1、预应力混凝土施工1.1 预应力混凝土施工一般注意要点1.1.1 概述1) 预应力混凝土的原理与定义由于普通混凝土的抗拉强度有限，所以在近代混凝土工程中，逐步采用了通过给混凝土结构物预加压应力的方法，使混凝土承重结构的受拉区处于受压状态，在混凝土产生拉应力时，用预压应力抵消，从而提高混凝土的使用性能。由此可以说：预应力混凝土就是按照需要，预先引入某种量值、某种分布的的内应力，以局部或全部抵消使用荷载应力的混凝土。2) 预应力混凝土的分类在水利水电工程中，给混凝土施加预应力一般都是通过张拉预应力筋即：钢筋、钢丝、钢绞线等高强钢材来实现的。目前，根据预应力混凝土中预加应力的程度、预应力筋张拉的方法及
2、预应力筋的设置方式和结构物的外形，预应力混凝土可分为以下几类：根据预应力混凝土中预加应力的程度分为：全预应力混凝土（预应力混凝土结构物在全部使用荷载的作用下不产生弯曲拉应力）、有限预应力混凝土（预应力混凝土结构物的拉应力不超过规定的允许值）和部分预应力混凝土（预应力混凝土结构物在主承载方向产生的的拉应力没有限制）；根据给预应力筋实施张拉是在预应力混凝土结构物形成之前或之后分为：先张法和后张法两种。在水电工程中大都采用后张法施工；根据预应力筋与混凝土结构物是否粘结分为：粘结（在预应力施加后，使混凝土结构物对预应力筋产生握裹力并固结为一体）和无粘结（通过采取特殊工艺，使用某种介质将预应力筋与混凝土
3、隔离，而预应力筋仍能沿其轴线移动）两种；根据施加预应力的混凝土结构物体形特征分为：预应力混凝土板、杆、梁、闸墩、隧洞；3) 预应力混凝土的优点有效地利用了高强度的钢筋和混凝土，可以形成比普通混凝土跨度大而自重轻、截面小的承重结构物；可以改善钢筋混凝土的使用性，从而防止混凝土开裂或将裂缝的宽度限制到无害的程度，提高了耐久性；混凝土的变形可保持在很小的范围，即使是部分预应力，在使用荷载的作用下，承重结构所受拉应力也在允许的较小范围内；承重结构有很高的疲劳强度。这是由于在预加应力的作用下，钢筋应力的变化幅度大大减小，远远低于疲劳强度；只要钢筋应力不超过其应变极限，可以承受相当大的的过载而不会引起永久
4、性的破坏。超载引起的裂缝就会重新闭合。1.1.2 预应力锚固材料1) 预应力钢材根据实际要求所选用的预应力钢材必须符合下列标准：钢丝：预应力混凝土用钢丝GB5223；钢绞线：预应力混凝土用钢绞线GB5224；钢筋预应力混凝土用热处理钢筋GB4463；凡选用非国家标准的预应力材料,应具有充分论证及相应的技术鉴定,并报有关部门批准。对国外进口的标准预应力材料，可按产品质量证书、标牌及说明书、进口协议文件等足以证明其质量标准的文件代替技术鉴定。预应力钢材必须具有出厂质量证书及标牌。使用前必须经抽样检查合格后方可使用。预应力钢材应入库、架空储存，不得露天堆放。存储仓库除应符合一般金属材料仓库要求外，还
5、应增加防潮、防腐设施。在运输存储过程中，预应力钢材不得与硫化物、氯化物、氟化物、亚硫酸盐、硝酸盐等有害物质直接接触或同库存储。2) 锚具、夹具锚具是后张法构件或结构中为保持预应力筋拉力并将其传递到混凝土上用的永久性锚固装置；夹具是先张法构件施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在张拉台座上用的临时性锚固装置。预应力用的锚、夹具按锚固方式不同分为：夹片式（JM 型锚具、单孔夹片锚具与多孔夹片锚具等）、支承式（镦头锚具、螺丝端杆锚具等）、锥塞式（钢质锥形锚具、槽销锚具等）和握裹式（压花锚具）四类。锚、夹具的性能应符合行业标准预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ8592的规定。 先张法锚具预应
6、力板常用锚具为螺丝端杆锚具、锥形锚具、镦头锚具和单孔夹片锚具等，少支钢绞线采用镦头锚板锚固。 预应力锚具水工建筑物后张法构件或结构常用锚具有钢丝束镦头锚具和钢绞线组合锚具。A、镦头锚镦头锚具适用于锚固任意根数 S5 与 S7 钢丝束，锚具的型式与规格，可根据需要自行设计，同时吨位大，锚具尺寸小，锚固可靠，预应力损失小，不足之处是下料严格，要配置镦头设备。B、多孔夹片锚固体系（群锚体系）。多孔夹片锚具是在一块多孔的锚板上，利用每个锥形孔装一副夹片夹持一根钢绞线的一种楔紧式锚具，此锚固体系运用灵活，可根据工程需要，在较大范围内任意组合钢绞线单元，施加张拉吨位大，对曲线束适应性强，任何一根钢铰线锚固
