水利工程后張法預應力混凝土施工技術有效運用分析

張巍偉

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽 110000)

水利工程后張法預應力混凝土施工技術有效運用分析

張巍偉

(遼寧水利土木工程咨詢有限公司，沈陽 110000)

文章通過對江蘇省某水利工程的研究，總結了水利工程中后張法預應力混凝土施工技術的應用方法、施工工藝及問題處理方式。在將后張法預應力混凝土施工技術運用到水利工程當中時，一定要注意原材料以及施工設備的選擇、施工工藝的優化、施工質量的控制、施工問題的處理等幾個方面。加強對于原材料和設備的驗收，優化施工工藝，嚴格控制施工質量，發現問題及時處理，按照設計所要求的進行施工，保證水利工程的安全性和持久性。

水利工程；后張法預應力混凝土；施工工藝；問題處理

隨著我國施工技術的不斷發展，后張法預應力混凝土施工技術越來越成熟，應用的領域也越來越廣，包括橋梁工程施工、建筑施工、水利工程施工等。文章通過對江蘇省實際水利工程案例的研究，總結后張法預應力混凝土施工技術在水利工程中的具體應用。

1 工程案例

某工程為分洪道水利工程，主控制室的大梁長度為23m，高度為1.2m，底標高度為11m。該大梁是由兩根主梁和一塊厚澆板組成，主梁的寬度為0.7m，厚澆板的寬度為0.14m，大梁表面的總寬度為6.2m。混凝土是使用的C40型混凝土材料。支架是使用三根管徑為48mm的鋼管搭建而成的腳手承載支架，支架的高度約為13m，支架的分布距離根據大梁的重力分布情況來決定[1]。

承載支架搭建完以后，需要對承載支架進行預壓實驗，預壓的壓力是為大梁厚澆筑板重力的1.2倍，經計算結果為2.3×106N。以大梁重量的分布為依據，主梁需要承受的預壓壓力為8×105N，而其他聯系梁每根需要承受約3×104N的預壓壓力。預壓壓力的調節是通過橡膠水袋的加減來實現的。根據大梁的重量分布，對大梁各個部分施加不同數量的水袋，并派專門的負責人加減水袋并進行記錄，在預壓開始之前，需要先安裝8個測量尺寸、形狀、位置的百分表，其中兩根大梁部分各安裝3個百分表，然后在聯系梁和面板處各安裝1個百分表。

安裝百分表時所用到的支架不能利用現有的承載支架，需要額外架設安裝專用的安裝支架。安裝百分表時要使得百分表緊緊貼住上方的木方，并給每個安裝的百分表設置一個標記，便于數據記錄。安裝好以后，每天派遣專員對百分比的數據進行詳細的記錄，并記下數據記錄的時間；在預壓效果驗證當中，最關鍵的數據就是沉降值，按照預壓實驗設計的要求，在開啟預壓實驗的一周內必須要保證沉降值在所允許的范圍內，而且最后3d累積的沉降值≤2mm。在預壓實驗的觀察期結束以后，如果實驗結果滿足設計要求，最終的沉降值在允許的范圍內，而且沉降趨于穩定，則可將預壓實驗設備進行卸載，并重新加固承載支架等，將用于實驗的水利工程設施恢復原樣。

2 后張法預應力混凝土施工技術在水利工程中的具體運用

2.1 鋼筋的處理與波紋管、鋼絞線的選擇

加工好的鋼筋運輸到施工現場以后，就可以將大梁與鋼筋進行捆扎，當鋼筋的處理與預應力管道發生沖突時，要優先保證預應力管道位置的準確性，同時要將某些需要埋設的物品在混凝土澆筑之前預埋好。

波紋管的選擇則是使用化學穩定性比較強的塑料波紋管，波紋管的管徑約為8cm，在確認波紋管的安裝位置時，需要在底模上先設立好平面X坐標，然后再確認Y坐標。波紋管的安裝不僅要在尺寸上符合設計圖紙的要求，在波紋管的走向上也要與設計圖紙一致。要控制波紋管的走向可通過每隔一段距離就設置井字型支架的方式，將波紋管的走向嚴格控制在規定范圍內，不會發生太大偏差。如果需要波紋管之間的交接，可以使用一根更大管徑的波紋管與前者進行套接，接口處至少保證0.2m的重疊部分，套接完成以后為保證波紋管的密封性，需要用兩層強力膠布對接口進行密封，防止漿料泄露[2]。

鋼絞線的選擇則是直徑為15mm的松弛度較低、機械強度較高的鋼絞線。對于鋼絞線的處理，首先將鋼絞線切斷，然后用鐵絲將切斷出進行捆扎，并對每段鋼絞線進行編號。后張法預應力混凝土制作示意圖圖1。

