預(yù)應(yīng)力混凝土水泥筒倉(cāng)施工質(zhì)量事故案例分析

虞業(yè)平

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610051

預(yù)應(yīng)力混凝土水泥筒倉(cāng)施工質(zhì)量事故案例分析

虞業(yè)平

成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610051

近年來(lái)，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在水泥工程混凝土筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)承載能力方面占2/3以上，因此預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量直接關(guān)系到筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。但往往因?yàn)樵O(shè)計(jì)構(gòu)造不合理、預(yù)應(yīng)力材料配套錯(cuò)誤、張拉工藝不正確、施工組織不合理等因素而產(chǎn)生質(zhì)量事故。為了使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的性能得以充分發(fā)揮，必須采取必要的保證措施。

混凝土筒倉(cāng) 質(zhì)量事故 預(yù)應(yīng)力 張拉

0 引言

現(xiàn)今全球范圍建設(shè)的水泥生產(chǎn)線的產(chǎn)能一般在5 000～10 000 t/d熟料，需要配套大容量的筒倉(cāng)來(lái)滿足產(chǎn)能需求。筒倉(cāng)倉(cāng)壁承受儲(chǔ)料壓力而產(chǎn)生的環(huán)向拉力作用屬軸心受拉構(gòu)件，隨著筒倉(cāng)容量的不斷增加，倉(cāng)壁內(nèi)將產(chǎn)生巨大的環(huán)向拉力，如果還采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倉(cāng)壁的強(qiáng)度和裂縫寬度很難滿足要求。隨著預(yù)應(yīng)力材料、工藝水平、設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)者逐漸開(kāi)始將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)，類(lèi)似水桶箍的作用，高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋張拉后可大幅提高筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)的承載能力與抗裂性能。

正是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵作用，其施工質(zhì)量必須得到足夠的重視，使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的性能充分發(fā)揮，保證結(jié)構(gòu)的安全和使用壽命。本文結(jié)合幾個(gè)預(yù)應(yīng)力筒倉(cāng)工程實(shí)例，就因設(shè)計(jì)構(gòu)造不合理、預(yù)應(yīng)力材料配套錯(cuò)誤、張拉工藝不正確、施工組織不合理等因素而產(chǎn)生的質(zhì)量事故，分析其原因并指出解決措施，供工程技術(shù)人員參考。

1 設(shè)計(jì)構(gòu)造不合理引起倉(cāng)壁裂縫

某水泥廠熟料庫(kù)，內(nèi)徑30 m，高31 m，壁厚400 mm，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土倉(cāng)壁采用滑模工藝施工。預(yù)應(yīng)力筋張拉后在倉(cāng)壁底部約第一束預(yù)應(yīng)力筋高度處發(fā)現(xiàn)一條環(huán)形水平裂縫，局部裂縫寬度達(dá)2 mm 。見(jiàn)圖1。

圖1中的裂縫清晰可見(jiàn)，事后分析原因發(fā)現(xiàn)：預(yù)應(yīng)力筋開(kāi)始于底板與倉(cāng)壁連接部位，該部位的普通豎向鋼筋偏少。預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)產(chǎn)生的次應(yīng)力對(duì)倉(cāng)壁的彎剪效應(yīng)受到底板的約束，結(jié)構(gòu)既無(wú)法抵抗也無(wú)法釋放，導(dǎo)致該裂縫的產(chǎn)生。

建議在此后的設(shè)計(jì)中，倉(cāng)壁與底板或廊道連接部位應(yīng)采取如下技術(shù)措施：

（1）加強(qiáng)連接部位豎向鋼筋。增加倉(cāng)壁下端與底板連接處外側(cè)的豎向鋼筋配筋量，以提高倉(cāng)壁豎向抗裂能力，避免產(chǎn)生水平裂縫。

圖1 熟料庫(kù)水平裂縫

（2）降低連接部位的預(yù)應(yīng)力度。也就是控制鋼筋的張拉力，張拉力不宜過(guò)大，使預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的倉(cāng)壁下端彎矩小于抗裂要求的彎矩，自然倉(cāng)壁也就不會(huì)出現(xiàn)裂縫。

（3）采用合理的連接構(gòu)造措施降低或消除約束影響，如：底板、廊道等與倉(cāng)壁斷開(kāi)布置；在過(guò)度區(qū)段配置一定數(shù)量的預(yù)應(yīng)力筋等等。

2 預(yù)應(yīng)力材料配套錯(cuò)誤

某水泥廠熟料庫(kù)，設(shè)計(jì)采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土倉(cāng)壁，每束預(yù)應(yīng)力筋7根Φs15.2無(wú)粘結(jié)鋼絞線。因施工單位對(duì)無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工藝特點(diǎn)不熟悉，張拉端采用了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力常用的YJM15-7錨具，配套鑄鐵錨墊板、螺旋筋。澆筑混凝土后發(fā)現(xiàn)，喇叭口內(nèi)混凝土與無(wú)粘結(jié)鋼絞線不規(guī)則粘結(jié)，導(dǎo)致鋼絞線不能張開(kāi)而無(wú)法安裝錨具。見(jiàn)圖2。

