倒虹吸工程預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉與孔道灌漿

薛振來，李國民

（南水北調(diào)中線建管局，北京100038）

預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因其拉裂性能好、抗疲勞性強(qiáng)、變形小、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁、涵洞、渡槽工程中廣泛應(yīng)用，尤其是在大跨度結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較普遍。預(yù)應(yīng)力工程施工質(zhì)量控制相對嚴(yán)格，應(yīng)按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求執(zhí)行。下面以南沙河倒虹吸工程為例，談?wù)勵(lì)A(yù)應(yīng)力工程在張拉灌漿這些關(guān)鍵工序施工中應(yīng)注意的一些問題。

1 工程概況

南沙河倒虹吸工程位于河北省邢臺(tái)市與沙河市之間的沙河上，是南水北調(diào)中線一期工程大型河渠交叉建筑物之一，全長4395m，分兩段，其中南段渠道倒虹吸長1250m（管身段共71 節(jié)管身），采用3 孔一聯(lián)結(jié)構(gòu)型式，為雙向預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)。選用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)體系，預(yù)應(yīng)力孔道采用聚丙烯塑料波紋管成型，在孔道凸起點(diǎn)均設(shè)置排氣孔。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用采用1×7準(zhǔn)s15.24-1860-GB/T5224—2003 低松弛鋼絞線，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1860MPa，張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk=1395MPa。

2 預(yù)應(yīng)力張拉

2.1 預(yù)應(yīng)力施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→下料編束→擠壓P 錨→安裝波紋管井字型定位鋼筋→波紋管和鋼絞線安裝→張拉→灌漿→封錨。

2.2 張拉前的準(zhǔn)備工作

（1）進(jìn)場材料、設(shè)備檢驗(yàn)合格后開始鋼絞線下料與編束，校驗(yàn)張拉機(jī)具（千斤頂和張拉油表等，一般采用抗震型壓力表，壓力表精度不低于0.4 級(jí)），張拉設(shè)備校驗(yàn)合格后投入使用。

（2）清除錨墊板表面殘存混凝土及錨墊板內(nèi)雜物，用棉紗擦拭鋼絞線上浮銹等雜物，展開鋼絞線束，按原編索順序穿入錨板孔內(nèi)，裝入夾片并打緊。豎向預(yù)應(yīng)力束在裝入夾片后逐根由人工將鋼絞線往上拉直，再逐根打緊夾片。

（3）安裝張拉端錨具后依次裝入限位板、千斤頂和工具錨，千斤頂與鋼絞線束中心線要一致，張拉壓力表與千斤頂配套要與標(biāo)定時(shí)相一致。

（4）清除鋼絞線上的銹蝕、泥漿等污物，并將鋼絞線理順，用扎絲綁扎好。

（5）張拉前會(huì)同專業(yè)人員進(jìn)行試張拉，當(dāng)確定張拉工藝合理，張拉伸長值正常并無有害裂縫出現(xiàn)，方可進(jìn)行成批張拉。

2.3 預(yù)應(yīng)力張拉

管身混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉。張拉順序：底板→兩邊墻→兩中墻→頂板。張拉方式：底板和頂板為兩端對稱張拉，墻體為單端張拉，且對稱施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用四級(jí)張拉，0→10%σcon（開始計(jì)入伸長量）→50%σcon→100%σcon持荷2min 錨固。先做試張拉對預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)、施工中的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)預(yù)應(yīng)力張拉錨索測力計(jì)檢測情況采取調(diào)整措施：①加強(qiáng)單根鋼絞線預(yù)緊管控力度；②調(diào)整初始張拉應(yīng)力為20%σcon；③終張拉應(yīng)力由100%σcon調(diào)整為103%σcon；④將終張拉后鎖定持荷時(shí)間2min 延長至5min，即：先進(jìn)行單根鋼絞線預(yù)緊，然后沿倒虹吸縱向從一邊向另一邊先張拉預(yù)應(yīng)力20%σcon（持荷2min，開始計(jì)入初始伸長量）→50%σcon（持荷2min），再反向從另一邊到起始邊張拉預(yù)應(yīng)力50%σcon→1.03σcon持荷5min 后錨固。后期對裝有錨索測力計(jì)的管節(jié)進(jìn)行了檢測，檢測數(shù)據(jù)顯示張拉后鎖定損失較以前降低明顯。

