長距離深埋輸水隧洞預應力錨索張拉施工技術研究

2021-08-08 12:12:42周學雷

黑龍江水利科技 2021年7期

周學雷

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

1 工程概況

南水北調中線穿黃隧洞位于河南省滎陽市王村鎮孤柏嘴山灣河段，該區地震烈度為Ⅶ°，工程區地質條件復雜，穿黃隧洞為雙向平行設置，洞軸線相距28m[1]。過河隧洞段埋深較淺，平均埋深在25-38m，縱坡降2‰，隧洞整體呈北豎南斜[2]。內襯預應力錨索由12根預應力鋼絞線集束組成，錨索相互間距45cm。外水壓力作用于管片外部，內水壓力作用于內襯預應力錨索鋼混結構，兩層襯砌結構單獨受力[3]。穿黃隧洞縱斷面剖視圖，見圖1。

圖1 穿黃隧洞縱斷面剖視圖

2 預應力錨索張拉施工技術

2.1 預應力錨索施工設備選型

錨具及配套器材規格[4]：HM15-12型錨具，測力器配套的特制錨板，千斤頂張拉配套工具錨板，與錨具配套的限位板HXW-12。弧形墊座HHD-12：半徑500mm，轉角40°。

鋼絞線設計依據《預應力混凝土用鋼絞線》(GB/T 5224-2003)[5]，強度1860級，公稱直徑φ15.24，公稱面積140mm2。鋼絞線力學性能表，見表1。

表1 鋼絞線力學性能表

2.2 環錨錨具組裝件靜載試驗標準

環錨錨具組裝件靜載試驗在現場試驗臺上進行。HM15-12環錨組裝件結構示意圖，見圖2。

1-HM15-12錨具、2-測力計、3-千斤頂、4-弧形墊座組件、5-臺座、6-鋼絞線、7-測力計圖2 HM15-12環錨組裝件結構示意圖

測試參數：極限拉力Fapu；總應變εapu；各根鋼絞線與錨具的相對位移；試件破壞部位及形式。

錨具效率表達式為：

(1)

式中：ηa為錨具效率，>0.95；Fapu為實測極限拉力；ηp為效率系數，取0.99；Fpm鋼絞線實測極限拉力平均值。

總應變：

(2)

式中：εapu為總應變，>2%；△L為鋼絞線實測伸長值；L為鋼絞線計算長度。

2.3 預應力錨索施工技術要求

1)預留槽：預留槽應開口于模板內，便于對波紋管檢查清理。錨索穿索前應對預留槽周壁鑿毛，錨索張拉完畢在喇叭口安裝灌漿管嘴后，微膨混凝土封填預留槽。

2)預埋件：預埋件包括波紋管、喇叭管。預埋件允許偏差表，見表2。

表2 預埋件允許偏差表

3 預應力錨索施工工藝

預應力環錨施工工藝: 底板預留孔道及張拉槽預埋→底板澆筑→邊頂拱預留孔道及張拉槽預埋→邊頂拱澆筑→回填灌漿→預留槽鑿毛、孔道清洗→錨索制安→錨索張拉錨固→張拉槽封填→孔道灌漿。

3.1 錨索制安

錨索按25.8m下料，截取錨索槽外張拉及重合段后，凈長24m，編索采用編簾組裝法。鋼絞線編號及編簾組裝圖，見圖3。

圖3 鋼絞線編號及編簾組裝圖

穿索方式為卷揚機牽引結合人工推送。為降低管道摩阻系數，錨索體表面涂刷石墨粉(1kg/束)。

3.2 錨索張拉、錨固

錨索兩端鋼絞線對稱分布，張拉端喇叭管口錨具預留充足滑移距離。鋼絞線安裝位置，見圖4。

圖4 鋼絞線安裝位置

施作方法：錨具中部錐孔穿入主動端鋼絞線，對半分割主、被動端鋼絞線，然后反向穿入錨具兩側錐孔。被動端鋼絞線出露距離>3cm，錨具固定與主動張拉端喇叭管口25cm附近。環錨張拉機具組裝，見圖5；標準襯砌段預留槽布置，見圖6。

圖5 預應力環錨張拉組裝示意圖

圖6 標準襯砌段預留槽布置圖

絞線張拉控制方法為應力變形監測值，錨索張拉中先預緊單根鋼絞線，整束張拉分序。

張拉方法步驟為：

1)一序張拉：首先張拉內襯左側單數預留槽錨索，后張拉右側雙數預留槽錨索，張拉工序為：①單根鋼絞線施加20kN預緊力預緊；②整束錨索張拉力共分四級，張拉力為500kN、750 kN、1000 kN、1500kN。

2)二序張拉：張拉順序同一序，工序為：張拉力分5級，張拉力為1500kN、 1750kN、2000kN、2250kN、2500kN。荷載均勻施加保持壓力表數值勻速增加，每級荷載施加安成后進行穩壓，穩壓時長2-3min，待達到設計張拉力后，穩壓10min后即進行錨固。過程中即時測量預應力錨索整體變形值，對比理論值進行雙控張拉。