圖1 后張法預應力混凝土制作示意圖

2.2 混凝土的澆筑

該工程的大梁澆筑是使用的C40型混凝土材料，混凝土的使用量約為76m3，大梁的高度約為1.3m，所以澆筑時可以分層進行，每層都是從兩邊往中間對稱澆筑。

澆筑時需要對混凝土進行振搗，振搗一定要有實際的效果，要搗在實處，避免出現“虛振”現象，也并不是說需要加大振搗力度，有時候力度過大不但沒有達到預期的效果，反而使得波紋管受到損傷。振搗是一門有操作水平要求的工作，需要操作人員通過平時的操作積累經驗，掌握鼓搗的技巧，用最合適的力道以最合理的方式進行振搗。

在混凝土澆筑前需要進行預壓實驗，安裝百分表測量沉降值。在大梁混凝土澆筑結束，混凝土完全凝固以后需要對大梁進行維護工作，維護的時間至少有14d。

2.3 預應力的張拉方法

2.3.1 選擇錨固工具

用于預應力錨固的工具主要分為張拉型錨具和固定型錨具。其中張拉型錨具包括圓形錨具、扁形錨具等，固定錨具主要包括H型壓花錨具以及P型擠壓錨具。根據所選擇的錨具選擇合適的連接器[3]。圓形錨具的結構示意圖見圖2。H型壓花錨具示意圖見圖3。

圖2 圓形錨具的結構示意圖

圖3 H型壓花錨具示意圖

2.3.2 施工前的準備

1)施工前應該具備允許張拉施工的相關證明以及施工作業手冊。

2)對用于試驗養護效果的試驗品進行性能測試。

3)特種作業人員需要持有特種作業上崗證方可上崗。

4)錨具安裝時需要根據編號有序進行。

5)對用于張拉的設備要進行精度校正。

6)千斤頂的安裝。

2.3.3 預應力的張拉

1)對鋼束的張拉需要同時控制好張拉的力度和伸長的長度，兩者要保持協調，伸長長度的誤差要控制在6%以內。

2)混凝土凝固以后需要等到其機械強度達到最終要求的90%以上才可以對鋼束進行張拉，而且至少是在混凝土完全凝固的10d以后[4]。

3)對鋼絞線進行預拉，使得本來較為松弛的鋼絞線處于輕度繃緊狀態，并觀察錨固工具、軸線以及千斤頂是否在同一直線。在對鋼絞線進行張拉時，要注意鋼絞線兩邊受力是否平衡。張拉前需要對孔洞進行阻力測量，計算張拉的應力值，最終得到力筋的計算伸長度。

4)在張拉過程中應該隨時測量伸長度，而且要控制測量的誤差，使得誤差≤6%。如果所測得的伸長度數據與理論計算的伸長度差距比較大，要及時與工程師商定解決對策。

2.3.4 壓漿工藝

壓漿工藝使用抽真空壓漿的方式，首先利用真空泵從孔道一段對孔洞內部進行抽氣，使得孔道內部的氣壓比大氣壓小0.1MPa，然后再在孔道的另一端架設灌漿泵，施加一定的正壓力，將水泥漿料灌注到孔道中來，在內外氣壓差的推動下，水泥漿料最終會充滿整個孔道。壓漿工藝注意事項有以下6點：

1)水泥漿料的選擇：選擇最為常見的硅酸鹽水泥，水泥凝固后的機械強度不能太低，在灌漿之前要先進行水泥的試配，確立最佳漿料配比方案。

2)檢查真空泵的運行情況，重點檢查閥門、管道等的密封性。

3)檢查水泥漿料的配比、濃度等是否滿足要求。

4)控制好灌漿時間，一般是在40min左右。

5)壓漿之前需要清理孔道，且壓漿過程最好是從下往上進行。

6)壓漿操作需要謹慎、緩慢地進行，而且要保證其連續性，不得中途停止。

2.3.5 封錨處理

壓漿工藝結束以后，需要對施工現場進行清理，并對大梁表面的混凝土毛刺進行處理。預應力筋經過錨固處理之后的外露長度要有最低保證，至少要達到0.3m，然后對其進行封錨處理。封錨所使用的混凝土機械強度至少為前面所澆筑混凝土強度的80%，而且在封錨處理以后需要對封錨混凝土進行至少7d的維護工作[5]。