圖2 錯(cuò)用錨墊板事故

施工單位對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的理解及重視程度不足，預(yù)應(yīng)力材料配套錯(cuò)誤，導(dǎo)致了該事故的發(fā)生。處理的辦法只能逐孔將喇叭口內(nèi)的混凝土清理干凈。顯然，此時(shí)要求達(dá)到每根鋼絞線可以展開(kāi)以符合錨具孔位排列已經(jīng)非常困難，該問(wèn)題的處理對(duì)工期、質(zhì)量的影響極大。張拉后，喇叭口內(nèi)因無(wú)法灌漿而形成的永久性空腔對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性將產(chǎn)生不利的影響還有待評(píng)估。

對(duì)集束配置的無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，張拉端宜采用在混凝土澆筑時(shí)能使鋼絞線定位的專(zhuān)用錨墊板，見(jiàn)圖3。

圖3 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束及張拉端設(shè)置

預(yù)應(yīng)力技術(shù)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，鋼絞線參數(shù)、錨具參數(shù)都應(yīng)該嚴(yán)格配套，而且應(yīng)在設(shè)計(jì)或是施工方案階段確定。

3 張拉工藝不正確

某水泥廠熟料庫(kù)，設(shè)計(jì)采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力倉(cāng)壁，每孔鋼絞線12根，單束張拉噸位234 t。施工單位原計(jì)劃采用24 t千斤頂單根張拉，張拉端外露的鋼絞線長(zhǎng)度按照單根張拉要求預(yù)留。張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)，單根張拉時(shí)，每孔中的12根鋼絞線伸長(zhǎng)值均不同，自第一根往后有逐漸變短的趨勢(shì)，不能滿足規(guī)范要求。

后張拉的鋼絞線伸長(zhǎng)值不滿足要求的原因是先張拉的鋼絞線繃直后對(duì)被張拉鋼絞線的糾纏摩擦作用，使被張拉的鋼絞線無(wú)法按照預(yù)期的摩擦系數(shù)正常移動(dòng)，越往后其糾纏摩擦作用越強(qiáng)，伸長(zhǎng)損失越大。該損失還與鋼絞線的穿入方式、鋼絞線根數(shù)有關(guān)，人工穿束的比機(jī)械穿束的損失大，鋼絞線根數(shù)越多損失越大。

因?yàn)樵O(shè)計(jì)計(jì)算和施工方案制定階段都不可能考慮這種非正常損失，所以該工程必須采用大噸位千斤頂整束張拉。見(jiàn)圖4。這就意味著所有已經(jīng)穿入的鋼絞線需要更換，其經(jīng)濟(jì)損失可想而知。

圖4 400 t千斤頂整束張拉

4 施工組織不合理

某預(yù)應(yīng)力混凝土熟料庫(kù)滑模施工中，由于混凝土垂直運(yùn)輸設(shè)備和人員配置不足，造成大面積混凝土澆搗不密實(shí)，見(jiàn)圖5。建設(shè)方隨即要求停止滑模，研究后決定對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的2 m高度范圍混凝土進(jìn)行鑿除處理，見(jiàn)圖6。

圖5 混凝土澆搗不密實(shí)

圖6 混凝土鑿除處理

預(yù)應(yīng)力筒倉(cāng)特別是采用滑模施工工藝筒倉(cāng)施工的各個(gè)工種必須密切配合，合理組織勞動(dòng)力，在合理的時(shí)間內(nèi)完成普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋的綁扎和安裝，確?；炷另樌麧仓?，否則容易造成混凝土質(zhì)量問(wèn)題。

預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程可視為對(duì)混凝土的質(zhì)量檢測(cè)，消極處理預(yù)應(yīng)力筒倉(cāng)的混凝土質(zhì)量問(wèn)題，或者準(zhǔn)確地說(shuō)，大噸位的張拉可能會(huì)引發(fā)更為惡劣的質(zhì)量安全事故。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土筒倉(cāng)施工而言，建立符合設(shè)計(jì)要求的有效預(yù)應(yīng)力至關(guān)重要，關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，應(yīng)該引起建設(shè)各方的高度重視。預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量涉及到建設(shè)程序中各個(gè)環(huán)節(jié)，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)上，重視預(yù)應(yīng)力張拉可能帶來(lái)的構(gòu)造問(wèn)題，并采取預(yù)控措施。

（2）根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙深度進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，材料、機(jī)具的配套選擇應(yīng)以滿足設(shè)計(jì)或規(guī)范要求為準(zhǔn)。

（3）預(yù)應(yīng)力混凝土筒倉(cāng)滑模施工前必須制定合理詳細(xì)的施工方案，確保各工序正常、有序完成。

（4）預(yù)應(yīng)力技術(shù)專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，應(yīng)選擇具有豐富經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)公司參與包括設(shè)計(jì)階段的全過(guò)程質(zhì)量控制。

2014-11-1）

TQ172.8

B

1008-0473(2015)01-0047-03

10.16008/j.cnki.1008-0473.2015.01.012