有粘结预应力技术在大型渡槽施工中的应用及控制
贾志营
(中国葛洲坝集团股份有限公司第一工程公司,湖北宜昌 443000)
摘 要:有粘结预应力技术结构复杂,施工工艺要求高,在大型现浇渡槽施工中的应用还不多见。文中就南水北调漕河渡槽工程概况,结构特点和技术要求,工艺流程,质量和安全控制措施,施工管理措施,工程中遇到的特殊问题的解决等作了介绍,以供同类工程参考。
关键词:大型渡槽;有粘结预应力技术;钢绞线;预应力张拉;真空辅助灌浆;漕河渡槽;南水北调中线工程
中图分类号:TV68213 文献标识码:
B 文章编号:1000-0860(2008)10-0065-04
Applicationofbondedprestressingtechniquetolargeaqueductanditscontrol
JIAZh-iying
(No11ConstructionCompanyofChinaGezhoubaGroupCo1,Ltd1,Yichang 443000,Hube,iChina)
Abstract:Thebondedprestressingtechniqueiscomplicatedinitsstructurewithhigherrequirementontheconstructiontechnolo-gy,andthenisnotwidelyappliedintheconstructionoflargesite-castingaqueduct1TheconstructionofCaoheAqueductoftheSouth-to-NorthWaterTransferProjectisbrieflydescribedintheaspectssuchasthestructurefeature,constructionetc1,whichcanprovidereferencesforthesimilarprojectsconcerned1
Keywords:largeaqueduct;bondedprestressingtechnique;steelstrand;prestressedtention;vacuum-assistedgrouting;CaoheAqueduct;Mid-routeofSouth-to-NorthWaterTansferProject
techniquerequirement,
technologyprocess,qualityandsafetycontrolmeasures,constructionmanagementmeasures,theparticularproblemsfromthe
1 工程概况
南水北调中线干线工程全长1273km,年调水规模130亿m。漕河渡槽是中线干线京石段应急供水工程的重要组成部分,是应急段工期控制性工程。该渡槽全长2300m,设计为20m和30m跨多侧墙简支三维预应力混凝土结构,设计流量为
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125m/s,加大流量为150m/s,其中30m跨共41跨,总长1230m,为目前国内在建规模最大的渡槽;预应力施工也是目前国内结构最复杂、难度最大的。
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孔,总重量为281237,t张拉施工均为高空作业,千斤顶吨位大,规格多,纵向、横向钢绞线束布置复杂,竖向钢绞线束扶直、定位难度非常大,张拉锚固槽制安难度和工程量都很大。三向预应力张拉要求分四级全对称,顺序和张拉步骤繁琐,纵向张拉障碍物多,跨间空间狭小,仅为110cm,张拉施工困难。
(1)单跨工程量,如表1所列。
表1 单跨工程量
项目纵向横向竖向合计
孔道个数/个
6824+1280184
钢绞线总根数/根
5182885241330
张拉情况两端张拉
左端+两端张拉上端张拉
2 结构特点和技术要求
槽身为三孔一联,单孔过流断面为6m@514m,整体截面尺寸为22m@719m,槽身距地面最大高差27m,单跨槽身自重3400,t三向预应力钢绞线184
WaterResourcesandHydropowerEngineeringVol139No110 收稿日期:
2008-07-07
作者简介:贾志营(1967)),男,高级工程师,总工程师。
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(2)槽身结构图。
纵向预应力束布置示意图,如图1所示。中纵梁预应力束布置示意图,如图2所示。边纵梁预应力束布置示意图,如图3所示。横向底板底肋预应力束布置示意图,如图4所示。两边梁竖向预应力束布置示意图,如图5所示。
意见,指导张拉作业。
钢绞线、波纹管、锚具作为预应力三大关键材料,产品质量非常重要,通过对厂家生产规模、产品质量控制经实地考察、抽样送检几道关口严格筛选,最后确定钢绞线、波纹管、锚具供货厂家。
