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      預(yù)應(yīng)力襯砌無粘結(jié)鋼絞線張拉及錨具防腐施工技術(shù)

      2021-10-21 19:50:28鐘理炳
      中國房地產(chǎn)業(yè)·下旬 2021年10期
      關(guān)鍵詞:張拉

      鐘理炳

      【摘要】隧洞預(yù)應(yīng)力襯砌張拉施工技術(shù),由于錨具槽空間狹小,按照傳統(tǒng)張拉施工技術(shù)施工難度大,可操作性不高。在實際施工過程中遇到問題,通過分析,選擇合適施工器具,保證了襯砌張拉的質(zhì)量及進度;以及無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具防腐施工技術(shù)控制細(xì)節(jié),最終實現(xiàn)了吉林省中部城市引松供水工程8#隧洞順利施工完成。

      【關(guān)鍵詞】無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線;預(yù)應(yīng)力襯砌;錨具防腐;張拉

      【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.30.

      1、前言

      無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線外層由HDPE護套保護,并且HDPE護套和鋼絞線之間有防腐潤滑油脂,可起到防腐潤滑作用。水利隧洞長期埋藏在地下,結(jié)合地下水豐富,地下環(huán)境復(fù)雜,因此對預(yù)應(yīng)力體系防腐蝕的能力要求較高。預(yù)應(yīng)力體系在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中非常重要,因此對于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉、錨具防腐工作顯得尤為重要。本文介紹吉林省中部城市引松供水工程8#隧洞預(yù)應(yīng)力襯砌無粘結(jié)鋼絞線張拉施工、錨具防腐施工,供相識工程參考。

      2、工程概況

      總干線六標(biāo)段引水隧洞設(shè)計為有壓隧洞,由于部分里程段埋深較淺,當(dāng)隧洞通水,內(nèi)部壓力上升時,襯砌有可能無法抵抗內(nèi)部水壓力,從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂,因此,在隧洞進出口及埋深較淺的位置,給混凝土結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力,從而抵抗內(nèi)水壓力,避免結(jié)構(gòu)受到破壞。

      8#隧洞,前杏樹頂子至東茶棚庵(樁號92+605~94+388m)成洞洞徑為5.1m。比降為1/4000,本段長度1783m。

      地貌為波狀臺地及丘陵,地面高程233.0~273.4m,隧洞埋深6~46m。地層巖性表層為黃土狀壤土,基巖為白堊系礫巖。地層位于黃土狀壤土和全、強風(fēng)化礫巖中及侏羅~白堊系安山巖,部分洞段上覆圍巖厚度不足1倍洞徑。隧洞進口位于地下11.2m,

      隧洞地下水水量較豐富,地下水對對鋼結(jié)構(gòu)和混凝土中鋼筋有弱腐蝕。圍巖以Ⅳ、Ⅴ類為主,隧洞出口位于地下11.3m。

      整個8#隧洞埋深較淺,隧洞圍巖較差,地下水量較為豐富,為了避免發(fā)生較大變形而導(dǎo)致襯砌開裂失效,因此8#隧洞均采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力襯砌的方式進行二次襯砌。

      3、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計情況

      無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力襯砌設(shè)計厚度均為45cm,成洞后洞涇5.1米?;炷翉姸鹊燃墳镃40F150W12,骨料采用二級配,采用普通P.O42.5硅酸鹽水泥。

      鋼絞線采用1860級,4根布置,直徑為15.2。鋼絞線沿隧洞環(huán)向繞兩圈,單層布置。沿著隧洞方向,每50cm布設(shè)一組,錨具槽為左右45度間隔布置。錨具槽尺寸為1.2m*0.2m*0.2m。

      4、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力襯砌張拉及防腐施工重難點

      4.1 施工重點

      鋼絞線為預(yù)應(yīng)力混凝土的靈魂,因此鋼絞線張拉、錨固工作在施工中應(yīng)加強質(zhì)量控制。對鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力,主要使鋼絞線對隧洞襯砌其環(huán)向擠壓作用,從而抵抗淺埋地段隧洞中內(nèi)水壓力。施工過程中若出現(xiàn)張拉力不足、設(shè)備未率定或者錨固不到位,鋼絞線及錨具防腐不到位等一系列不符合規(guī)程的現(xiàn)象,可能會導(dǎo)致鋼絞線應(yīng)力不足,鋼絞線及錨具提前腐蝕,以及隧洞開裂從而難以估計得嚴(yán)重后果,造成重大損失。

      4.2 施工難點

      直徑5.1m大型預(yù)應(yīng)力涵的實際應(yīng)用在國內(nèi)尚屬首例,施工案例相對較少,可借鑒的成功經(jīng)驗不多,因此施工過程中可能會出現(xiàn)不可預(yù)料的困難。