7、失效，都不会引起整束锚固失效，同时张拉灵活性大，除用大型千斤顶整束张拉外，还可以用小型千斤顶分单元张拉。锚具的不足之处是预应力损失较大。该锚具主要产品有：XM 型、QM 型、OVM 型等。a XM 锚具XM 锚具适用于锚固 337 根 j15 钢绞线束或 312 根 s15 钢丝束。XM 锚具是由锚板与夹片组成，锚板的锥形孔沿圆周排列，锥形孔中心线的倾角 1:20。锚板顶面垂直于锥形孔中心线，夹片采用三片斜开缝形式。张拉锚固，利用千斤顶上的顶压器锚固。XM 锚具配套设计有锚垫板、喇叭等螺旋筋等，锚垫板表面上开有锚环对中用的凹槽，喇叭管焊在锚垫板上。b QM 型锚固体系QM 锚具是由锚板与夹片组
8、成，适用于锚固 431 j12.7 钢绞线和319 j15 钢绞线。锚板顶面为平面，锥形孔为直孔；夹片为三片式直开缝。QM 锚固体系配有专门的工具锚。QM 锚下采用铸铁喇叭管与螺旋。垫板上设有灌浆孔。c OVM 锚固体系OVM 锚固体系是在 QM 锚固体系的基础上发展起来的，夹片为二片式直开缝OVM 锚具适用于锚固 355 根 j12.7 钢绞线和 355 根 j15 钢绞线。3) 水工预应力混凝土的标号一般不低于 300 号，预应力集中区的混凝土不低于 400 号；处于侵蚀性介质中或承受高压水头的预应力混凝土不得有裂缝。预应力锚索直接接触的浆材所用水泥，必须符合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB
9、175 的技术要求。水泥的运输、存储应符合水工混凝土施工规范SDJ207 的要求。预应力混凝土施工所用水泥浆材，如需掺用外加剂，其录离子含量不得大于水泥重量的 0.02%，并不得产生气泡，或降低浆材的 PH 值。预应力锚固施工用的水、砂、石子均应符合水工混凝土施工规范SDJ207 的规定。4) 预应力锚索永久性防护涂层材料必须满足以下各项要求：对预应力钢材具有防腐蚀作用；与预应力钢材具有牢固的粘结性，且无有害反应；能与预应力钢材同步变形，在高应力状态下不脱壳、不脆裂；具有较好的化学稳定性，在强碱条件下不降低其耐久性；便于施工操作。5) 预应力锚索的隔离架与绑扎丝均不得使用有色金属材料的镀层或涂
10、层。永久性防护所用的金属和非金属套管，均应具有可靠的防潮性能，套管壁应能承受锚索施工中难以避免的外力冲击。钢管镀层不得采用有色金属，塑料套管应具有化学稳定性与耐久性。套管长期在碱性环境中，不得变软，变硬，或分解出可能引起锈蚀的有害成分。6) 张拉、灌浆、机械设备及锚夹具的选型，应符合设计要求及施工条件。锚夹具的强度、精度及材质硬度匹配均应符合设计要求。厂家应提供产品证书及进场检验所必须的技术参数。锚夹具的运输、存储、防护条件应与预应力钢材相同，1.1.3 预应力混凝土的施工程序由于预应力混凝土对施工工艺的要求较高，尤其是在预应力筋的安装定位、混凝土的浇筑质量和张拉锚固参数的现场控制等重要环节，
11、更需要工程技术管理部门和施工单位在符合相应的国家标准和相关的技术规范的前提下，根据预应力混凝土施工所选择的设备和材料的性能几使用条件，结合工程的具体条件、设备能力、员工的技术素质等综合因素，科学合理地优化施工工艺，选用最佳发工艺流程，周密组织、严格管理、认真施工，才能保证预应力混凝土施工的质量。因此，制定科学合理的施工程序是进行预应力混凝土施工的必不可少的工作。一般的水工预应力混凝土施工主要包括以下的施工程序：1) 测量放线2) 预应力筋下料和编束3) 钢筋、预应力筋的支撑筋、架立筋的定位和安装4) 锚束（无粘结）或预留孔道（粘结式）及其它预埋件、观测仪器的定位安装5) 模板的就位、测量和调整
12、定位6) 此前工序的检查验收7) 混凝土浇筑及拆模、养护8) 回填灌浆（一般在水工隧道预应力混凝土衬砌后根据设计要求进行）9) 预留张拉槽（无粘结）或预留孔道（粘结式）的清理修整及混凝土缺陷的检查处理10) 预应力张拉设备仪器的配套率定和张拉试验11) 预应力锚束的张拉锚固12) 施工张拉数据的整理和张拉质量评定13) 锚束及锚具的防腐保护及预留孔道（粘结式）或预留张拉槽（无粘结）的回填（简称为封锚回填）14) 固结灌浆（根据设计要求而定）15) 全面测量、检查及验收；1.1.4 预应力混凝土的施工方法以上所述的施工程序，比较全面地概括了水利水电工程中预应力混凝土施工的主要工序。在实际工作中，