在張拉加載及卸載過程中要做到緩慢平穩(wěn)，加載速率每分鐘不宜超過0.1σcon，卸載時(shí)速率每分鐘不宜超過0.2σcon。

預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控，即應(yīng)力控制和伸長值控制。應(yīng)力控制由張拉力表讀數(shù)控制，伸長值控制按照同過程實(shí)測伸長值與理論伸長值相比較，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉伸長量的測定值與圖中給定值相比誤差不超過±6%，否則必須停止張拉，并查明原因，伸長量較大時(shí)必須采用兩次或多次張拉。此時(shí)要注意控制千斤頂?shù)纳扉L值不得超過千斤頂20cm 的行程。

在張拉過程中，必須注意是否有異?，F(xiàn)象如響聲、油壓表指針抖動(dòng)等。

張拉中，每根鋼束滑絲或斷絲不得超過一根，且總量不得超過某一截面鋼絲總數(shù)的1%；張拉完成后檢查鋼絞線上夾片留下的咬痕，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑絲問題。如果出現(xiàn)滑絲，可用單根張拉千斤頂進(jìn)行補(bǔ)張拉。

2.4 錨固

松開送油油路截止閥，張拉活塞在預(yù)應(yīng)力鋼絞線回縮下回程若干毫米，工作錨片錨固好預(yù)應(yīng)力鋼束。

關(guān)閉回油油路截止閥，向回程油缸送油，活塞慢慢回程到底，此時(shí)測定記錄鋼絞線回縮量（實(shí)測墻體單端張拉鋼絞線回縮量為5mm，底板、頂板兩端張拉鋼絞線回縮量為10mm）。

按順序取下工具夾片、工具錨板、張拉千斤頂、限位板。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉結(jié)束后經(jīng)驗(yàn)收預(yù)應(yīng)力損失不合格的，應(yīng)補(bǔ)償張拉。補(bǔ)償張拉的預(yù)應(yīng)力鋼絞線，應(yīng)在48h 預(yù)應(yīng)力高速損失階段大部分完成后或按設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)償張拉。

張拉完成后在錨環(huán)口處的鋼束做上記號(hào)，24h 后檢查確認(rèn)無滑絲、斷絲現(xiàn)象后割束，切斷處距夾片尾3cm。采用砂輪切割機(jī)切斷多余鋼束，切割完畢后采用無收縮環(huán)氧水泥砂漿 （強(qiáng)度不低于結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度）將錨具密封嚴(yán)密。

3 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿

預(yù)應(yīng)力張拉48h 以內(nèi)開始向張拉孔道內(nèi)壓漿。如果有特殊情況不能在7d 內(nèi)灌漿，則采取保護(hù)措施保證錨固裝置及鋼絞線不銹蝕。灌漿前先確認(rèn)管道內(nèi)有無積水和雜物，如有積水和雜物應(yīng)用高壓空氣進(jìn)行清除。

采用一端壓漿另一端抽真空輔助的灌漿方法。抽真空時(shí)管道內(nèi)真空度（負(fù)壓）控制在-0.08～-0.1MPa之間。漿液充滿管道后將排氣孔依次放開，當(dāng)排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿時(shí)關(guān)閉排氣孔，之后為保證管道中充滿水泥漿，繼續(xù)加壓至0.5～0.6MPa維持5min 后，將灌漿孔用木塞堵住。

孔道水泥漿水灰比經(jīng)試驗(yàn)最終選用0.39；水泥漿泌水率最大不超過4%，拌和后3h 泌水率控制在2%，24h 后泌水須全部被漿吸收，水泥漿內(nèi)摻入適量膨脹劑。水泥漿采用立式制漿機(jī)拌制，拌和時(shí)首先將井水加于拌和機(jī)內(nèi)，再放入水泥，經(jīng)充分拌和后再加入摻加料，摻加料內(nèi)的水份應(yīng)計(jì)入水灰比內(nèi)。拌和時(shí)間不少于2min，直至達(dá)到均勻的稠度為止。任何一次投配以滿足1h 的使用即可，攪拌后的凈漿流動(dòng)度控制在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)。

