预应力混凝土结构在水利工程中的运用

[摘 要]凭借着梁板厚度小、抗渗漏成效好、跨度大、抗开裂效果显著等优越性,预应力混凝土结构在水利工程中的运用越来越多.本文重点针对后张法预应力混凝土施工技术在水利工程当中的运用与特征等进行阐释,以供同行借鉴.

[关 键 词]施工技术；应用预应力；混凝土；水利工程

中图分类号：F407.9文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）24-0373-01

前言

所谓后张法,就是直接地在块体或者构件上拉张预应力钢筋,而无需专门的台座.对于大型构件,我们可以分块制作送至现场进行拼接安装,充分运用预应力钢筋把其联接成一个整体.正因为如此,后张法较为灵活,对工程预制块体或者现场预制、现场拼装的特种结构、大中型预应力构件、构筑物等较为适用.

1孔道留设

孔道的直径一般比预应力钢筋外径（包括钢筋对焊接头处外径或必须穿过孔道的锚具外径）大10～15mm,以利于预应力钢筋穿入.孔道的留设方法有抽芯法和预埋管法.

1.1抽芯法

该方法在我国已有较长的历史,相对比较便宜.但此方法也有一定的局限性,如对大跨度结构、大型的或形状复杂的特种结构及多跨连续结构等,孔道密集就难以适应.抽芯法一般有两种,即钢管抽芯法与胶管抽芯法.钢管抽芯法大都用于留设直线孔道时,预先将钢管埋设在模板内的孔道位置外.钢管要平直,表面要光滑,每根长度最好不超过15m,钢管两端各伸出构件约500mm.较长的构件可采用两根钢管,中间用套管连接.在混凝土浇筑过程中和混凝土初凝后,每间隔一定时间慢慢转动钢管,混凝土与钢管凝成一体,抽管困难.常温下抽管时间应掌握在混凝土终凝前.抽管过早,会造成坍孔事故；太晚,则混凝土与钢管凝成一体.抽管顺序宜先上后下,抽管可采用人工或用卷扬机,速度必须均匀,边抽边转,使孔道保持直线,做好孔道清理工作.

胶管抽芯法不仅可以留设直线孔道,亦可留设曲线孔道,胶管弹性好.便于弯曲,一般有三层或七层夹布胶管和钢丝网橡皮管两种.胶管具有一定弹性,在拉力作用下,其断面能缩小,故在混凝土初凝后即可把胶管抽拔出来.夹布胶管质软,必须在管内充气或充水.以浇筑混凝土前,胶皮管中充入压力为0.6～0.8MPa的压缩空气或压力水,此时胶皮管直径可增大3mm左右,然后浇筑混凝土,待混凝土初凝后,放出压缩空气或压力水,胶管孔变小,并与混凝土脱离,随即抽出胶管,形成孔道.抽管顺序,一般应为先上后下,先曲后直.

1.2预埋管法

预埋管采用一种金属波纹软管,是由镀锌薄钢带经波纹卷管机压波卷成,具有重量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、与混凝土黏结较好等优点.波纹管的内径为50～100mm,管壁厚0.25～0.3mm.除圆形管外,近年来又研制成一种扁形波纹管,可用于板式结构中,扁管的长边边长为短边边长的2.5～4.5倍.这种孔道成型方法―般均用于采用钢丝或钢绞线作为预应力钢筋的大型构件或结构中,可直接把下好料的钢丝、钢绞线在孔道成型前就穿入波纹管中,这样可以省掉穿束工序,亦可待扎道成型后再进行穿束.

2预应力钢筋张拉

2.1混凝土的张拉强度

应力钢筋的张拉是制作预应力构件的关键,必须按规范有关规定精心施工,张拉时构件或结构的混凝土强度应符合设计要求,当设计无具体要求时,不应低于设计强度标准值的75%.

2.2张拉控制应力及张拉程序

预应力张拉控制应力应符合设计要求及最大张拉控制应力不能超过规定.其中后张法控制应力值低于先张法,这是因为后张法构件在张拉钢筋的同时,混凝土已受到弹性压缩,张拉力可以进一步补足；而先张法构件,是在预应力钢筋放松后,混凝土才受到弹性压缩,这时张拉力无法补足.此外,混凝土的收缩、改变引起的预应力损失,后张法也比先张法小.