13、可以根据施工设计的具体情况、设计的锚束张拉方法、类型和结构物的体型，进行必要的调整和简化。1）测量定位为保证预应力混凝土结构物满足设计要求的承载力、外形尺寸和预加应力的效果，在施工前，必须采用精密先进的测量仪器，对预应力混凝土结构物的外形和锚束布置的三维方位进行精确定位。如水工隧洞环形预应力混凝土施工，要求测量定位的项目有：环形预应力混凝土结构体的分块位置、2）预应力筋下料和编束：钢绞线下料长度应经计算，要考虑各中锚具的特性、锚固形式、张拉伸长值、构件长度等因素的影响，并根据实际情况和试验确定。墩头锚具钢丝的下料，长度误差控制在 1/30001/8000 之间，下料后断面与母材垂直。钢丝下料前
14、如有弯曲（1m 长度范围内，弯曲矢高大于 5mm）应作调直处理。张拉工艺流程图：编束时应设计要求的根数逐根排列理顺编制成束，严防交叉，保证在穿束及张拉时不致紊乱。对于粘结式预应力锚索，穿束：水平穿束可用卷扬机拉拔，垂直穿束可借助起吊设备，倾斜的孔道可由卷扬机与起吊设备同时进行；对较短、较轻的锚束可由人工穿束；也可将预应力束先穿入管道，然后浇筑混凝土。3）钢筋、预应力筋的支撑筋、架立筋的定位和安装4）锚束（无粘结）或预留孔道（粘结式）及其它预埋件、观测仪器的定位安装预留孔道：埋设钢管或金属波纹管，或在混凝土中抽拔成孔。管道固定，可利用结构钢筋，必要时应专门支撑。5）模板的就位、测量和调整定位6）
15、此前工序的检查验收7）混凝土浇筑及拆模、养护浇筑混凝土：严禁吊罐碰撞预应力管道；振捣器离管道应有一定距离，以免管道变形或损坏。浇筑时要防止砂浆进入孔道。8）预留张拉槽（无粘结）或预留孔道（粘结式）的清理修整及混凝土缺陷的检查处理9）预应力张拉设备仪器的配套率定和张拉试验受力性能试验：预应力锚固的受力性能试验，必须按设计要求进行，并应在正式开工前完成；受力性能试验应具有代表性，试验数量不得小于 3 索；受力性能试验所用锚夹具、张拉机具及施工工艺，应与工程实际采用的相同；性能试验的张拉力值应以测力装置读数为准。试验前，测力装置必须与千斤顶、压力表配套标定；性能试验索的伸长值、锚索受力的均匀性和摩擦
16、损失等参数均应在分级张拉中同步测量；受力性能试验的测试，应以初始应力为起始点；初始应力为设计应力的 0.2 倍，分级张拉力分别为设计值的0.25、0.50、0.75、1.0、1.15 倍；最大张拉力不得超过预应力钢材强度标准值的 75%。测量所加吨位大小的方法有压力表控制与变形控制两种。通常以压力表控制为主，用变形作校核。如压力表指示的吨位与变形校核数值之差超过 5%时，应停机查明原因后再继续张拉。有时也可仅用压力表控制。10）预应力锚束的张拉锚固预应力损失值估算应考虑下列因素：预应力束锚固时的钢筋或钢丝束应力损失主要有：锚固时预应力筋内缩引起的应力损失；预应力筋与孔道摩擦引起的应力损失；预应
17、力张拉筋分批张拉时，先批张拉钢筋受后批张拉时混凝土弹性压缩的影响。后期应力损失影响因素：预应力筋束的应力松弛；混凝土的收缩和徐变。张拉控制应力：预应力筋的张拉控制应力由设计提供。我国目前的张拉控制应力 K：钢丝及钢绞线为 0.65 0.7RYb，但任何时候，最大超张拉应力不得大于 0.75RYb（R Yb 为钢丝的标准强度）张拉程序与要求张拉前，应对张拉机（配压力表）进行率定，并对现场操作人员进行技术培训。张拉时，混凝土应达到设计强度。张拉先后顺序应按设计要求进行。一般应对称张拉，以免结构承受过大的偏心压力，必要时可分批、分阶段进行。采用分批张拉时，应计算分批张拉的预应力损失值，分别加到先张拉
18、钢丝的张拉控制应力值内，或采用同一张拉值时需要逐根复拉补足；也可在设计中考虑其影响，以简化施工。曲线预应力筋张拉及长度大于 24m 的直线预应力筋，应在两端张拉。对预应力张拉时损失较大的预应力筋，在初始张拉后，可考虑暂停一段时间（3 5d）再行张拉，以减少钢丝松弛损失与混凝土收缩徐变损失。超张拉可减少钢丝松弛的影响，如设计无规定时，可用下列程序张拉：0105% K持荷 2min K或 0103% K用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值，如实际伸长值相差超过+10%、-5%时，应暂停张拉，查明原因，予以调整后，方可继续张拉。张拉时要注意安全，防止钢筋断裂弹出伤人。11）灌浆回填灌浆：一般
