排水渡槽预应力张拉施工技术

□喻金钟（河南省水利第二工程局）

1.工程概况

南水北调中线工程中的某排水渡槽槽身结构为预应力混凝土多纵梁矩形双槽结构，槽身断面底宽11.5m，单槽孔口宽5m，槽身分为5跨，每跨长20m，混凝土强度等级为C50。槽身两边壁设计为4道钢束孔，中肋设计为6道钢束孔，每道钢束孔内的钢绞线为7根，在槽身内为曲线布置。

2.预应力张拉施工

2.1 张拉前准备工作

组织管理人员和施工技术工人学习预应力张拉施工技术规范，熟悉设计图纸，对施工人员进行岗前培训和技术交底。本工程预应力钢束采用标准GB/T5224－2003ΦS15.2mm高强低松驰钢铰线，fptk=1860MPa，锚具采用YJM15-7型锚具及其配件，与之相配套的张拉设备采用YCK1500型千斤顶4台（套）。使用前对液压千斤顶及油泵进行全数检验、率定并配套使用，波纹管采用Φ70金属波纹管并在槽身混凝土浇筑前按设计位置提前预埋到位，灰浆泵及灰浆搅拌机各1台。

结构中所采用的材料（钢绞线、锚具、夹具和连接器等），应按现行国家标准的规定进场验收。待槽身混凝土强度达到混凝土强度设计等级的100%后，且混凝土龄期不小于14d时，再进行预应力张拉。张拉前清理干净锚垫板，把多余的波纹管进行切割，清理完成后用空压机进行孔道清孔，排出孔内残渣。端头处钢绞线表面的灰浆清理干净。

2.2 钢绞线编束和穿束

钢绞线下料时采用砂轮机切割，不得采用电弧或气割切割。下料长度参照渡槽预应力钢束构造图纸中钢铰线材料表所示“下料长度”，并用下式进行复核，确保每根钢铰线的长度满足要求。

L=s+2h

式中：L-钢绞线下料长度，mm；s-实测管道长度，mm；h-锚垫板外钢绞线使用长度，包括工作锚板、限位板、工具锚板的厚度，张拉千斤顶长度和工具锚板外必要的安全长度之和，mm。

预应力筋束根据设计结构进行编制。编束时在平坦、干燥且无油污的场地进行，成束预应力筋在编制过程中先使一端对齐，排列平顺，不能出现扭结，绑扎要牢固。穿束前将预应力筋束前端包裹，并仔细检查孔号与预应力筋的编号，预应力筋束的各根预应力筋保持顺直，如有扭曲须经调整。只有上述两项均检验合格后方可穿束。

2.3 张拉机具的检验及安装

张拉机具安装前，对外露预应力筋除锈，清理承压面，并检查锚垫板后面及波纹管边缘的混凝土质量，如有空鼓现象，则需要进行修补，修补混凝土强度不低于设计强度等级的80%后再进行张拉施工。

预应力筋张拉前，对所有张拉机具送至具备相应资质的检验机构进行配套标定，并在张拉机具就位后，经有关技术人员检验机具安装合格后，进行空载试运转，检查其运行状态及可靠性。锚具安装后及时进行张拉施工，不能及时张拉时，将外露预应力筋和锚具密封，防止尘土和水进入锚夹具及锚板与垫板的接缝内。

2.4 预应力张拉施工

张拉按照“先张拉中肋后两边对称、先张拉底索再张拉上索”的原则进行，对称钢束采用两套设备同时张拉。前述各钢束在正式张拉前先进行初始张拉，设初始张拉力为控制张拉力的10%，张拉顺序及张拉应力控制按照设计图纸要求进行。钢束张拉时两端对称、均匀张拉，采用张拉力与引伸量双控。两端张拉达到要求应力后，先锚固一端，另一端补足应力后再锚固。

千斤顶和油表要按时进行校正，保持良好的工作状态，保证误差不超过规定。预应力筋使用前按规定对其进行如下检查：钢丝截面要圆，粗细、强度、硬度要均匀；钢丝编束时应认真梳理，避免交叉混乱；清除钢丝表面的油污锈蚀，使钢丝正常楔紧和正常张拉。锚具安装位置要准确。锚垫板承压面、锚环、对中套等的安装面必须与孔道中心线垂直，锚具中心线必须与孔道中心线重合。垫板承压面与孔道中线不垂直时，应在锚圈下垫薄钢板调整垂直度。将锚圈孔对正点焊，防止张拉时移动。千斤顶给油、回油工序一般应当缓慢平稳进行。特别是要避免大缸回油过猛，产生较大的冲击振动，易发生滑丝。

