鋼絞線束的第一次張拉:①給1#鋼絞線束進行預緊張拉至0.15σ con停止供油。檢查夾片情況完好后,畫線作標記,持荷2min,鎖定、卸荷,[此過程表示為:“1#,0→0.15σ con(持荷2min)//→0”];

②給1#鋼絞線束加載張拉至0.15σ con,持荷測量并記錄鋼絞線伸長值△l、千斤頂壓力表讀數(shù)P以及對應的張拉力T,繼續(xù)均勻加載至0.5σ con,持荷5min,再測量、記錄△l、P、T,然后鎖定、卸荷。[此過程表示為:“1#,0→0.15σ con(持荷測記)→0.5σ con(持荷5min再測記)→0”];

③按以上①、②點相同步驟及方法進行3#、5#、7#……29#鋼絞線束的預張拉和張拉、測量及記錄。

2)偶數(shù)序鋼絞線束的張拉:①奇數(shù)序鋼絞線束的第一次張拉全部結(jié)束后,依序進行偶數(shù)序鋼絞線束的張拉:30#,0→0.15σ con(持荷 2min)//→0;

②30#,0 → 0.15σ con(持 荷 測 記) →1.03σ con(持荷5min再測記)→0;

③按以上①、②點相同步驟及方法進行28#、26#、24#……2#鋼絞線束的預張拉和張拉、測量及記錄。

3)奇數(shù)序鋼絞線束的第二次張拉

①偶數(shù)序鋼絞線束的張拉全部完成后,再依序進行奇數(shù)序鋼絞線束的第二次張拉:1#,0→0.5σ con(持荷測記) →1.03σ con(持荷 5min 再測記)→0;

②按照相同的步驟及方法進行3#、5#、7#……29#鋼絞線束的預張拉和張拉、測量及記錄,直至全部完成。

4 張拉注意事項

①無粘結(jié)預應力鋼絞線束的張拉以應力控制為主,伸長值為輔的原則進行操作,應力的施加要緩慢、勻速,嚴禁非規(guī)范施工;

②整個施工過程要認真記錄,并將數(shù)據(jù)錄入電腦數(shù)據(jù)庫保存;

③張拉時變角器內(nèi)要涂潤滑劑;

④當鋼絞線束張拉過程中發(fā)現(xiàn)實測伸長值超過理論計算值得10%或者小于5%時,立即停止張拉操作,并報告監(jiān)理人,待查明原因、消除故障并經(jīng)監(jiān)理人同意后方可繼續(xù)進行作業(yè);

⑤因錨具在安裝前進行一次外涂環(huán)氧的前處理,加熱造成錨板錐孔的潤滑劑全部損失掉,且錨板的錐孔類有時也黏附有環(huán)氧噴涂塊,所以安裝前應清理錨孔并在錨孔內(nèi)涂少許機油或黃油潤滑,以保證夾片能平整的順利跟進錨固;

⑥夾片,特別是固定端的夾片,每束設(shè)備安裝后準備張拉前應檢查是否安裝好,并應保證兩片外露平齊,敲緊;

⑦張拉端的夾片在安裝限位版之前應檢查是否有掉出的現(xiàn)象,防止安裝遺漏和夾片掉出,這點至關(guān)重要,因為錨具在槽口中為傾斜安裝,任何的振動都可能造成夾片掉出,如有夾片遺漏就進行張拉,將會造成很麻煩的后果。

4 施工測量

(1)測量在起始應力15%時,作張拉伸長值測量基點;

(2)張拉至1.03σ con時,測量伸長值,伸長值達到要求值錨固;

(3)實測伸長值必須符合以下要求:

0.95ΔL(計算值)≤ΔL(實測值)＜1.1ΔL(計算值)

按照設(shè)計補充通知單,實測伸長值必須符合以下數(shù)據(jù)要求:

229.7mm ≤ΔL(實測值)≤266mm

5 鋼絞線的切割

(1)預應力筋錨固后外露部分采用砂輪機切割,外露長度符合設(shè)計要求;

(2)終張拉完畢24h,檢查確認無滑絲后,進行切割,切割后的鋼絞線不得散頭;

(3)鋼絞線切割前如發(fā)現(xiàn)滑絲,應及時處理,放松鋼絞線采用專用的退錨器進行,兩端均不得站人,作業(yè)時兩端用標識牌明示。

6 施工中可能出現(xiàn)的問題及處理方法

張拉過程中,預應力鋼鉸線的伸長值與理論伸長值的誤差應在±6%范圍內(nèi),否則應:

(1)測試鋼鉸線實際彈性模量;

(2)根據(jù)標準規(guī)定的方法測試孔道摩阻值;

(3)按公式復算理論伸長值。

張拉后錨固時發(fā)生滑絲現(xiàn)象,則采用如下圖8所示的專用退錨工裝配合單孔千斤頂放松鋼鉸線。

退錨后的鋼絞線束采取以下措施后再重新張拉、錨固:

(1)用汽油清洗該股鋼鉸線內(nèi)側(cè),以防因油污填塞齒縫間隙而影響錨固;

(2)用鋼絲刷或細砂紙打磨鋼鉸線表面,以防銹蝕層影響錨固性能;

(3)對該股鋼鉸線的夾片硬度測試,如因硬度太低而導致夾片齒紋磨平,則更換夾片。

圖4 退錨專用工裝圖

張拉錨固時發(fā)生斷絲現(xiàn)象的,斷絲數(shù)量嚴禁超過同一截面預應力筋總根數(shù)的3%,且每束不得超過一根,鑒于本工程的鋼絞線難更換性(用特制的連接器可以進行更換,但國內(nèi)沒有先例),張拉過程中需嚴格按照規(guī)范要求進行施工避免斷絲現(xiàn)象發(fā)生,如有斷絲超標的個別情況發(fā)生,需報請監(jiān)理查清原因后再張拉,斷絲超標的鋼束可采取適當增大相鄰束或未斷絲鋼絞線應力的方法給予補償,方案需報請設(shè)計監(jiān)理審批通過再實施。

5 結(jié)束語

目前,大伙房輸水二期工程無粘結(jié)預應力鋼絞線束張拉施工已經(jīng)全部結(jié)束,通水試驗順利。