19、在水工隧道预应力混凝土衬砌后根据设计要求进行；粘结式预应力锚索的预留孔道的灌浆，在预应力张拉结束后，应立即进行灌浆封闭。灌浆用的水泥除应满足强度和粘结力要求外，应具有较大的流动性和较小的干缩性，要求水泥浆 3h 后的泌水率控制在 2%，最大值不得超过3%。灌浆材料，一般采用 425 号以上普通硅酸盐水泥或大坝硅酸盐水泥，为了减少泌水性和体积收缩，可掺入适量外加剂，如加入 0.25%木质素磺酸钙、0.5%NNO、0.25%FDN、或 0. 5%铝粉（按水泥重量计）。水灰比 0.400.45 之间，最大不超过 0.5。灌浆压力 0.50.6MPa。在高度比较大的立管和斜管中，由于高差太大，顶部往往
20、出现较多泌水，因此在灌浆工艺上应加以改进，如用反复屏浆排水的方法，把泌水排掉或在孔道顶部立一根直径较大的竖管，收集泌水及补灌水泥浆，以保证钢丝全部被包裹。12）施工张拉质量评定：设计锚索的最大张拉力: T max（根据张拉用千斤顶、油泵及油压表配套率定后确定）锚索实际的最大张拉力：T 1T max（1f 1） 锚块处的最大张拉力： T 2T 1（1f 2） f1-张拉千斤顶的摩擦损失百分数f2-张拉时锚块、偏转器的摩擦损失百分数L1-锚块外的锚索长度L2-锚块内的锚索长度锚块外的锚索伸长值： L 1（T 1T 2）/2L 1/AEg锚块内的锚索伸长值： L 2(02) rT 21-e-2(kr
21、+) /AEg (kr+)锚索理论计算总伸长值 L L 1+L 22A -钢绞线的总横截面积Eg -钢绞线的弹性模量r -双圈环形锚索的形心与隧道中心的距离，即：半径e -自然对数的底k -摆动系数-钢绞线的曲率摩擦系数一般技术要求，锚索张拉的理论计算总伸长值（L ）对应的张拉力与锚索张拉实际伸长值（L s）对应的张拉力（T s）之间的差值应不超过 5。椐此，可用以下直观、简便可行的方法来进行质量评定：在正常施工条件下，锚索张拉的理论计算总伸长值为L ，对应的张拉力为 T1 。则：锚索张拉实际伸长值（L s）对应的张拉力（T s）应在 T10.05T1 范围内。锚索在 T1力下是完全弹性伸长，
22、符合琥克定理，可设 T1/L k；这样就可以通过 C 值（L -L s=C）来判断张拉的结果：若C0.05T 1/k、C0.05T 1/k 则张拉的结果满足要求；反之则不满足要求。13）锚束及锚具的防腐保护及预留孔道（粘结式）或预留张拉槽（无粘结）的回填（简称为封锚回填，格式可参考附表 4）预留张拉锚具槽回填和封孔灌浆是锚束施工的最后关键工序，预留张拉锚具槽回填和封孔灌浆的好坏，关系到预应力耐久性，若施工不好，引起钢绞线和锚具的锈蚀，最终预应力丧失，将给工程造成不利影响。14）全面测量、检查及验收预应力锚固施工中，应按设计要求随机抽样进行验收试验，抽样数量不应小于 3 索；采用有粘结型永久防护
23、的锚索，必须在封孔灌浆前进行验收试验，无粘结型锚索验收的时间可由施工条件确定。验收试验与竣工抽样检查合并进行，其数量为锚索总数的 5%。竣工抽样检查的合格标准，按应力控制应为：实测值不得大于设计值 5%，并不得小于设计值 3%。竣工抽样检查，当发现随机抽样的锚索中有一索不合格时，应加倍扩检；扩检中如再发现不合格时，必须会同设计人员及有关单位研究处理。抽样检查及验收试验全部结束后，应汇总各孔的设计张拉力，评定预应力锚固效果。1.1.5 试验与观测1）观测仪器一般情况下，各工程均应设置观测孔，以便长期监测预应力损失规律，借以判定所设预锚孔位2） 观测长期观测必须按设计文件施工。施工期内，长期观测工
24、作应由施工单位负责检测，预应力锚固工程竣工，应移交运行单位，继续观测。长期观测持续时间不宜小于 5 年。各承担单位必须由专人负责，不得中断观测。预应力观测孔应尽早安排施工，并应将测试结果用于指导施工。长期观测孔所用仪表、接线线路应妥加保护。当仪表受到撞击，或观测数据出现异常时，必须及时查明原因，进行补救处理，才能继续观测。长期观测资料应及时整理、分析、作好信息反馈。凡采用新材料、新工艺、新型锚索及锚固段的预应力锚固工程，必须根据设计要求增作破坏性试验及长期监测。1.2 预应力梁板的施工1.2.1 预应力板施工工艺1) 预应力台座台座是先张法生产预应力板的主要设施，它承受预应力筋的全部张拉力，故
25、台座必须有足够的强度、刚度和稳定性。生产预应力梁板的常用台座有墩式台座、换埋式台座、槽式台座和预应力混凝土台面。台座的长度 L，一般为 100150m，宽度一般不大于 2m，换埋式台座对流动性预制厂，可采用换埋式台座。台墩由钢立柱、预制混凝土挡板和砂床组成，搬迁时便于拆除，重复使用。 预应力混凝土台面普通混凝土台面由于受温差的影响，经常会发生开裂，导致台面使用寿命缩短和构件质量下降。为了解决这一问题而采用预应力混凝土滑动台面。2) 先张法施工工艺先张拉是先将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具临时固定在台座或钢模上，然后浇筑混凝土；待混凝土达到一定强度后，放松预应力筋，靠预应力筋与混凝土之间的粘
