水北沟渡槽预应力施工工艺

摘要：水北沟渡槽共四跨，单跨槽身为跨度30m的两孔一联简支多侧墙结构，槽身纵向、横向、竖向三向施加预应力。上部结构为双孔矩形过水断面，尺寸为2×6m×4.6m，底板厚0.4m，侧墙厚0.5m，中墙厚0.6m。槽身结构复杂，施工难度大。目前槽身施工已经完成，结合施工过程介绍一下预应力施工工艺。

关键词：南水北调 水北沟渡槽 预应力 施工 后张法

1 波纹管安装

1.1 波纹管安装

在将底网钢筋及侧向钢筋绑扎好后才能够进行波纹管的安装。安装的过程中，应按照设计图纸中每个孔道坐标在模板上标出的断面及矢高控制，坐标尺寸量测的误差保持在±5mm的范围内，波纹管应用定位筋固定在附近钢筋上，同时将其左右位置控制好。

定位筋与附近筋焊接，将波纹管上的定位环（φ6圆钢，间距50mm，弯段加密）与定位筋焊牢，由专人随时用净水冷却焊点，以防高温灼伤波纹管，防止波纹管位置移动。波纹管接头采用专用接头，在搭接处用密封胶带缠紧。安装完波纹管后，根据设计要求对其位置及曲线形状进行检查，以保证波纹管固定牢靠。

1.2 排气孔及灌浆孔布置

①对于一端张拉水平预应力孔道，用φ15mm高压塑料管从固定端锚垫板预留孔口引出作为排气孔，用φ15mm钢管从张拉端锚垫板预留孔引出做为灌浆孔。②对于一端张拉竖向预应力孔道，用φ15mm高压塑料管从张拉端锚垫板预留口引出作为排气孔，从固定端锚垫板预留孔口引出作为灌浆孔。③对于两端张拉部分的预应力孔道，根据施工方便，在一端锚垫板预留孔用φ15mm钢管引出作为灌浆孔，另一端作为排气孔。④排气管要求通至预应力混凝土表面并外露300mm以上，在外端编号并用胶布粘牢，排气管与波纹管之间应用密封胶布缠紧，灌浆管与锚垫板之间用丝扣连接。

2 钢绞线加工及安装

2.1 钢绞线的下料长度 本工程设计为夹片锚具，施工时采用穿心式千斤顶在构件上张拉，钢绞线束的下料长度L按下式计算，以校核设计图纸中下料长度满足施工需要。

L=L0+2L1+L2+L3

式中L0――固定端（或张拉端）至张拉端锚垫板之间的直线或曲线长度（mm）。L1――锚具长度（mm）。L2――张拉工作长度（mm）。L3――固定端锚板后的钢绞线长度。

2.2 预应力钢绞线的下料与编束钢绞线的下料场地要平整，并搭以长×宽×高为35m×6m×0.5m的工作平台，便于钢绞线的编束工作和存放。平台采用脚手管、脚手板搭设，钢绞线下料长度误差控制在-50~+100mm以内。

钢绞线的下料采用砂轮切割机切割，切割完毕后，将钢绞线理顺，并使各根钢绞线松疏一致。用20#铁丝扎成束，间距1.0m，近张拉端2m以内每隔0.5m一道，标明钢束型号及单根编号，不得扭曲，然后用干净塑料编织袋包裹非固定端，以防穿束过程中破坏波纹管，同时也便于穿束，最后分类存放。所有钢绞线下好料后要覆以塑料布防雨淋生锈。

2.3 张拉端锚垫板安装将锚垫板的颈部套在已经安装就位的波纹管上，两者间的搭接长度应在30cm以上，用密封胶带将搭接处缠紧，并用φ3~4mm铁丝绑扎固定在锚垫板上，将螺旋筋套入后进行安装，锚具安装完成后，将螺旋筋紧贴锚垫板并固定在钢筋上。锚垫板的孔口必须与波纹管中心线垂直，其端面的倾角必须符合设计要求。在端面模板支立好后，用螺栓将锚垫板固定在上面。

2.4 固定端圆P型锚具安装圆P型锚具装配是将固定端的钢绞线穿过锚垫板及锚板的小孔做挤压套、封压板。当张拉端穿束后，将固定端圆P型锚垫板的小孔端套在波纹管上，并将螺纹筋套入圆P型锚具的颈部，装配好的圆P型锚具安装到位，用钢筋架固定在附近的钢筋上。

2.5 穿束穿束过程中防止钢束扭转，注意钢束端的上下标志。穿束完成后，外露部分用干净塑料编织袋套牢缠实，并把钢束与锚垫板之间的空隙堵严，以防孔道进水造成钢绞线生锈影响工程质量。