      錨具槽預(yù)留內(nèi)槽口長度為1.20m,中心深度為0.20m,寬度為0.20m。空間較小,常規(guī)作業(yè)方法在錨具槽內(nèi)實施張拉作業(yè)十分困難。

      張拉前,大部分錨具防腐配件均已套上在鋼絞線及錨具上,對張拉作業(yè)造成干擾,從而施工困難。

      5、預(yù)應(yīng)力砼用材料、錨具、張拉機具等技術(shù)指標(biāo)

      5.1 預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線

      無粘結(jié)鋼絞線采用高強度、低松弛鋼絞線,主要技術(shù)性能指標(biāo)如下。

      5.2 護套

      鋼絞線用的護套原料必須采用原生料,不得采用再生料。護套制作應(yīng)采用擠塑機擠出成型。為了預(yù)防鋼絞線安裝發(fā)生纏繞錯位,護套顏色采用紅、藍(lán)、黃、黑四種,添加了色母料的護套應(yīng)滿足護套性能的要求。主要技術(shù)參數(shù)如下。

      5.3 錨具、夾具及張拉設(shè)備

      張拉所用所有設(shè)備工器具均應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。材料需要進行檢測,設(shè)備需經(jīng)過配套校核。

      錨具水密性能:將錨具防腐構(gòu)件安裝好后,將其放入3m深水中靜置96小時,要求試驗后水不能滲入鋼絞線中,供貨廠家應(yīng)提供該試驗報告。

      為解決錨具槽尺寸較小,無法在錨具槽內(nèi)實施張拉作業(yè),張拉時采用特制偏轉(zhuǎn)器及延長筒,偏轉(zhuǎn)器主要作用在于變角張拉,使張拉的千斤頂和鋼絞線存在一定角度,從而避開錨具槽,獲得更多的作業(yè)空間,為施工提供便利。

      張拉系統(tǒng)由限位板、偏轉(zhuǎn)器、延長筒、千斤頂及油泵等完整配套組件,要求由錨具廠家配套生產(chǎn)。成套設(shè)備要求設(shè)備尺寸小、輕便,施工便利。

      張拉系統(tǒng)由限位板、偏轉(zhuǎn)器、延長筒、千斤頂及油泵組成,見變角張拉示意圖。

      偏轉(zhuǎn)器的作用是使千斤頂張拉方向和混凝土結(jié)構(gòu)中鋼絞線的受力方向不在同一直線上,以此來解決錨具槽空間過小無法進行張拉作業(yè)的問題,其摩擦阻力不能大于9%。

      且使用前,張拉所用油泵、千斤頂、控制器、油表及偏轉(zhuǎn)器均要配套標(biāo)定,配套出具相應(yīng)標(biāo)定證書及回歸方程,用于張拉作業(yè)。

      為方便洞內(nèi)張拉作業(yè),預(yù)應(yīng)力施工設(shè)備的組件包括千斤頂和油泵,要求按“產(chǎn)品輕巧,易于施工,保證工程質(zhì)量”的原則選擇。

      無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具及其附件、千斤頂及油泵等,應(yīng)有原材料質(zhì)量合格證明書、生產(chǎn)廠家質(zhì)量合格證明書和工地驗收合格證明書,三者缺一不可。

      6、隧洞襯砌無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉施工技術(shù)

      6.1錨具槽鑿毛、清理

      為了后續(xù)錨具擦回填混凝土,錨具槽一期混凝土和二期混凝土相接觸的部位要進行鑿毛,清理多余浮漿、雜物。直至漏出新鮮石子。

      錨具槽內(nèi)空間狹小,若在后期張拉后進行錨具槽鑿毛,鑿毛極具容易觸碰鋼絞線及錨具,影響張拉后成品的保護。并且錨具槽內(nèi)防腐部件較多,且張拉前就會安裝絕大部分,防腐構(gòu)件及鋼絞線上充滿油脂,極容易被粉塵污染,影響防腐質(zhì)量。首先對錨具槽進行鑿毛,并清理錨具槽內(nèi)雜物。

      6.2 張拉前準(zhǔn)備

      (1)設(shè)備準(zhǔn)備

      張拉設(shè)備使用前配套校核。

      (2)無粘結(jié)鋼絞線的清理

      每組鋼絞線預(yù)留時可能過長,因此按照圖紙尺寸裁剪多余尺寸。之后再鋼絞線外層PE護套做好標(biāo)記,然后切割多余PE護套。切割護套時采用專用器具切割,避免傷及鋼絞線。