26、结力使混凝土构件获得预压应力。预应力筋制作A、钢丝下料采用镦头锚具时，钢丝的等长要求较严。同束钢丝下料长度的相对差值（指同束最长与最短钢丝之差）不应大于 L/5000（L钢丝下料长度），且不得大于5mm。钢丝下料可用钢管限拉法或用牵引索在拉紧状态下进行。B、刻痕钢丝与钢绞线下料，应采用砂轮切割机，不得采用电弧切割。对需要镦头的刻痕钢丝，其切割面应与母材垂直。钢绞线切割后，其端头应不松散。预应力筋张拉A、预应力筋铺设铺放钢丝前应在台面上涂隔离剂。隔离剂不应沾污钢丝，如果预应力筋遭受污染，应使用适当的溶剂加以清洗干净。在生产过程中，应防止雨水冲刷台面上的隔离剂。钢丝宜用牵引车铺设。预应力钢筋铺设时
27、，钢筋之间的连接或钢筋与螺杆的连接，可采用套筒双拼式连接器 B、张拉a 单根钢筋张拉，采用 YC20D、YC60 或 YL60 型千斤顶在双横梁式台座或钢模上单根张拉，螺杆夹具锚固。b 单根刻痕钢丝，采用应力张拉机张拉，锥销夹具或镦头螺杆夹具锚固。c 成组刻痕钢丝，可借助镦头梳筋板用液压千斤顶张拉，再利用镦头梳筋板上的螺杆锚固。d 单根钢绞线张拉，可采用 YC20D 型或 YCN23 型前卡式千斤顶张拉。夹片式锚具锚固。由于在长线台座上钢绞线的长度大，千斤顶的行程短，需要多次张拉。e 张拉程序预应力钢丝由于张拉工作量大，宜采用一次张拉程序：01.031.05 con锚固其中，1.031.05
28、是考虑测力计的误差、温度影响、台座横梁或定位板刚度不足、台座长度不符合设计取值、工人操作影响等。f 张拉应力校验：预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。张拉时预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的误差应在+10%、-5%范围内。预应力钢丝内力的检测，一般在张拉锚固后 1h 进行。采用钢丝内力测定仪检查钢丝的预应力值。其偏差不得大于或小于设计规定相应阶段预应力值的5%。 混凝土浇筑A、预应力筋张拉结束后立即浇筑混凝土。混凝土宜采用 525 号普通硅酸盐水泥与早强硅酸盐水泥，一级配骨料，中粗砂，砂率 0.250.32，采用半干硬性混凝土，坍落度 13cm。B、禁止掺入对预应力筋有腐蚀作用的外加剂；C、
29、混凝土要振捣密实，不能漏振或过振，振捣时严禁振捣棒碰撞预应力筋。预应力筋放张A、放张原则。预应力筋放张时，混凝土的强度应符合设计要求；如设计无规定，不应低于强度等级的 75%。B、放张顺序。如设计无规定时，按下列要求进行：a 轴心受预压的构件，所有预应力筋应同时放张；b 偏心受预压的构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋；c 如不能满足 1、2 两项要求时，应分阶段、对称、交错地放张，以防止在放张过程中构件产生弯曲、裂纹和预应力筋断裂；d 高强预应力钢丝的放张，可直接用氧炔切割。放张工作宜从生产线中间开始，以减少回弹且有利于脱膜。对每块板，应从外向内对称
30、放张，以免构件扭转而端部开裂。e 单根钢绞线的放张，可采用以下两种方法：一是从台座中部开始，用两台手提切割机对称切割；二是在张拉端用千斤顶分级逐步放张，然后用氧炔切断所有板端之间的钢绞线。1.2.2 预应力梁施工1) 后张拉法施工后张法是先制作构件梁，并在预应力筋的位置预留出相应的孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋并施加预应力，最后进行孔道灌浆。张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生预压力。2) 预留孔道预应力筋的孔道形状有直线、曲线和折线三种。孔道的直径与布置，主要根据预应力混凝土构件或结构的受力性能和预应力筋张拉锚固体系结构特点与尺寸确定。对孔道成型的基本要求是：孔道的尺寸
