大伙房水庫輸水 (二期)工程無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線束張拉施工措施

穆有森 馮國軍 張春雷

(1.珠海市水利勘測設(shè)計(jì)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(xiàng)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(gè)。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(yù)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(jìn)口隧洞總長1032m,預(yù)應(yīng)力襯砌部分54倉,共648m;東洲出口隧洞總長1008m,預(yù)應(yīng)力段51倉,共總長612m;2#洞總長1884m,預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋采用符合ISO14655-1999標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)→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(zhǔn)備、標(biāo)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(hù)。

3 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線束的張拉

混凝土澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。張拉以一個(gè)襯砌塊為一個(gè)作業(yè)單元。

3.1 張拉一般規(guī)定

1)最大張拉應(yīng)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(yīng)力控制為主,伸長值校核為輔的控制方法;

3)任何兩個(gè)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(jì)所在環(huán)形截面中心偏離不大于6mm;

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

5)張拉起始應(yīng)力為0.1～0.2 σ con,達(dá)到1.03σ con且滿足伸長要求時(shí)進(jìn)行錨固;

4)張拉過程中不滿足以上規(guī)定時(shí),應(yīng)立即停機(jī)查找原因,在消除故障后再恢復(fù)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(shí)際張拉情況認(rèn)真做好張拉記錄。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線束的張拉順序

張拉前對鋼絞線束進(jìn)行編號,以一個(gè)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(shí)內(nèi)外層分開進(jìn)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(yù)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(jìn)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(jìn)行預(yù)緊張拉至0.15σ con停止供油。檢查夾片情況完好后,畫線作標(biāo)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(yīng)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(diǎn)相同步驟及方法進(jìn)行3#、5#、7#……29#鋼絞線束的預(yù)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(jìn)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(diǎn)相同步驟及方法進(jìn)行28#、26#、24#……2#鋼絞線束的預(yù)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(jìn)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(jìn)行3#、5#、7#……29#鋼絞線束的預(yù)張拉和張拉、測量及記錄,直至全部完成。

4 張拉注意事項(xiàng)

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

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

③張拉時(shí)變角器內(nèi)要涂潤滑劑;

④當(dāng)鋼絞線束張拉過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)測伸長值超過理論計(jì)算值得10%或者小于5%時(shí),立即停止張拉操作,并報(bào)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(jìn)行作業(yè);

⑤因錨具在安裝前進(jìn)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(shí)也黏附有環(huán)氧噴涂塊,所以安裝前應(yīng)清理錨孔并在錨孔內(nèi)涂少許機(jī)油或黃油潤滑,以保證夾片能平整的順利跟進(jìn)錨固;

⑥夾片,特別是固定端的夾片,每束設(shè)備安裝后準(zhǔn)備張拉前應(yīng)檢查是否安裝好,并應(yīng)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(yīng)檢查是否有掉出的現(xiàn)象,防止安裝遺漏和夾片掉出,這點(diǎn)至關(guān)重要,因?yàn)殄^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(jìn)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(yīng)力15%時(shí),作張拉伸長值測量基點(diǎn);

(2)張拉至1.03σ con時(shí),測量伸長值,伸長值達(dá)到要求值錨固;

(3)實(shí)測伸長值必須符合以下要求:

0.95ΔL(計(jì)算值)≤ΔL(實(shí)測值)＜1.1ΔL(計(jì)算值)

按照設(shè)計(jì)補(bǔ)充通知單,實(shí)測伸長值必須符合以下數(shù)據(jù)要求:

229.7mm ≤ΔL(實(shí)測值)≤266mm

5 鋼絞線的切割

(1)預(yù)應(yīng)力筋錨固后外露部分采用砂輪機(jī)切割,外露長度符合設(shè)計(jì)要求;

(2)終張拉完畢24h,檢查確認(rèn)無滑絲后,進(jìn)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(yīng)及時(shí)處理,放松鋼絞線采用專用的退錨器進(jìn)行,兩端均不得站人,作業(yè)時(shí)兩端用標(biāo)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(yù)應(yīng)力鋼鉸線的伸長值與理論伸長值的誤差應(yīng)在±6%范圍內(nèi),否則應(yīng):

(1)測試鋼鉸線實(shí)際彈性模量;

(2)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測試孔道摩阻值;

(3)按公式復(fù)算理論伸長值。

張拉后錨固時(shí)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(xì)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(dǎo)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(shí)發(fā)生斷絲現(xiàn)象的,斷絲數(shù)量嚴(yán)禁超過同一截面預(yù)應(yīng)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(jìn)行更換,但國內(nèi)沒有先例),張拉過程中需嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行施工避免斷絲現(xiàn)象發(fā)生,如有斷絲超標(biāo)的個(gè)別情況發(fā)生,需報(bào)請監(jiān)理查清原因后再張拉,斷絲超標(biāo)的鋼束可采取適當(dāng)增大相鄰束或未斷絲鋼絞線應(yīng)力的方法給予補(bǔ)償,方案需報(bào)請?jiān)O(shè)計(jì)監(jiān)理審批通過再實(shí)施。

5 結(jié)束語

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