某渡槽預(yù)應(yīng)力施工工藝及常見問題處理方法

秦 巖

（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 山西太原 030002）

1 工程概況

某渡槽為大（1）型輸水建筑物，渡槽槽身為相互獨(dú)立的3槽預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土矩型槽結(jié)構(gòu)，單跨30m，共9跨，槽身長度270m，單槽內(nèi)孔尺寸（高×寬）6.4m×7.0m，工程等別為Ⅰ等，其主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。該渡槽設(shè)計(jì)流量為220m3/s，加大流量為240m3/s，渡槽設(shè)計(jì)水深5.642m，加大水深6.052m，縱坡1/4200。由進(jìn)出口漸變段、進(jìn)出口檢修閘段、進(jìn)出口連接段以及槽身段等構(gòu)造物組成。

本文簡(jiǎn)要介紹了該渡槽槽身后張法有粘結(jié)性預(yù)應(yīng)力施工工藝及常見問題處理方法。其中有粘結(jié)性預(yù)應(yīng)力施工工序分為預(yù)應(yīng)力張拉、孔道灌漿兩個(gè)步驟。

2 預(yù)應(yīng)力張拉

2.1 施工材料及設(shè)備

本工程使用的是標(biāo)準(zhǔn)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線和預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋。

渡槽槽身底板、墻身橫向與縱向采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用Фs15.2mm，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，彈性模量為Es=1.95×105mPa；一根鋼絞線的最小破斷力不小于259 kN，屈服負(fù)荷不小于220kN，伸長率不小于3.5%；1000h的松弛不大于2.5%。

渡槽槽身墻身豎向采用精軋螺紋鋼布置，預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼筋采用PSB 930MPa級(jí)Фps32螺紋鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度930MPa，彈性模量Es=2.0×105mPa，張拉控制應(yīng)力為0.7fptk，相應(yīng)張拉控制噸位608 kN，1000h的松弛率不大于3.0%。

2.2 錨具的選用

所有錨具和夾片應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾片和連接器》（GB/T14370—2007）有關(guān)性能要求，同時(shí)滿足設(shè)計(jì)文件要求。本工程錨具共有群錨、扁錨及螺紋鋼筋錨具三種類型，群錨和扁錨均有錨板、錨墊板、夾片和螺旋筋組成，螺紋鋼筋錨具由錨具（螺母）、墊片和螺旋筋組成。

2.3 波紋管的選用

主梁、次梁、墻身預(yù)應(yīng)力孔道采用內(nèi)徑60mm、75mm、50mm三種圓形波紋管，底板縱向預(yù)應(yīng)力孔道采用長軸72mm、短軸22mm扁波紋管。所有預(yù)應(yīng)力束孔道均采用高密度聚乙烯（HDPE）波紋管成型，具體指標(biāo)應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力砼橋梁用塑料波紋管》JT/T529—2004及設(shè)計(jì)文件的指標(biāo)要求。

2.4 施工工藝流程

2.4.1 張拉前準(zhǔn)備及張拉預(yù)緊

2.4.1.1 張拉前準(zhǔn)備

①先檢查錨具夾片安裝的外露是否一致，有無異常情況。

②張拉千斤頂及油壓表應(yīng)配套校驗(yàn)。

③張拉前應(yīng)清理承壓面，并檢查錨墊板后面及波紋管邊緣的砼質(zhì)量，合格后方可允許張拉。如有錨墊板表面與預(yù)應(yīng)力束中心線不垂直情況必須加鋼墊板調(diào)整垂直。

④張拉前工作錨必須進(jìn)入錨墊板槽內(nèi)，否則不允許張拉。

⑤張拉前核對(duì)油表及千斤頂編號(hào)是否對(duì)應(yīng)，符合校檢表，核對(duì)無誤后方可進(jìn)行張拉。

2.4.1.2 張拉預(yù)緊

預(yù)緊是指受拉鋼絞線受到工作載荷之前，為了增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，以防止受到載荷后連接件間出現(xiàn)縫隙或者相對(duì)滑移而預(yù)先加的力。

預(yù)緊采用單根預(yù)緊，鋼絞線兩端同時(shí)同步逐根預(yù)緊，預(yù)緊張拉力為0.1。無異常后再安裝限位板、千斤頂，工具錨正式進(jìn)入張拉過程。