2.3.6 支架卸載

在壓漿結束的15d以后可以將施工的臨時支架等進行卸載。

3 后張法預應力混凝土施工技術在運用過程中所遇到的問題

3.1 灌漿孔道被堵塞

3.1.1 孔道堵塞的原因

1)預埋的波紋管在進行密封焊接時被電焊所產生的電火花擊穿，所以焊接處會有一個細小的孔洞，難以被發現，最終外界雜物進入堵塞孔道。

2)在進行振搗操作時，操作不當，振搗力度太大，損壞波紋管，使得波紋管產生形變、裂縫等，使得泥漿進入，堵塞孔道。

3)波紋管之間進行套接時，套接不牢，其間有縫隙使得泥漿進入孔道內部，堵塞孔道。

4)給模板安裝螺栓時，鉆孔操作對波紋管造成破壞，使得漿料滲入。

3.1.2 孔道堵塞解決方案

1)在預埋波紋管時，對其進行仔細的檢查，必要時可以進行壓水試驗保證其密封性。

2)在混凝土灌注時和灌注結束后都要對孔道進行拉削處理。

3)加強對波紋管套接處的密封，保證不再漏漿。

4)在對模板進行鉆孔安裝螺栓之前，可以在先固定一塊墊板，防止鉆孔對波紋管造成損傷[6]。

3.2 預應力鋼絲斷裂

3.2.1 鋼絲斷裂原因

1)所使用的鋼絲直徑比較大，而且錨固工具與夾片未貼合在一起，所以在張拉時容易使得鋼絲斷裂。

2)對鋼束的編號整理時沒有按照設計要求來，使得鋼束的長度不均勻或者鋼束互相交叉，最終結果就是張拉時鋼絲的受力不平衡，容易發生斷裂。

3)錨固工具的夾具尺寸不符合要求，夾片與力筋不搭，所以容易發生鋼絲斷裂。

4)承載支架傾斜、千斤頂位置偏斜等都會使得鋼絲受力不均勻，發生斷裂。

5)在進行線路焊接時，焊接人員誤把鋼絲作為接地線焊接，所以容易造成鋼絲處發生短路，電流很大，對鋼絲造成損傷，張拉時容易發生斷裂。

3.2.2 鋼絲斷裂解決方案

1)按照設計規定對鋼束進行編號，并按照規定的流程進行捆扎。

2)對錨固工具的夾具、夾片等進行檢查，選擇合適配套的夾具和夾片。

3)對支架、千斤頂等工具的安裝位置進行再三確認，保證其準確性。

4)在進行張拉時如果發現油壓下降，加過油以后油壓不見上漲反而繼續下降，這時應該就是鋼絲斷裂引起的，需要及時更換鋼絲[7]。

5)再三提醒焊接人員不允許將預應力鋼絲當作接地線。

3.3 構件產生裂縫

3.3.1 裂縫產生原因

1)混凝土在振搗時效果不佳，未振實，使得防護層不均勻，某些位置的防護比較薄弱。

2)張拉時混凝土機械強度還未達到設計值的90%，沒有滿足設計要求。

3)張拉時混凝土的凝固后的養護時間還未達到設計所要求的的10d[8]。

3.3.2 防止裂縫產生的方案

1)改良混凝土的配方，使得混凝土更便于振搗，并保證其密實度和機械強度。

2)嚴格控制張拉的條件，必須待混凝土機械強度的檢測結果達到設計要求方可使用。

3)嚴格控制張拉的時間，保證混凝土的齡期，使得預應力控制更為精準。

4 結 語

在將后張法預應力混凝土施工技術運用到水利工程當中時，一定要注意原材料以及施工設備的選擇、施工工藝的優化、施工質量的控制、施工問題的處理等幾個方面。加強對于原材料和設備的驗收，優化施工工藝，嚴格控制施工質量，發現問題及時處理，按照設計所要求的進行施工，保證水利工程的安全性和持久性。

[1]錢勇峰.帷幕灌漿施工工藝與質量控制要點[J].水利規劃與設計,2012(03):81-84.

[2]鄧雪,李家銘,曾浩健,陳俊羊,趙俊峰.層次分析法權重計算方法分析及其應用研究[J].數學的實踐與認識,2012(07):93-100.

[3]曾永軍,李靜雅,徐蒙.黔中水利樞紐一期工程左岸帷幕灌漿試驗與分析[J].水利技術監督,2013(04):33-36.

[4]黎昱,蔡淵蛟.小塔山水庫主壩溢洪閘基礎防滲帷幕灌漿施工要點[J].水利規劃與設計,2013(09):59-61.

[5]關華平.帷幕灌漿在白水河二級壩壩基處理中的應用[J].小水電,2009(02):46-47，44.

[6]易志,溫文森.向家壩水電站右岸地下廠房施工帷幕灌漿方案與技術研究[J].水利水電技術,2009(12):87-90，97.

[7]喬兵,張大雷,孫穎.懸掛式帷幕灌漿在水庫加固工程中的應用[J].水利規劃與設計,2011(06):77-79.

[8]廖振炎,段琳,尚曉威.帷幕灌漿技術在某抽水蓄能電站中的應用[J].施工技術,2014(12):14-16.

1007-7596(2016)12-0140-04

2016-11-22

張巍偉(1982-)，女，遼寧丹東人，工程師，研究方向為水利水電。

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