钢绞线断丝、滑丝不得超过1丝，每个断面断丝之和不得超过该断面钢丝总数的1%。滑丝与断丝现象发生后，可按如下方法进行处理：

一是钢丝束放松。将千斤顶按张拉状态装好，并将钢丝在夹盘内楔紧。一端张拉，当钢丝受力伸长时，锚塞稍被带出。这时立即用钢钎卡住锚塞螺纹（钢钎可用Φ5mm的钢丝、端部磨尖制成，长20～30cm）。然后主缸缓慢回油，钢丝内缩，锚塞因被卡住而不能与钢丝同时内缩。主缸再次进油，张拉钢丝，锚塞又被带出。再用钢钎卡住，并使主缸回油，如此反复进行至锚塞退出为止。然后拉出钢丝束更换新的钢丝束和锚具。

二是单根滑丝单根补拉。将滑进的钢丝楔紧在卡盘上，张拉达到应力后顶压楔紧。

三是人工滑丝放松钢丝束。安装好千斤顶并楔紧各根钢丝。在钢丝束的一端张拉到钢丝的控制应力仍拉不出锚塞时，打掉一个千斤顶卡盘上钢丝的楔子，迫使1～2根钢丝产生抽丝。这时锚塞与锚圈的锚固力就减小了，再次拉锚塞就较易拉出。

2.5 孔道压浆

预应力张拉完成经验收合格后及时进行孔道压浆。压浆采用不低于42.5级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配置的水泥浆液，水灰比≤0.4，水泥浆强度不低于C50，所用水泥的出厂时间不超过一个月，压浆前先进行压浆试验。压浆顺序为：清除管道内杂物及积水→搅拌水泥浆→压浆泵压浆→压满孔道并封闭排气孔后压浆泵保压→另一端排出与规定稠度相同的灰浆关闭压浆泵→拆卸压浆泵。压浆后24h内，预应力混凝土槽身上不得放置设备或施加其它荷载。

压浆前，将锚具周围的钢丝间隙和孔洞封堵，并吹入无油的压缩空气清洗管道。接着用内含0.01g/L生石灰或氢氧化钙的清水冲洗管道，直到将松散颗粒除去及清水排除为止，再以无油的压缩空气吹干管道。

压浆时，从一端压浆孔压入浆液，由另一端的排气孔排气和泌水，压浆时先压注下层孔道。压浆使用活塞式压浆泵，压浆过程保持缓慢、均匀，不得中断，待浆液充满管道后，排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆时关闭排气孔，之后继续加压至0.5～0.6MPa，维持5min后，将灌浆孔用木塞堵住，以保证管道中充满水泥浆。较集中和邻近的孔道，先连续压浆完成。对掺加外加剂泌水率较小的水泥浆，通过试验证明能达到孔道内饱满时，可采用一次压浆的方法；不掺加外加剂的水泥浆，可采用二次压浆法，两次压浆的时间间隔控制在30-45min。

压浆后，从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，及时进行处理和纠正。压浆时，每班取3组70.7mm立方体试块，标准养护28d，检查水泥浆的抗压强度。压浆完成后及时将锚头封堵。张拉端槽身截面的混凝土凿毛后，即可进入后浇带施工阶段。

3.张拉质量控制措施

张拉控制采用应力值为主、伸长值为辅的双控措施。在张拉前，首先对张拉机具进行校验，然后做好伸长值的测量准备工作；在张拉过程中，按允许的伸长值（理论伸长值的±6%）校验应力值。

张拉前做好张拉设备的配套校检与标定。采取两端张拉工艺，专人指挥，确保两端同步，按设计要求的顺序依次张拉，加载、卸载要平稳缓慢均匀。张拉时，工作锚、夹片安装要均匀，松紧一致。预应力筋下料后进行编束，整束以人工的方式穿入预留孔道内，以防止钢绞线在孔道内扭结，影响张拉的质量。

对预应力张拉机具操作人员定人定位持证挂牌上岗，并进行岗前培训和技术交底。预应力张拉时，指定技术员做好张拉时的数据记录。

4.结论

排水渡槽预应力施工，直接关系到渡槽后期的运行安全。上述方案施工简单、可操作性强，施工质量容易得到保证。