经实践应用证实这些产品是符合要求的。
4 预应力施工工艺流程
预应力施工在桥梁施工中的应用十分广泛,已形成一套严谨的工法,但大型预应力渡槽施工有它自身的结构特点,工法正在完善。项目部结合漕河渡槽的设计特点编制了切合工程实际施工工艺流程并制定了相应的技术措施,下发了作业指导书。
图1 纵向预应力束布置示意
(1)材料进场:钢绞线进场检验、放线、下料、编号;固定端锚具、制作、成束、分类;锚具检验、入库、分类放置;波纹管检验、堆放。
(2)预埋孔道并穿束:放线、安装横担筋及马凳、放置波纹管、焊定位箍筋,安装端部锚垫板,穿设预应力筋,安装出气管。
(3)一层混凝土浇筑:封模前对安装矢高进行复验;开仓前对波纹管进行检查是否有破损,进行隐蔽工序验收。浇筑中加强对锚垫板部位的振捣,确保振捣密实,并严防漏浆到锚垫板中。
(4)二层混凝土浇筑:浇筑前对分界面波纹管有无破损作重点检查,验收合格后方能浇筑。
(5)张拉:当混凝土结构强度达到设计强度的80%时方可张拉。
张拉时以应力控制为主,伸长值作为校验:当理论值与实测值超过设计规定范围时(?6%)一定要暂停张拉,分析原因,采取措施后方可继续。
张拉顺序:在同步、对称、同时的原则下安排张
图2 中纵梁预应力束布置示意
图3 边纵梁预应力束布置示意
图4 横向底板底肋预应力束布置示意
拉顺序,总的顺序是先纵向到横向再到竖向,从两边再向中间推进。
张拉步骤:钢束张拉控制应力为Dcon=017@fptkMPa,分四步张拉,第一步应力由(0~15%)Dcon单根预紧张拉;第二步应力由(15%~30%)Dncon持荷5mi后可进行第三步张拉;第三步应力由(30%~60%)D%~103%)D%con;第四步应力由(60con,保持103Dcon不放,持荷2min后锁定。
(6)孔道灌浆:张拉结束后孔道应及时灌浆,本工程设计要求采用真空辅助压浆进行施工工艺。
设备准备及仪表标定:对压浆泵、真空泵使用的压力表送到有资质的检测部门进行标定。
管道密封及封锚:张拉完毕,经验算伸长值在设
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图5 两边梁竖向预应力束布置示意
3 前期准备工作
针对本工程的结构特点和技术要求,现场充分结合本工程实际,就人员组织、设备配置、工艺流程等诸方面,会同预应力专家、设计、业主、监理根据现场模拟试验数据,进行充分的研究和沟通,形成一致
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计要求范围内,即可切除钢绞线,锚具端留有3cm左右长度,用湿润水泥团封锚,为防止其掉落及开裂用塑料袋密封养护。
孔道疏通:在装锚夹具前采用高压风将管内的积水吹干、杂质清理干净后方可进行下一步作业。
导管连接:一端安装抽真空管。一端安装灌浆管,开启真空泵抽真空,并达到-0106~-0109MPa真空度要求。
水泥浆严格按试验配比进行搅拌成浆;开启进浆管阀门并压浆,待发现水泥浆进入外露抽真空管后关闭出浆管球阀,加压至015~018MPa;对竖向孔道由下向上压浆,加压控制在013~014MPa;并都要稳压2min。
对有多个波峰的管道压浆过程要依次打开和关闭排气孔,灌浆应缓慢均匀地进行、不得中断。
组织保证:根据工程实际成立了专门的预应力施
工班子,指派责任心强、懂业务的技术人员跟班施工,确保严格按照施工规范及设计要求进行操作。
坚持自检、交叉检、专职预应力质检员旁站,监理工程师巡检和验收的质检体制,对施工中可能出现的问题事先做好预案,有效地控制了施工质量。
(4)安全保证措施。
槽身施工属高空作业,其安全工作非常重要。预应力施工属特种作业,其安全工作是渡槽安全工作的重中之重。
执行安全技术交底制度和岗前安全培训,使每一位作业人员都明白安全控制点及要求,建立严格的安全管理制度及严格的安全奖惩措施。
要求作业人员严格执行操作规程和岗前安全标准,按劳保规定着装和使用安全防护用品,禁止违章作业。
张拉时锚具前方45b范围严禁站人,设置醒目的安全警示标志,必要时专人职守。
安全施工用各类脚手架、吊篮、通道、爬梯、护栏、安全网等安全防护设施必须完善可靠、安全标示醒目。
经常检查施工电源,电力线路及设备电器,按有关规定设置保护装置,以确保用电安全。
5 现场实施措施
(1)选择专业的施工队伍。
本工程预应力施工工作量大,工期紧。但作为全预应力结构,预应力施工对结构安全起着控制作用。工程预应力施工工艺流程和结构都较为复杂,包括埋设波纹管,钢绞线的下料、穿束、安装固定端锚具、锚垫板及灌浆组件,防锈,张拉,封锚头,灌浆和安装保护罩等诸多工艺做法,多次检查波纹管的安装质量以防止漏浆。其中的每道工序的失误都会引起质量问题。因此预应力施工必须由具有丰富的预应力施工经验且信誉良好的专业公司承担,只有这样才能从根本上保证预应力施工的质量。