2.3张拉方法

张拉方法有一端张拉和两端张拉.两端张拉宜先在一端张拉,再在另一端补足张拉力.如有多根可一端张拉的预应力钢筋,宜将这些预应力钢筋的张拉端分别设在结构的两端.

3孔道灌浆

3.1孔道压浆

3.1.1压浆前的准备工作

1）割切锚外钢丝.露头锚具外部多余的预应力筋需割切,若采用烧割时应采取降温措施,以免预应力筋和锚具过热产生滑丝现象.

2）封锚.锚具外面的预应力筋间隙应用环氧树脂胶浆或棉花和水泥浆填塞,以免冒浆而损失灌浆压力.封锚时应留排气孔.

3）冲洗孔道.孔道在压浆前应用压力水冲洗,以排除孔内粉渣等杂物,保证孔道畅通,冲洗后用空压机吹去孔内积水,但要保持孔道润湿,而使水泥浆与孔壁结合良好.在冲洗过程中,如发现有冒水、漏水现象,则应及时堵塞漏洞.当发现有串孔现象,又不易处理时,应判明串孔数量,在压浆几个串孔同时压注.

3.1.2水泥浆的拌制

1）配合比应根据孔道形式、压浆方法、材料性能及压浆设备等因素通过试验决定.

2）水泥浆的主要技术条件.

①水泥浆的拌和先下水再下水泥,拌和时间不少于1min,灰浆过筛后存放于储浆桶内.此时桶内灰浆仍要低速搅拌,并经常保持足够的数量以保证每根管道的压浆能一次连续完成.预应力钢筋张拉、锚团完成后,应立即进行孔道灌浆工作,以防锈蚀,增加结构的耐久.灌浆用的水泥浆,除应满足强度和凝结力的要求外,应具有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性.应采用强度等级中低于325普通硅酸盐水泥；水灰比宜为0∶4左右.对于空隙大的孔道,可采用水泥砂浆灌浆,水泥浆及水泥砂浆的强度均不得<20N/m2.

②灌浆前孔道应湿润、洁净.对于水平孔退,灌浆顺序应先灌下层孔道,后灌上层孔道.对于竖直孔道,应自下而上分段灌注,每段高度视施工条件而定,下段顶部及上段底部应分别设置排气孔和灌浆孔.灌浆压力0.5～0.6MPa为宜.灌浆应缓慢均匀地进行,不得中断,并应排气通畅.不掺外加剂的水泥浆,可采用二次灌浆法,以提高密实度.

③如闸墩预应力施工,在张拉前要对钢丝下料编束,埋设钢管、金属波纹管或塑料拔管.然后浇筑混凝土,注意运载工具严禁碰撞须应力管道,振捣器离管道应有一定的距离,以免管道变形或损坏.浇筑时要防止砂浆进入孔道.当发现有变形、移位时应立即停止浇筑,并在已浇筑的混凝土凝结前修整完好混凝土应一次浇筑完毕,不允许留施工缝.对塑料拔管,要求混凝土终凝后即要放气拔管.

3.2压浆工艺

1）孔道压浆顺序是先下后上,要将集中在一处的一次压完.其中间因故停歇时,应立即将孔道内的水泥浆冲洗干净,以便重新压浆时,孔道畅通无阻.对曲线孔道和竖向孔道应由最低点的压浆孔压入,由最高点的排气孔排气和泌水.

2）压浆应使用活塞式压浆泵,不得使用压缩空气.压浆的压力以保证压入孔内的水泥浆密实为准.

3）压浆完毕后应认真填写施工记录.

4几点体会

1）为了避免梁体在张拉之后使锚垫板附近的混凝土产生裂纹,需将2层设计外的钢筋网片安设于锚垫板之后,从而使得承压面积增加.与此同时,把混凝土标号升至50#,张拉效果较好.

2）通过采用塑料薄膜保潮、暖棚保温、添加高效防冻剂等一连串的防护手段,有效地确保了后张预应力混凝土空心板梁的混凝体的质量,同时也为现浇梁混凝土冬季施工创造了有利条件.

3）强化水利工程现场调度、建设强有力的组织指挥系统、严格规范实践操作流程并加大施工管理力度是确保预应力混凝土顺利施工的重要条件.