3 预应力混凝土浇筑

浇筑过程中应对预应力构件密切关注，防止混凝土入仓及振捣过程中对其造成破坏，北沟渡槽施工空间非常狭窄，混凝土振捣采用70、50、30插入式振捣器、附着式振捣器和人工辅助振捣，确保波纹管及锚具周围振捣密实。

4 预应力张拉

4.1 张拉前准备①混凝土结构的强度达到设计强度的80%时，并提交同期混凝土试块的强度报告。②对千斤顶及油表进行配套校验，其压力表的精度在±2%范围内。③张拉前应清理基面及钢绞线表面，并检查锚垫板后面及波纹管边缘处有无空鼓现象，如有空鼓现象应及时修补，待修补混凝土的强度达到设计强度的80%后，才能允许张拉。④汇同专业人员进行试张拉，确定合理工艺，试张拉过程正常，才可进行张拉。⑤孔道摩阻试验。正式张拉前进行孔道摩阻试验，测定实际摩擦系数μ和偏摆系数K值，以确定实际张拉参数，校核伸长量。

4.2 预应力钢束张拉

4.2.1 张拉设备的定位安装。渡槽单跨槽身长30m，槽身两端各留出530mm后浇带，张拉空间仅剩1100mm（含分缝40mm），张拉工具应首选短小精悍的穿心内卡式千斤顶。将工作锚板套在钢绞线上，并将一层薄薄的黄油抹在锚板锥孔内，以方便进行锥孔内工作夹片的安装，注意使夹片均匀打紧并外露一致；将相应的限位板套在千斤顶端头，进行千斤顶及工具锚板的安装，工具锚夹片要被安装在锚板锥孔内，并在锥孔内表面和夹片表面涂上蜡质剂（约1mm厚），使得夹片在张拉完毕后能自动松开。

4.2.2 预应力钢束的设计张拉力及张拉步骤。①预应力钢束设计张拉力，按下式计算：Pj=σcon・Ap。式中σcon―预应力钢束设计张拉控制应力值。σcon=0.7×fPtk=1302Mpa(fPtk为本工程选用的Φj15.2预应力钢绞线的标准强度)。Ap―束预应力筋的截面面积。②预应力钢束的张拉步骤。分三步张拉：第一步：应力由015%σcon；第二步：应力由15%30%σcon，再由30%60%σcon；第三步：应力由60%103%σcon。③张拉顺序为纵、横、竖分布总循环，钢束张拉按同步、对称、同时张拉的原则。④张拉中，每根钢束滑丝或断丝不应超过一根，且其总量不得超过一根纵梁某一截面钢丝总数的1%。⑤钢束伸长量 预应力张拉采用双控，应力控制即由压力表读数控制；伸长值控制按张拉过程实测伸长值与理论伸长值比较，预应力钢束张拉伸长量的测定值与图中给定值相比误差不得超过±6%，否则应停止张拉，并查明原因。

4.3 锚固完成预应力张拉后，将送油油路截止阀松开，因预应力筋回缩张拉活塞回程若干毫米，工作锚片将预应力筋锚固好。将回油油路截止阀关闭，向回程油缸送油，活塞慢慢回程到底。将工具夹片，工具锚板，张拉千斤顶、限位板按顺序取下。在距工作夹片30mm处切除多余的预应力筋，接着进行保护照的安装，用螺栓固定在锚垫板上，通过保护罩的预留孔灌微膨胀水泥砂浆，密封锚具，以做好灌浆准备。

4.4 孔道灌浆在往张拉孔道内灌浆时，一般应在预应力筋张拉后24小时内进行。如有特殊情况不能及时进行，应采取保护措施保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀，以防滑丝。

5 封锚

压浆完成后将锚头周边冲洗干净并安装锚具保护罩装置。张拉端槽身截面的混凝土凿毛，即可进入封锚阶段。对于浅埋式张拉端（指横向及竖向预应力钢束），在封锚前按上述要求完成后，将面层钢筋复原，浇筑二期同等的微膨胀混凝土。

6 支撑拆除

在孔道水泥浆取样试验达到80%设计强度后方可拆除。

7 结束语

水北沟渡槽项目工艺复杂，技术含量高，施工难度大，其中预应力施工尤为突出。虽然在本项目施工过程中，各项技术指标基本符合设计要求，但对于水利行业来说，预应力施工技术应用较少，从业人员的理论知识和施工经验相对不是特别丰富，所以还需要我们不断地学习和总结。

参考文献：

[1]曹世宏，景书达，牛桂林，袁浩，李雪英.河北水利水电勘测设计研究院的《水北沟渡槽工程施工技术要求》.

[2]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].人民交通出版社，2000.

[3]DL/T5144-2001，水工混凝土施工规范[S].中国电力出版社，2001.