(2)施工进度计划。
预应力施工属于专业施工范畴,但具有土建结构施工的基本特点,必须满足土建施工的进度计划及质量控制目标,根据总进度计划安排,与其土建施工同步分段流水进行作业,以确保计划进度的完成,本工程选择具有经验丰富、作风硬朗的本单位预应力专业公司施工,有力地保证了工程整体施工进度。
(3)质量保证措施。
选用优质材料:选用质量符合设计及规范要求的钢绞线、波纹管及预应力锚具;灌浆所用水泥及外加剂质量必须有保证。
挑选技术娴熟的技术工人,配备精良的专用设备:选择了有丰富经验且年富力强的施工人员,并对其进行岗前技术交底和培训,建立和运行质量保证体系。所有张拉灌浆设备进场前都进行了高标准检修和必须的标定工作。
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6 技术工作的几个创新点
任何一项工程都有其自身特点和难点,漕河渡槽也不例外,它采用大跨度三槽一联预应力混凝土结构,此结构形式在国内无建成先例,施工过程中会遇到许多技术难题,这就要求施工队伍有较高的技术素质、丰富的操作经验和二次设计能力。
(1)本工程设计要求单根预紧,在国内预应力工程中单根预紧的工程并不多见。有的情况下,多选用目前300kN或260kN的前卡式千斤顶。它重量重体积大,操作工人的劳动强度大,不适宜本工程使用。项目部就与预应力生产厂家联合的开发了预紧专用100kN的千斤顶,该千斤顶重量轻,结构合理,使用方便,是预紧用的理想设备。
(2)该渡槽跨与跨之间的张接预留宽度为110cm,操作空间非常狭小,孔道多,大孔位锚具要用大吨位的千斤顶张拉。应用普通的行程200cm的穿心式千斤顶根本无法施工。项目部同样与生产厂家共同研发出适合本工程的专用YDC1500)130;YDC2500)140两种千斤顶,重量轻,使用方便,仅这一项就为工程每跨节约工期5d左右。
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(3)固定端锚具选用挤压锚加承压板固定:本工程每一跨竖向和部分纵向预应力束,原设计采用圆形P锚,这种构造主要是防止各钢绞线间对局部滑移差,但施工难度大,不易保证施工质量,项目部建议设计院结合现场情况改为普通P锚外加压板,达到同样的效果,简化了安装工艺过程,同时也免去了对钢绞线间局部滑移的担心(见图6)。
张拉灌浆的全过程,安排五个作业队,工作不饱满也不现实,主要是有时受混凝土施工进度影响预应力张拉不连续,经优化验算,配备了两套(满足两跨同时作业)专用张拉设备,配备一个专业班组、一个预备专业班组作为机动,这样能很好地安排并有相应的工作弹性。大大地节省了施工时间,比原计划节省了近14d时间。
7 结 语
由于现场的合理组织及作业队的积极配合,主体结构施工极为迅速,试验跨预应力施工周期为123d,后经分析总结优化作业程序与劳动组合,每跨施工进度比原计划提前10d,而且质量得到业主、监理、设计的好评。试验跨槽身检测仪器监控测试结果表明各种数据都在控制范围之内,证明本工程的预应力施工
图6 普通P锚+压板
是成功的。
在渡槽的施工组织、预应力施工工艺、原材料的选用上,都有所突破有所创新,施工进度超前,质量创优,安全文明施工都值得其他渡槽工程借鉴。
建议在其他渡槽设计中的竖向预应力筋,在不降低功能的前提下,选用精轧螺纹钢,会提高施工效率。参考文献:
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(4)真空辅助的灌浆的应用:真空辅助灌浆技术作为新型预应力施工工艺,有效地解决了预应力混凝土结构中,可能发生的预应力筋电化腐蚀和氧化锈蚀的问题。增强了预应力筋与混凝土构件之间的粘结性能,使孔道压浆后更密实,提高了结构的安全度和耐久性。本工程施工中作业人员认真学习施工工艺,不只是简单的会用,而且真正的把真空灌浆工艺用到极致。(5)应用网络计划技术,优化预应力施工作业,在确保工期的前提下合理调配资源,漕河渡槽分5个土建作业面,相应的预应力的施工面也有5个,交叉作业从土建的立模板绑扎筋开始贯穿从波纹管定位到
(责任编辑 欧阳越)
(上接第60页)
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(3)随着水泥细度的增加,水泥砂浆的最终干缩率也逐渐增大;当水泥比表面积大于340m/kg时,干缩速度随细度变化的差别非常明显。
(4)随着水泥细度增大,浆体线膨胀系数也随之增大,呈线性增长趋势;28d龄期水泥净浆的线膨胀系数受水泥细度影响很显著。参考文献:
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(责任编辑 陈小敏)
水利水电技术 第39卷 2008年第10期
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