2.4.2 張拉程序

本工程預(yù)應(yīng)力張拉采用應(yīng)力主控制，應(yīng)變輔助控制的雙控措施。

①預(yù)應(yīng)力鋼絞線

第四步：一端卸壓量取回縮值，另一端補(bǔ)壓之后卸壓量取回縮值。

鋼束張拉時(shí)應(yīng)力增加速率每分鐘不應(yīng)超過0.1σcon，卸載速率每分鐘不超過 0.2σcon。

第五步：記錄及整理數(shù)據(jù)。

②預(yù)應(yīng)力精軋螺紋鋼

張拉采用單端張拉，分為兩次張拉：第一次為預(yù)張拉，即張拉至σcon持壓5min之后卸壓、回油，回油之后擰緊工具螺母；第二次張拉至σcon保持控制應(yīng)力5min后量取伸長值，擰緊工作螺母，然后卸壓量取回縮值，記錄及整理數(shù)據(jù)。

2.4.3 孔道張拉順序

對(duì)于兩端張拉：兩端同時(shí)張拉、分序跳束，張拉到應(yīng)力值時(shí)一端先行鎖定，另一端補(bǔ)拉后鎖定；對(duì)于單端張拉：多束同時(shí)張拉、分序跳束，保證端面預(yù)應(yīng)力均勻加載。每次張拉不少于2根鋼束。

①先張拉邊墻和中墻曲線鋼束，之后張拉邊墻、中墻底部40%直線和地板50%鋼束。底板縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉時(shí)從墻體向中間張拉。

②豎向精軋螺紋鋼筋張拉從支點(diǎn)向跨中對(duì)稱交替張拉。同一橫梁橫向鋼絞線先張拉一束底部鋼絞線，上下排對(duì)稱于橫梁中心線交替張拉。

③張拉邊、中墻、底板剩余縱向鋼絞線束，同一墻中，也遵循對(duì)稱交替張拉的原則。

2.5 張拉時(shí)常見問題及處理方法

①錨具未能進(jìn)入錨墊板槽內(nèi)，錨墊板與預(yù)應(yīng)力索軸線不垂直，造成鋼絞線內(nèi)力不一，當(dāng)張拉到一定應(yīng)力時(shí)，力的方向會(huì)調(diào)整，會(huì)使錨具突然滑動(dòng)或者位移，使應(yīng)力下降。

處理方法：張拉前若發(fā)現(xiàn)錨具未能進(jìn)入錨墊板槽內(nèi)，不允許張拉，應(yīng)及時(shí)處理，先用手拉葫蘆將錨具位置進(jìn)行擺正，如若擺不正，將其退錨，重新清孔后在放入錨具，然后進(jìn)行張拉。

②張拉控制應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長值與理論值偏差過大。

若實(shí)際伸長值比理論伸長值大（超過）6%以上，每根預(yù)應(yīng)力鋼絞線有無斷絲及滑絲，如無上述情況，說明此孔道的摩阻系數(shù)與偏擺系數(shù)比設(shè)計(jì)取值小，設(shè)計(jì)控制應(yīng)力為0.7fptk，而本工程采用的為0.75fptk，實(shí)際伸長值偏大屬正常情況，所以在保證張拉力滿足要求后不需要處理。（注：設(shè)計(jì)圖紙要求鋼絞線錨下張拉控制應(yīng)力為0.70fptk，總張拉控制噸位根據(jù)錨具供貨廠家提供的錨圈口損失系數(shù)進(jìn)行推算，但實(shí)際總張拉控制應(yīng)力不得超過0.75fptk；本工程所用OVM錨具廠家提供的的錨口損失為6%，計(jì)算時(shí)張拉控制應(yīng)力調(diào)整為（ 0.7＋0.06）fptk=0.76 fptk，實(shí)際取值 0.75fptk。 ）

若實(shí)際伸長值比理論伸長值小，超過6%以上，說明此孔道摩阻或偏擺損失過大，導(dǎo)致伸長值不夠。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)募哟髲埨?，但不能超過1.03σcon。

③當(dāng)張拉控制應(yīng)力接近σcon時(shí)出現(xiàn)單根滑絲現(xiàn)象

例如在本工程第四跨槽身縱向曲線段編號(hào)為L2YZ孔道張拉時(shí)出現(xiàn)上述情況，此孔道為12束鋼絞線，在張拉力即將達(dá)到σcon時(shí)，有一根鋼絞線突然出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。若此時(shí)退錨風(fēng)險(xiǎn)性很大，經(jīng)綜合考慮，采用如下處理方法：

經(jīng)過計(jì)算，用11σcon/12將剩余的11根鋼絞線張拉至100%控制應(yīng)力，再用此千斤頂用σcon/12將剩余的一根鋼絞線張拉至100%控制應(yīng)力，只有此鋼絞線裝工具夾片，其余11根不裝工具夾片，這樣就保證了每一根鋼絞線的控制應(yīng)力達(dá)到要求。