31、与位置正确，孔道平顺，接头不漏浆，端部预埋钢板垂直于孔道中心线等。预应力筋的孔道可采用钢管抽蕊，胶管抽蕊和预埋管等方法成型，目前这些传统的预留孔道的方式已不适应工程的需要，取而代之的是波纹管留孔。波纹管是薄钢带用卷管机经压波后卷成，具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、摩阻系数小、与混凝土粘结性好等优点，是后张预应力筋孔道成型用的理想材料。 波纹管预留孔预应力用金属波纹管，按照每两个相邻的折叠咬口之间凸出部（即波纹）的数量分为单波与双波；按照径向刚度分为标准型和增强型；按照截面形状分为圆形和扁形；按照钢带表面情况分为镀锌钢带和不镀锌钢带灌浆孔设置灌浆孔（泌水孔）与波纹管的连接，做法是：在波纹
32、管上开洞，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧形压板并用铁丝扎牢，再用钢管插在嘴上，并将其引出梁顶面 400600mm。 混凝土浇筑钢筋、波纹管安装完毕立模后，即可以浇筑混凝土。混凝土采用 525 号普通硅酸盐水泥与早强硅酸盐水泥，一级配骨料，中粗砂，混凝土中禁止掺入有腐蚀作用的外加剂。由于钢筋、波纹管的布置，相对间隙较小，混凝土不易振捣密实，加之振捣棒易碰撞波纹管，故混凝土振捣宜在振动平台上进行，或采用模板自振方式。3）张拉与锚固预应力梁张拉方式常有：A、一端张拉方式：张拉设备放置在构件一端的张拉方式。适用于长度30m 的直线预应力筋与锚固损失影响长度 LfL/2（L预应力筋长度）的曲线预应力筋；
33、B、两端张拉方式：张拉设备放置在构件两端的张拉方式。适用于长度30m的直线预应力筋与锚固损失影响长度 LfL/2 的曲线预应力筋。C、分批张拉方式：对配有多束预应力筋的构件或结构分批进行张拉的方式。D、补偿张拉方式：早期预应力损失基本完成后，再进行张拉的方式。张拉程序张拉程序，主要根据构件类型、锚固体系，松弛损失取值等因素确定。分为以下三种情况。A、设计时松弛损失按一次张拉程序取值： 0P j锚固。B、设计时松弛损失按超张拉程序取值： 01.05P j 持荷 2 minP j锚固。C、设计时松弛损失按超张拉程序，但采用锥销锚具或夹片锚具： 01.03P j锚固。以上张拉程序，均分级加载。对曲线
34、束，一般以 0.2 Pj为量伸长值起点，分四级加载（0.4、0.6、0.8 和 1.0 Pj），每级加载均应量测伸长值。4）孔道灌浆张拉结束后，立即进行孔道灌浆，其作用是：保护预应力筋，以免锈蚀；减小应力松弛损失；使预应力筋与构件混凝土有效的粘结，减轻梁端锚具的负荷。 灌浆材料孔道灌浆用的水泥，宜用标号不低于 425 号的普通硅酸盐水泥，水泥浆的水灰比为 0.40.45，泌水率控制在 2%左右，最大不得超过 3%。在水泥浆中可以掺加适量的木钙减水剂，减小水灰比，对提高灌浆质量有明显的效果。灌浆工艺A、直线孔道采用间隙灌浆，构件一端灌浆，另一端泌水。第一次灌浆当泌水端排出浓浆后，关闭出浆管，屏浆
35、 20min，然后进行第二次压力灌浆和屏浆。B、曲线孔道。对于多跨曲线孔道，应考虑在曲线低点设灌浆口，曲线高部设泌水管，灌浆方法同直线孔道。C、冬季灌浆，要考虑防冻保温措施，确保孔道周边的温度在 5以上，灌浆时水泥浆的温度为 1025。1.3 预应力闸墩施工1.3.1 预应力材料1) 预应力钢材（见 5.1.2.1）2) 锚具预应力闸墩常用锚具有钢丝束镦头锚具和多孔夹片锚固体系（群锚体系），其规格及技术要求见 5.1.2 2)3) 混凝土（见 5.2.1. ）1.3.2 张拉参数的测定和试验1) 影响锚束张拉锚固应力的主要因素闸墩大吨位锚束施工，摩擦和锚固损失是选择张拉方式的重要技术参数，也是
36、影响张拉锚固应力的主要因素，因而在施工前必须首先确定与两项损失计算值直接相关的参数 k（每米孔道局部偏差对摩擦影响系数）、（曲率摩擦系数）及 Es（预应力筋弹性模量）。2) 摩擦损失与 k， 值的选取 k、 值的选定k、 值取决于：a 锚束钢材种类、表面特性；b 锚孔管道材料、施工质量及正直度，是否光滑、变形、漏浆；c 曲线截面中，各钢绞线的侧向挤压和约束k、 值也可通过张拉试验推算确定。推算公式为：k=ln(P 张 /P 固 )L （21）=ln(P 张 /P 固 )-KL （22）式中：P 张 张拉端张拉力（kN）；P 固 固定端被动张拉力（kN）；L锚束长度（m）；3) 弹性模量 Es