由于倒虹吸底板與頂板預(yù)應(yīng)力管道呈波浪式，為防止波峰處有氣泡聚集導(dǎo)致注漿時(shí)波峰處漿液無法壓滿，混凝土澆筑前在注漿管道的波峰處連接1根長0.5m 直徑為 準(zhǔn)20mm 的HDPE 排氣管的排氣方式，灌漿前在注漿口的另一端連接1 根長1.5m 直徑為準(zhǔn)20mm 的HDPE 排氣管，在注漿時(shí)通過波峰處連接的排氣管道將波紋管內(nèi)的空氣排除干凈，再通過另一端的排氣管道提升波紋管內(nèi)的漿液壓力，使波紋管內(nèi)的空氣排出，促進(jìn)壓入波紋管內(nèi)漿液的密實(shí)。對于豎向預(yù)應(yīng)力管道，采取在墻體底部擠壓端設(shè)置長1.5m 直徑為 準(zhǔn)20mm 的HDPE“U 型”排氣管排氣方式，促使波紋管內(nèi)的空氣排出，確保壓入墻體波紋管內(nèi)漿液的密實(shí)。

管道內(nèi)水泥漿在注入后3d 內(nèi)結(jié)構(gòu)混凝土溫度不得低于5 ℃，否則應(yīng)采取保溫措施。灌漿時(shí)水泥漿的溫度為10 ℃～25 ℃，當(dāng)白天氣溫高于35 ℃時(shí)，應(yīng)避開午間高溫時(shí)段壓漿。灌漿結(jié)束24h 后對孔道的灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)孔道漿體不飽滿，應(yīng)采取必要措施進(jìn)行補(bǔ)充灌漿。

孔道灌漿28d 試驗(yàn)強(qiáng)度作為評定水泥凈質(zhì)量的依據(jù)，灌漿過程中安排專人認(rèn)真做好灌漿記錄。

4 張拉和灌漿中常見問題及處理

4.1 錨墊板面與孔道軸線不垂直或錨墊板中心偏離孔道軸線

出現(xiàn)這種問題的原因可能是張拉過程中工作錨突然抖動(dòng)或移位，工作錨與錨墊板不緊貼。

預(yù)防及處理措施：錨墊板安裝完成后仔細(xì)檢查其空間位置，如有缺陷應(yīng)將張拉端錨具退錨，將錨墊板調(diào)整至設(shè)計(jì)位置后再進(jìn)行張拉施工。

4.2 滑絲與斷絲

錨夾具在預(yù)應(yīng)力張拉后夾片“咬不住”鋼絞線或鋼絲而產(chǎn)生滑絲；夾片在鋼絞線或鋼絲上的咬痕較深會(huì)在夾片咬合處斷絲。

預(yù)防及處理措施：作業(yè)人員應(yīng)逐片對夾片外觀質(zhì)量進(jìn)行檢查，禁止使用不合格的鋼絞線，張拉時(shí)盡量減少夾片對鋼絞線同一部位的重復(fù)“咬合”。若滑絲和斷絲超過規(guī)范允許數(shù)量時(shí)，應(yīng)退錨更換鋼絞線后重新進(jìn)行張拉。

4.3 波紋管漏漿堵孔

波紋管接頭未連接好，安裝或電焊施工、澆筑混凝土?xí)r波紋管損壞，造成部分部位堵孔。

預(yù)防及處理措施：波紋管安裝時(shí)對每根波紋管進(jìn)行外觀檢查，尤其是波紋管接頭質(zhì)量。波紋管周圍進(jìn)行電焊作業(yè)時(shí)，在波紋管上先覆蓋一層防火材料，防止波紋管被灼傷。澆筑混凝土?xí)r應(yīng)保護(hù)波紋管，不得正對波紋管下料，混凝土振搗時(shí)振搗器不得接觸波紋管，施工過程中發(fā)現(xiàn)破損應(yīng)用膠帶纏裹嚴(yán)密。若出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，先確定孔道堵塞位置，鑿除堵塞處混凝土修復(fù)管道。

4.4 預(yù)應(yīng)力孔道注漿不飽滿

出現(xiàn)這種問題的原因可能是波紋管破損孔道堵塞，灌漿未按照要求施工，灰漿配制不滿足要求。

預(yù)防及處理措施：施工作業(yè)時(shí)認(rèn)真檢查所灌水泥漿液的各項(xiàng)指標(biāo)，操作規(guī)范，嚴(yán)格按照施工程序組織施工。一旦發(fā)現(xiàn)灌漿不密實(shí)，應(yīng)確定位置，在孔道上鉆孔進(jìn)行二次回灌。

［1］DL/T5083—2010，水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨索施工規(guī)范［S］.

［2］JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.