無粘結預應力鋼絞線在圓形二沉池中的應用

黃堅+趙曙光

摘 要：無粘結預應力技術解決了大跨度和超長混凝土結構在荷載、溫度或收縮等效應下產生的裂縫，通過對無粘結預應力鋼絞線張拉的施工工藝介紹，清楚了無粘結預應力技術防止結構混凝土裂縫的機理和應用效果。

關鍵詞：無粘結；預應力鋼絞線；施工工藝

無粘結預應力鋼絞線是在鋼絞線外包裹一層高密度聚乙烯塑料管，該塑料管與鋼筋之間采用防銹、防腐潤滑油脂涂層。在張拉過程中鋼絞線與其在混凝土構件中的預留孔道之間沒有粘結力，預應力鋼絞線的拉力永遠只能通過錨具和變向裝置傳遞給混凝土。無粘結預應力技術解決了大跨度和超長混凝土結構在荷載、溫度或收縮等效應下產生的裂縫，能提高結構的性能，降低工程造價。

青海省格爾木工業(yè)園區(qū)污水處理廠設計有二座二沉池，池體為圓形無粘結預應力混凝土結構，池內徑48.0米，高5.60m，池壁厚為350mm，預應力筋每圈由3段長度為51.8m的預應力鋼鉸線組成，分別錨固在沿圓周間隔60°布置的6個錨固肋上。每段預應力筋間隔錨固于相隔120°布置的2個錨固肋上。預應力筋在圓形水池池壁內沿其高度共鋪設25周，采用φs15.2（1×7）低松弛預應力鋼絞線，每個錨固端設10mm厚墊板。

無粘結預應力筋采用TTM全封閉型錨具，采用YCN-25油壓千斤頂6套進行張拉，以下對預應力張拉的施工工藝進行說明。

1 施工準備

根據(jù)本預應力施工特點，確定合理的施工方案，做好技術交底工作。預應力鋼絞線進場后要成批驗收，按規(guī)定取樣送試，經(jīng)試驗合格后方可使用。鋼絞線必須是通長的，每段的中間嚴禁有接頭。無粘結鋼絞線護套輕微破損者應外報防水塑料膠帶修補。因為預應力中采用高強低松弛鋼絞線，對錨具的要求高，本工程設計采用TTM全封閉型錨具。按照規(guī)范要求：錨具效率系數(shù)ηA≥0.95，試件破斷時的總應變εu≥2.0%。其質量應符合國家現(xiàn)行標準《預應力筋用錨具、夾具和連接器》（JGJ85-2010）的規(guī)定。錨具按有關規(guī)定進場驗收。

人員、機具準備：張拉操作6人，記錄3人。采用YCN-25油壓千斤頂6套。

2 施工工藝

工藝流程：池壁非預應力鋼筋綁扎→按預應力布筋標高焊接支架→鋪設無粘結預應力筋并綁扎→檢查、調整及固定預應力筋→錨固槽埋件安裝固定→支設模板、澆筑砼、養(yǎng)護→強度達到100%后預應力張拉→錨具密封→錨固槽封堵。

預應力鋼筋運至現(xiàn)場后，要及時檢查規(guī)格、尺寸和數(shù)量，并逐根檢查其端部配件無誤后，方可分類堆放。預應力鋼絞線綁扎順序：首先根據(jù)位置和間距的要求綁扎預應力的定位鋼筋，然后由下向上綁扎水平環(huán)向鋼絞線。鋼絞線綁扎時，將鋼絞線的兩端要扎緊并裹塑膠布。采用單束多次穿入的方法，穿鋼絞線時需多人協(xié)作，每道從定位鋼筋上穿過。其綁扎方法與普通池體的水平鋼筋相同，鋼絞線安裝前要根據(jù)圖紙要求，每一圈的張拉端在不同位置的錨固槽位置，預應力鋼絞線伸出錨固槽的長度應滿足張拉要求。

鋼絞線鋪放、安裝完畢后，單獨填寫隱蔽工程驗收記錄，及時報請監(jiān)理進行隱蔽工程驗收，確認鋼絞線安裝質量合格后，方可澆筑混凝土?；炷翝仓r，避免碰撞鋼絞線、定位鋼筋以及端部預埋部件，防止鋼絞線位置發(fā)生變化。池壁混凝土必須振搗密實。

混凝土澆筑完畢對混凝土進行保濕養(yǎng)護?？稍诔乇趥让鏉M掛舊氈布，墻頂部布置一圈滴水管，確保養(yǎng)護期保持表面濕潤狀態(tài)。

張拉前要對同條件混凝土試塊進行抗壓強度試驗，當混凝土的試塊抗壓強度達到設計要求強度的100%后，方可進行預應力鋼絞線的張拉。張拉前混凝土要保持濕潤，并要清理干凈承壓板板面，并檢查承壓板下面的混凝土質量，如有局部缺陷，要預先處理。