④預(yù)應(yīng)力錨頭處混凝土出現(xiàn)較多蜂窩及不密實(shí)的情況，此情況在本工程七、八、九跨槽身張拉時(shí)均有出現(xiàn)。

錨墊板附近鋼筋布置很密，澆筑混凝土?xí)r，振搗不密實(shí)，該處混凝土強(qiáng)度較低。若不采取措施繼續(xù)張拉的話，有可能將錨墊板拉陷或者開裂，影響工程質(zhì)量。本工程采用處理方法：將錨具卸下，經(jīng)過應(yīng)力計(jì)算，在原有錨墊板處加一層平面尺寸大、厚度大且符合應(yīng)力要求的錨墊板，使承壓面擴(kuò)大，然后再進(jìn)行張拉。

3 孔道灌漿

3.1 灌漿時(shí)間及灌漿材料

①預(yù)應(yīng)力束全部張拉完畢后，切割錨具外的鋼絞線并進(jìn)行壓漿準(zhǔn)備工作，壓漿工作應(yīng)盡快進(jìn)行，孔道應(yīng)盡快灌漿。灌漿材料采用水、水泥、壓漿劑、減水劑攪拌而成。

②水泥漿必須具有足夠的流動(dòng)度，水膠比0.28，水泥漿稠度宜控制在25～33s時(shí)，漿液比重控制在2.05～2.13g/cm3即可滿足灌漿要求。

③水泥漿強(qiáng)度

水泥漿28天抗壓強(qiáng)度不小于40MPa。

3.2 機(jī)械設(shè)備及檢測(cè)指標(biāo)儀器

攪拌機(jī)、壓漿機(jī)、真空機(jī)、空壓機(jī)、水泵、稠度儀、泥漿比重計(jì)。

3.3 灌漿前準(zhǔn)備

檢查各機(jī)械設(shè)備是否工作正常，做好灌漿前的準(zhǔn)備工作。

3.4 漿液的攪拌

①攪拌水泥漿之前加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤，按配合比加入原材料。

②攪拌時(shí)間應(yīng)保證混合均勻，在灌漿過程中，水泥漿的攪拌應(yīng)不間斷，攪拌好的水泥漿要做到基本卸盡。

③嚴(yán)格按配合比用水量控制加水量。

3.5 灌漿過程

灌漿采用真空輔助灌漿工藝，采用一端壓漿另一端抽真空的方法。

①抽真空，使孔內(nèi)大氣壓保持-0.08～-0.1MPa；管道壓漿的壓力0.5～0.6MPa；

②啟動(dòng)壓漿機(jī)，開始灌漿，通過壓漿機(jī)，將漿液通過錨墊板上的進(jìn)漿孔壓入波紋管一段時(shí)間后，出漿口開始冒稀漿，隨后出漿孔冒濃漿，出漿比重不小于進(jìn)漿比重，此時(shí)，用木楔立即封堵出漿孔，仍繼續(xù)壓漿，保持壓力0.5～0.6MPa，持壓5min后可停止灌漿，拔出灌漿管，然后接到另一組孔道，按以上步驟重新開始灌注另一組孔道。

③豎向精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力孔道灌漿時(shí)，壓漿機(jī)將漿液壓入進(jìn)漿管，過一段時(shí)間后出漿口冒濃漿，出漿比重不小于進(jìn)漿比重時(shí)，將出漿管綁扎，待螺母冒漿時(shí)再加壓穩(wěn)壓，穩(wěn)壓時(shí)間5min，再折住進(jìn)漿管將其綁扎，拔出灌漿管，然后接另一組孔道，按以上步驟重新灌另一組孔道。

3.6 清洗

灌漿完成后，清洗輸漿管、壓漿機(jī)、攪拌機(jī)、球閥以及其他粘有水泥漿的工具。

3.7 灌漿過程中所出現(xiàn)的堵孔問題及處理方法

堵孔是本工程灌漿出現(xiàn)的比較普遍的問題，尤其是豎向精軋螺紋鋼較為嚴(yán)重。就本工程而言，堵孔問題主要有以下幾種情況：

①進(jìn)漿管堵塞，出漿管不堵塞

進(jìn)漿管堵塞包括進(jìn)漿管打折、進(jìn)漿管與波紋管連接處漏漿造成的進(jìn)漿口堵塞。產(chǎn)生的原因主要有兩點(diǎn)：一是混凝土澆筑前施工時(shí)受到擠壓、碰傷，致使注漿管打折而未被發(fā)現(xiàn)；二是注漿管與波紋管連接處密封不嚴(yán)密，致使混凝土澆筑時(shí)漿液進(jìn)入波紋管而堵塞進(jìn)漿口。