      (3)張拉設(shè)備安裝

      錨具安裝完成后,在施工前安裝張拉設(shè)備。

      張拉設(shè)備在滿足張拉力的同時,優(yōu)先選擇重量輕,故障少,品質(zhì)較好的張拉設(shè)備,方便施工的同時減少故障率。

      所有構(gòu)件及工器具安裝要逐步安裝正確,安裝完成后要按照步驟一一檢查核對,避免錯裝漏裝。

      安裝過程中高壓油管不能有彎折,應(yīng)順直,施工過程中注意保護。

      6.3無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的張拉

      6.3.1張拉與測量

      (1)張拉前應(yīng)檢測混凝土強度,達(dá)到要求后方可進行下一步施工。

      (2)張拉前再次核對所有工器具安裝的準(zhǔn)確性,避免張拉過程中出現(xiàn)事故。

      隧洞每一倉長度為12m,共24個錨具槽。施工前從小里程向大里程對所有錨具槽編號,每倉分三步進行張拉。

      第一步,左下角大里程方向最后7個及右下角小里程方向7個錨具槽,先張拉至50%設(shè)計荷載;

      第二步,左下角小里程5個及右下角大里程5個錨具槽,從0%張拉至100%設(shè)計荷載;

      第三步,將第一步所張拉的錨具槽,再從50%設(shè)計荷載張拉至100%設(shè)計荷載。

      (3) 張拉過程中按照順序依次對稱張拉。

      (4) 無粘結(jié)鋼絞線張拉的一般規(guī)定:

      1)最大張拉力為鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)值的0.75。2)每組鋼絞線張拉時至100%的過程中,都要分5級,依次控制總體張拉速率。每級張拉過程中,其加壓過程不得大于100MPa/min,盡量勻速施加張拉力。前4級在對應(yīng)荷載下穩(wěn)定2min以上,第5級荷載穩(wěn)定5min以上,量測達(dá)到要求后錨固。

      (5) 測量

      鋼絞線伸長值經(jīng)過量測計算后,實際伸長值與理論伸長值偏差不得超過±6%。

      6.3.2相關(guān)要求

      1)為了保證精確控制張拉力,油表精度不低于0.4級。

      2)對于偏角器于錨具接觸部位軸線必須重合,減少摩擦阻力的同時避免鋼絞線受剪力破壞。

      3)設(shè)備出現(xiàn)故障、或者超出使用期限以及張拉次數(shù)必須重新進行效驗。

      4)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉前,必須檢測混凝土強度,滿足要求后方可進行下一步施工。

      5)張拉完成后填寫張拉記錄表。

      6.3.3錨具槽防腐

      ⑴ 張拉完成后,采用專用切割機將鋼絞線多余部分進行切除。

      ⑵ 錨固端外露鋼絞線要短于防腐密封套長度,將防腐密封套內(nèi)注滿防腐油脂,并安裝到錨具,用螺釘旋緊防腐密封鋼板和橡膠墊。

      ⑶ 張拉端鋼絞線切除后,剩余長度要短于防腐密封管長度,將防腐密封管內(nèi)注滿防腐油脂,并安裝到錨具,用螺釘旋緊防腐密封鋼板和橡膠墊。

      ⑷ 剝?nèi)E護套,采用PE防腐密封管、PE防腐密封套管、PE防腐密封套、緊箍圈,與錨具形成密封系統(tǒng)并注滿防腐油脂,與鋼絞線PE護套搭接并用緊箍圈箍牢。

      ⑸ 錨具采用防腐錨具,外表涂環(huán)氧防腐層或者其他防腐涂層。

      ⑹ 錨具及防腐蝕件安裝見錨具槽內(nèi)預(yù)應(yīng)力環(huán)錨體系安裝、固定、錨固以及防腐密封示意圖,必須確保不漏油。

      ⑺ 錨具槽口進行箍筋加固。

      與常規(guī)錨具相比,本工程所應(yīng)用的錨具出廠時配套自帶防腐套件。錨具上四個角落有螺栓孔,外側(cè)有防腐橡膠墊、防腐密封鋼板。張拉前需要安裝橡膠墊板、防腐密封鋼板及部分防腐密封套管。

      結(jié)語:

      由于采用變角張拉,該施工技術(shù)適用于張拉作業(yè)空間有限變換張拉角度后可滿足張拉施工的情況。

      由于鋼絞線被油脂及HDPE護套包裹,鋼絞線防腐能力更強,因此對于地下環(huán)境較為復(fù)雜,防腐等級需求高的地方可采用此工法。

      鋼絞線被油脂包裹,相對于有粘結(jié)鋼絞線結(jié)構(gòu),該施工技術(shù)再隧洞襯砌無粘結(jié)鋼絞線張拉后,鋼絞線摩擦阻力小,鋼絞線應(yīng)力分布更加均勻,在單根鋼絞線較長,拐點較多,拐角較大的情況,該施工技術(shù)能夠體現(xiàn)出一定優(yōu)勢。

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