對千斤頂、液壓機進行試驗，檢測其運行狀態(tài)是否正常，安裝千斤頂支撐架，并檢查張拉所用的工具如扳手、錘子、卡具等是否準備齊全。錨具系統(tǒng)安裝：環(huán)狀鋼絞線末端的要與錨具的承壓板相垂直。

根據(jù)設計要求，預應力張拉控制應力1395N/mm2，實際張拉時進行3%的超張拉，正式張拉開始前，先進行試張拉，用以檢測張拉機械、設備的情況；測試預應力筋的摩擦阻力；檢測預應力筋的應力變形是否符合要求。

預應力鋼筋張拉采用二端張拉，由下向上隔圈依次張拉，每圓周有三道鋼絞線，每端配有2套張拉設備要同時張拉。

預應力筋張拉施工流程：量測預應力筋初始長度→安裝錨具→裝千斤頂→張拉至應力1.03σcon持荷約2分鐘→鎖定錨具→量測預應力筋最終長度→計算張拉伸長值。

安裝時對水平環(huán)狀預應力筋應使張拉力的作用線與鋼絞線中心線末端的切線重合。張拉方式采用分級張拉，第一級張拉至設計張拉力的10%，第二級張拉至設計張拉力。圓周處六個張拉端的千斤頂要同步給壓，超張拉達到設計要求后，穩(wěn)壓2分鐘不降壓，可以進行回油退頂，預應力筋錨具自動錨固，張拉錨固后及時對錨具進行全封閉防腐處理，裸露的鋼絞線采用塑料護套進行包裹。

封端砼澆筑：首先將錨固槽砼接觸面進行鑿毛處理，將浮塵、雜物清理干凈，然后安裝模板，澆水濕潤，采用C45細石膨脹砼封堵錨固槽。

張拉時密切觀察壓力表讀數(shù)用以控制張拉力。張拉時采用雙控制，張拉過程中以應力控制為主，伸長值進行校核，如果實際伸長值大于計算值的10%或小于計算值的5%，要暫停張拉，查明原因，采取措施予以調整后再繼續(xù)張拉。預應力筋張拉過程中，認真填寫無粘結預應力張拉記錄表，記錄好各項數(shù)據(jù)。

張拉設計參數(shù)：張拉控制力ócom=1395N/mm2，單根預應力鋼絞線截面積為140mm2，每束筋的張拉力：N=1395×140=195.3KN，單根預應力鋼絞線超張拉時的控制張拉力為：1.03p=201.2kN。

伸長值的計算：△L=Fj*Lt/{Ap*Ep*[1-（KLt+Uθ）÷2]}=430 mm。單端伸長值為215mm。其中Lt—無粘結預應力筋的長度（m）48.7*3.1416/3=50.86

預應力筋的張拉力Fj=195.3kN；預應力筋的截面面積Ap=140mm2；彈性模量Ep=1.95*105N/mm2；預應力筋的摩擦系數(shù)K=0.004，U=0.1；張拉端至計算截面曲線部分切線夾角的總和Θ=1.04。

3 施工中的注意事項

預應力筋運輸時采用成盤運輸，應輕裝輕卸，嚴禁摔擲及鋒利物品損壞預應力筋表面。吊具用不得采用鋼絲繩，應采用吊裝帶，避免裝卸時破壞預應力筋塑料套管。當有輕微破壞時，應及時用防水膠帶纏繞預應力筋外皮破損處。預應力筋下料長度應經(jīng)計算確定。計算時應考慮結構的圓弧長度、錨夾具厚度、千斤頂長度、冷拉伸長值、彈性回縮值、張拉伸長值和外露長度等因素。首次使用應經(jīng)試驗，符合要求后方可成批下料。預應力筋下料切斷后，端頭應齊整。預應力筋應采用砂輪鋸切斷，不得采用電弧或氣焊切斷，從預應力筋開始鋪設直到混凝土澆筑，避免在預應力筋周圍使用電焊，以防預應力筋通電造成強度降低。鋼絞線下料后不得散頭，下料場地應平整、潔凈。錨具的承壓面應與預應力筋垂直。

4 結語

本工程二沉池通過采用無粘結預應力技術，有效防止了超長結構砼裂縫的出現(xiàn)。通過二沉池滿水試驗、半年的試運轉以來，未發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象，可以說明無粘結預應力技術在圓形水池的抗裂效果十分明顯，同時能降低工程造價。

參考文獻

[1] 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[2] JGJ92-2004.無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程[S].2004.

[3] CECS180：2005.建筑工程預應力施工規(guī)程[S].2005.