37、值的确定在多根预应力筋组成的弯曲锚束里，由于各根原始长度不同，松紧程度不同，受力不均匀，接触物体的摩擦阻力也不同，造成 Es 值的变化。目前国内外尚无确定的标准取值，一般采用厂家推荐值或试验统计平均值。1.3.3 锚固工艺与施工技术1) 张拉准备预留孔道。利用结构钢筋或设置专门支撑埋设固定钢管或波纹管。浇筑混凝土。浇筑混凝土时，严禁吊罐碰撞管道；振捣器离管道应有一定距离，以免管道变形或损坏，防止混凝土浆进入孔道。锚束制作A、钢丝下料、编束。下料长度要经计算，考虑到锚具的特性，锚固形式，张拉伸长值等因素影响，并根据实际情况和试验确定。墩头锚具钢丝下料，长度误差控制在 1/30001/8000 之
38、间，钢丝下料前如有弯曲，应作调直处理。下料后按要求的根数编束，逐根排列理顺，严防交叉。B、钢绞线下料编束：钢绞线在现场开盘，开盘时逐根检查有无伤疤及锈坑，并将其清除。钢绞线用砂轮切割机切断，严禁电弧切割。开盘下料要控制锚束内外圈长度，端头形成台阶状（台阶长度 5cm），以便安装锚具。编束用 20 号铁丝绑扎，间距 11.5m。编束时应先将钢绞线理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。C、锚束编束直至灌浆前，都要采取防锈措施，并尽可能缩短工期，减少存放时间。 穿束穿束前用专用钢刷将孔道清洗干净，锚束端头套导向帽，利用卷扬机和起吊设备人工辅助进行穿束，也可将锚束先穿入孔道，然后浇筑混凝土。锚束入孔应顺直
39、，不能扭向和错位。锚、夹具检查与安装。锚具、夹片必须有出厂合格证，无论新开箱或用后的工具锚一定要按规范对夹片进行一定数量（随机抽样）的硬度检验； 张拉机具的选择与标定。根据设计张拉吨位要求配置匹配的千斤顶和油泵，同时还配备一台小型千斤顶，用于滑丝单根补拉。张拉前，对所有配置的张拉机具、压力表、测力装置进行严格检查和标定，给出标定曲线，作为张拉依据。施工中出现异常，还需随时重新标定。标定后的张拉机具必须配套使用。3）锚束张拉 张拉控制应力预应力锚束的张拉控制应力，由设计提供。根据规范，钢丝和钢绞线张拉控制应力 con为 0.70fPtk，最大张拉控制应力为 0.75 fPtk。若超张拉力超过0.
40、75 fPtk，加上机具，仪表的允许误差及钢材的不均匀系数，就有可能超过钢材的弹性范围，这是规范不允许的。 张拉A、张拉时，混凝土必须达到设计强度，至少不得低于设计标号的 90%。B、张拉顺序，应按设计进行，先拉次锚束，后拉主锚束。主锚束先张拉中间层，后对称张拉其它层，每层先张拉中间束，再对称张拉两侧，以免结构承受过大的偏心压力。C、施工中采用分级一次张拉到位的方式，超张拉应力控制在 0.75 fPtk，初应力为超张拉应力的 10%。在初应力状态，采用两次荷载调整，使锚束均匀受力。步骤为：04% con卸载8% con卸载10% con，并以此为张拉伸长值量测基点。4）封孔灌浆封孔灌浆是锚束永
41、久防锈措施。为减小预应力损失，张拉结束后，应立即进行灌浆封锚。灌浆浆液除应满足强度和粘结力要求外，应具有较大的流动性和较小的干缩性。对于斜管，由于高差大，顶部泌水较多，采用从低端向高端压力灌浆，从高端补浆的方法，并在高端锚束端部安装灌浆罩，收集泌水及补灌水泥浆。1.3.4 现场工序管理与质量控制1) 管理与控制体系预应力锚固是一项技术性要求很高的工作。目前，现场施工除少数锚束安装观测仪器（传感器）外，大部分无任何手段来检测施工质量和锚固效果，通常采用双控工法加强施工控制，即通过油压表控制张拉荷载和张拉实测控制锚束伸长值，两者互相校核。若稍有疏忽或其他因素影响，即会造成重大质量事故。现场施工管理
42、与控制便成了确保锚固质量的关键技术之一。因此，必须建立一套现场质量管理流程，将整个控制体系分为 4 个部分：第一部分预应力材料及安装控制为初步控制；第二部分为张拉设备检定控制；第三部分为操作控制；第四部分为伸长值、回弹值校核控制。2) 原材料控制预应力材料主要有钢绞线、锚、夹具，其质量将直接影响锚固效果，对其控制为管理体系的初步控制。钢绞线要严格按 GB/T522495 规范进行检查验收；锚具、夹片要按行业标准 JGJ8592 逐个（片）检查，必要时对夹片进行一定数量（随机抽样）的硬度检查。3) 张拉应力控制现场施工对张拉应力控制，主要以千斤顶油压表读数为主，油压表数的准确与否与张拉设备的标定