處理方法：每一跨底板澆筑完成后采取一道排查、補(bǔ)救措施，底板澆筑完成后，使用空壓機(jī)往進(jìn)漿口壓空氣，如出漿管無空氣冒出，則將施工縫以上的波紋管切開一個(gè)小口，重新引上去一根進(jìn)漿管，進(jìn)漿管盡可能的往下插，在墻身標(biāo)記每根波紋管的位置，以便墻身澆筑后仍能正確的找到每根波紋管的位置。如立墻澆筑完成后，除了引上去的進(jìn)漿管，還有一些底板上的進(jìn)漿管仍然用空壓機(jī)壓不通，對(duì)于這些孔道：首先找到此波紋管的位置，在墻身開孔，開孔位置在八字模以上施工縫附近；然后用一根細(xì)管插入開孔的波紋管，盡量向下插，用真空泵抽出里面積水；之后再用壓漿機(jī)將漿液通過細(xì)管注入波紋管內(nèi)，待開孔處流出濃漿時(shí)停止灌漿；最后用砂漿將開孔處封住，埋一根注漿管，待砂漿凝固后從此管注漿，出漿管冒出濃漿，打折出漿管并綁扎，待螺母冒漿之后持壓5min，再打折進(jìn)漿管并綁扎至此孔道處理完畢。

②漿管堵塞，進(jìn)漿管不堵塞

出漿管堵塞的原因主要是：澆筑立墻時(shí)，混凝土工人無意將出漿管碰掉，或者出漿管有縫隙，漿液流入，堵塞出漿管。用空壓機(jī)往底板上的進(jìn)漿口壓空氣，如頂板上螺母冒氣而出漿孔不冒氣，即可確定為出漿管堵塞。

處理方法：首先在精軋螺紋鋼頂端錨墊板下方打孔，直到打穿波紋管為止；然后用空壓機(jī)往進(jìn)漿管吹氣，若此孔有氣冒出，則證明此波紋管已經(jīng)通暢，可以灌漿；最后用壓漿機(jī)將漿液通過進(jìn)漿管打入波紋管內(nèi)，直到此孔冒出濃漿，用木楔楔住，待螺母冒漿之后持壓5min，再打折進(jìn)漿管并綁扎至此孔道處理完畢。

③漿口堵塞，出漿口也堵塞

這種情況是以上兩個(gè)原因皆有。對(duì)于這些孔道：第一步，首先找到波紋管的位置，在墻身開孔，開孔位置在墻身與底板混凝土施工縫附近；然后用一根細(xì)管插入開孔的波紋管，盡量向下插，用真空泵抽出里面積水；之后再用壓漿機(jī)將漿液通過細(xì)管注入波紋管內(nèi)，待開孔處流出濃漿時(shí)停止灌漿；最后用砂漿將開孔處封住，埋一根注漿管。第二步，首先在精軋螺紋鋼頂端錨墊板下方打孔，直到打穿波紋管為止；然后用空壓機(jī)往注漿管吹氣，若此孔有氣冒出，則證明此波紋管已經(jīng)通暢，可以灌漿；最后用壓漿機(jī)將漿液通過進(jìn)漿管壓入波紋管內(nèi)，直到此孔冒出濃漿，用木楔楔住，待螺母冒漿之后持壓5min，再打折進(jìn)漿管并綁扎至此孔道處理完畢。

④進(jìn)漿管不堵塞，出漿管不堵塞，孔道中間堵塞

這種情況比較少見，引起的主要原因是：豎向鋼筋施工時(shí)受擠壓、碰傷使波紋管破損，澆筑墻身混凝土?xí)r，少量混凝土進(jìn)入波紋管內(nèi)造成堵塞。

處理方法：在墻身八字模以上施工縫以下找到此孔的位置打孔，用空壓機(jī)往注漿管吹，若通，將此孔以下的部分灌滿；繼續(xù)往上一米打孔，若此一米仍通，則把此一米灌滿；直到有一米不通，堵孔的部位就在這一米當(dāng)中，在這一段下部，以分米為單位逐步地往上打孔，直到找到堵孔位置。把此堵孔位置作為分界點(diǎn)，分為兩段，上下都灌滿，即該孔道處理完畢。

4 結(jié)語

本渡槽預(yù)應(yīng)力工序經(jīng)過錨索測(cè)力計(jì)及錨桿測(cè)力計(jì)的跟蹤檢測(cè)，所有錨索及錨桿應(yīng)力值均滿足設(shè)計(jì)要求；經(jīng)過取芯及試塊檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均合格，孔道灌漿滿足設(shè)計(jì)要求。文中所介紹的后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝及出現(xiàn)常見問題的處理方法，可作為日后類似工程的參考。