43、有着直接的联系。通过标定，确定张拉力与压力表读数之间的关系及千斤顶的实际出力，测定整个锚固体系在锚固中的实际应力的应力损失，因此对张拉应力的控制主要是控制张拉设备的标定。张拉设备标定台座标定类似现场施工，在张拉端 N-Pa 为主动关系，确定张拉应力，锚固前后的实测差值为锚固损失；在固定端 N-Pa 为被动关系，测定锚固实际应力，张拉端与固定端差值，是锚具与孔道的摩阻损失。这种标定方式，装置一次可以分别标定两台千斤顶，标定较为精确。标定规则及误差控制张拉设备一般由专人使用和管理，定期配套标定。标定时压力表的精度不宜低于 1.5 级，测力计精度不宜低于2%，标定值与理论计算误差要控制在2%以下，最
44、大不能超过3%（理论计算值=压力表读数千斤顶张拉缸面积）。张拉机具受到碰撞及出现异常，应随时全部重新标定。 标定曲线（张拉力油压表读数曲线）的建立标定时千斤顶进油，当测力计达到一定分级荷载读数 N 时，读出压力表上相对应的读数 Pa 值，此时 N 即为对应于压力表读数 P 的实际作用力，重复 3 次取其平均值。将测得各值绘成曲线，该曲线称为标定曲线。表 25 为安康电站中孔闸墩 920317-022-8328 的标定结果，当标定荷载较小时，由于千斤顶内摩阻较大，实测值小于理论值。随着荷载的增大，实测值越来越接近理论值。张拉到 50MPa 时，误差仅为-0.66%，回归计算后，误差为-0.66%
45、，张拉采用回归曲线。4) 伸长值、回缩值控制锚束张拉时，将 5MPa 前的张拉力作为初始应力，并开始量测伸长值。伸长值、回缩值控制原则A、张拉至控制应力后，锚束伸长值误差控制在-5%10%范围内。B、个别锚束误差略大于 10%要进行原因分析，确定无误后方能进行张拉。C、误差小于-5%，立即停止张拉，检查偏小的原因，采取措施纠正。D、回缩值控制在 5mm 以内，若大于 5mm 应检查锚、夹具及千斤顶安装对中和顶压锚固操作工艺。1.3.5 实例：安康水电站中孔闸墩预应力施工安康水电站中，表孔闸墩，系国内首例采用复杂锚块颈部连接及大吨位预应力弯曲主锚束布置形式。其特点是锚块与闸墩连接的颈部采用内扣槽
46、和外帖牛腿在颈部形成倒 T 型断面，以改善闸墩颈部的受力状态并增加预应力效果。预应力锚束分为主、次两种。沿弧门推力方向呈辐射状布置的主锚束，分为 5层 5 排共 24 束（表孔每墩 20 束）。中间一排为直线束，两侧为曲线束（图28）。曲线束长 20.823.2m，其中曲线段长 2.318m，弯曲角度 =263354，曲率半径 R=5m。主锚束上游端预留一竖井供施工用，次锚束是为了承担弯曲主锚束和弧门推力在锚块产生的拉应力，使锚块尽可能在三向受压或拉应力不大于混凝土允许强度状态下工作，其水平布置分 3 排 46 层，15 束（表孔 18 束）全部为直线束。预锚体系采用 XM 锚具，规格为 XM
47、15-19（次锚束部分为 XM15-7），锚束为 19根（次锚束为 18 根和 7 根）低松弛钢绞线，规格是 15.0-1570-GB 5224-85。锚束采用后装后张法施工，整体一次超张拉。张拉控制应力为 0.7 fPtk，超张拉控制应力 0.75 fPtk，主锚束超张拉吨位 316T，永存吨位 240T，次锚束超张拉吨位 316T 和 116T，永存吨位 240T 和 90T。图 28 锚束布置形式示意图（a）水平布置（AA） （b）立面布置1) 张拉参数测定摩擦损失A、通过张拉试验，推算确定平均 k、 值（表 26，表 27）。摩擦系数 k试验测值表 26试验编号 锚孔长度/m P 张
48、/kN P 固 /kN k k911223-2 20.081 3119 3020 0.00160 210-3920114-1 19.160 3119 2987 0.00226920114-3 19.602 3197 3056 0.00230B、摩擦损失实测值与理论值比较经过台座和现场施工试验，大部分锚束实测值小于计算值（表 28）。个别超差的原因主要是：张拉应力不够，如 Z11束实测伸长值小于理论计算值，显然未拉到控制张拉力；锚孔成型质量差，孔道光滑、正值度低，摩擦损失增大。摩擦系数 试验测值表 27试验编号 锚孔长度/m /rad k P 张 /kN P 固 /kN 911225-3 20.254 0.464 0.002 3119 2707 0.218 0.21920116-1 19.182 0.464 0.002 3197 2811 0.195920116-3 19.182 0.464 0.002 3197 2797 0.205摩擦损失实测值（传感器法）与计算值比较表 28试验编号 伸长值/mm 固定端应力/（N/mm 2） 摩擦损失/（N/mm 2）计算 实测 % 计算 实测 % 计算 占总应力% 实测占总应力%台座 92-09-2 120.
