预应力混凝土沉淀池的结构设计及施工.pdf

2 0 1 2 年 6 月第 6 期 城 市道桥与 防洪 管理施工 2 5 7 预应力混凝土沉淀池的结构设计及施工 胡 汝 兰 ( 天津市 市政工程设计研究院 ，天津 3 0 0 0 5 1 ) 摘要： 该文以某圆形水池为例， 对无粘结预应力技术在大型水池结构中的设计及施工难点的解决进行了介绍。 对该类工程的设 计和施工提供了经验， 可为同类型预应力工程设计和施工提供参考。 关键词 ： 沉淀池 ； 无粘结 ； 预应力 ； 锚固肋 ； 张拉 中图分类号： X 7 0 3 1 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) o 6 0 2 5 7 0 3 1 工程概况 某 污水 处理 厂二 沉池 高 4 4 m， 圆形钢 筋混 凝 土 水池 ， 池 直 径 4 6 m， 池壁 厚 2 5 0 mm。底 板 厚 5 0 0 m m。 为半地下式露天结构 。 底板与池壁连接 处采用预留杯 口的做法 ( 见图 1 ) 。池壁为无粘结预 应力结构 ， 池壁周围按 6 O 。 均匀设置 6个锚固肋 ， 用 于锚 固预应力筋 ( 见 图 2 ) ， 预应力筋 的张拉端分 3 段布置在池子外壁竖向肋 的两侧 。张拉端上 、 下层 错开 。同截面张拉端数量为 5 0 ， 每根预应力筋采 用两端张拉 。 池壁与底板杯 口间接触处先用 M1 0砂 浆找平 ， 然后铺设橡胶板隔开。 图 1 底板与池壁连接示意 图( 单位 ： mm) 塑 ! 堕! 曼 苎 ! ! 塑 图 2 预应力钢绞线展开示意图 收 稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 0 6 作者简介 ： 胡汝 兰( 1 9 6 0 一 ) ， 女 ， 天津人 ， 高级工 程师， 从事给排 水结 构设计工作 。 沉淀池的基础均采用水泥搅拌桩。沉淀池底板 下打直径为 p 6 0 0 mm水泥搅拌桩 ， 水泥掺人量为加 固土体 的 l 5 无侧限抗压强度大于 1 0 0 0 k P a 。 水 泥采用 4 2 5普通硅酸盐水泥。 设计桩数 1 1 0 3根。 桩 有效桩长为底板 以下 1 3 m。 去桩头 0 5 m。 施工后验 桩数量为总数的 0 6 。 处理后的地基经测试符合设 计要求后 ， 方可进行上部结构施工。 施工期间应根据 现场情况采用可行的基坑排水措施 。 保证干土施工。 沉淀池底板混凝土强度等级为 C 3 0 、池壁混凝 土强度 等级 为 C 4 0 ， 混凝土抗渗等级 为 S 6 ， 池子 的 混凝土施工和池壁预应力筋的分次张拉施工 是该 项工程 施 工 的重 点 ，在施 工过 程 中要 针对 混凝 土 的 抗渗要求和预应力筋分次张拉的特点，采取切实可 行 的施 工 措施 。 现以 4 6 m直径二沉淀池为例 ，将池子的混凝 土结构设计及施工叙述如下。 2 沉淀池底板 施工 底板及内侧杯 口一次连续浇捣 ， 不得 留施工缝。 底板 内设加强带( 见 图 3 ) 。 底板混凝土中掺人 HE P 抗裂泵送防水剂。以避免因温度 、 干缩 、 徐变所引起 的裂缝 ， 具体掺人量 以控制膨胀率 0 0 2 为宜。 底板 加强带掺入H E P抗裂泵送防水剂 。 掺入量 9 。 混 T 凝土浇捣过程 中 ，应保证钢筋位置及底板 的平整 度， 混凝土初凝后要覆盖养护， 养护的时间不少于 1 4 d ， 防止底板产生干缩裂缝。 I I l 3 沉淀池池壁施工 3 1 池 壁施 工组 织及 设计 由该工程池壁高仅 4 4 m沿池壁不易分段施 工 ， 故等到池壁普通钢筋绑扎完毕后 预应力专项施 工人员才开始进入现场进行无粘结预应力筋的铺设 施工 。进人工作面前 ， 需做好一切施工前准备 如预 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 5 8 管理施工 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 2 年 6 月第 6 期 图 3 底板加强带平面示意图( 单位 ： mm J 应力筋 的定长下料 、 螺旋筋 的截断 、 架立筋 的准备 等。 施工前设计并制作了上下整体式定位筋 ， 在施工 时直接将其按规定间距绑扎在普通钢筋笼上 ， 大大 加快 了施工速度 ， 并保证了预应力筋的准确定位。 二沉淀池池壁设计时根据各部位环 向拉力的不 同， 沿纵向变距离布置环向预应力束 。环向预应力 筋采用 1 2 0 。 包角布置 ， 即： 预应力张拉顺序应 自下 而上 ， 每环的 3束预应力筋 ， 用 6个千斤顶对每根的 两端( 共 6端 ) 同时进行张拉 。张拉程序为超张拉 ， 即 0 1 O 5 ， 8 c 0 m( 持荷 2 m i n ) - - - c o m。( 见图 1 ) 。 为方便环 向预应力筋 的张拉 ， 预应力筋张拉端部位 均设置锚 固肋。无粘结预应力钢铰线 d = 1 5 0 ( 7 q 5 ) 钢铰线强度标准值 f p t k = 1 8 6 0 N m m2 ，张拉控制应 力值 6 c o m = 1 3 0 2 N m m 。张拉完 毕外 面喷涂 4 0 m m厚 1 ： 2水 泥砂浆 。 3 _ 2 池壁 混 凝土施 工 预应 力 的施 工 应遵 照 无 粘 结 预应 力混 凝 土 结 构技术规程 ( J G J 9 2 2 0 0 4 1 ， 进行施工及验收。所选 用 的预应力夹片锚具及组装件静载和疲劳锚 固性 能 ， 应符合 预应力筋锚具 ， 夹具和连结器应用技术 规程 ( J G J 8 5 2 0 0 2 ) 的 I类锚具时方可使用 ， 张拉端 锚具采用 O V M1 5 1 f 锚固端头保护盒 ， 锚垫板及螺 旋筋)等锚 固系统。无粘结预应力钢绞线的张拉工 作 必须 在池 壁 混凝 土 达到设 计 强 度 的 8 5 以后 方 可进行。浇捣混凝土前 ， 应将预应力系统的锚垫板 ， 螺旋筋埋入 。 位置核对无误后方可浇捣 。 该工程所有 预应力筋张拉端均位于池壁的锚 固肋上( 见图 4 ) 。 张拉过程中， 应注意以下几点 ： ( 1 )必须待相应部位混凝土强度达到或超过规 范及设计要求后 ， 方可开始张拉。 ( 2 ) 预应力筋编号与安装的位置要吻合 ， 预留的 工作长度要能满足张拉工艺要求。 ( 3 ) 非预应力筋和预应力筋安装位置有矛盾时 ， 适 当调 整非预 应力筋 位置 ，以确 保预应 力 筋铺设 的 流 畅 。 ( 4 ) 张拉 端锚垫 板必 须与预 应力 筋完 全垂 直 ， 端 部加强筋位置准确 。 与锚板焊接牢固。 以减少张拉时 不必要 的应 力损 失 。 ( 5 ) 环向长束张拉过程中， 两端应使用对讲机保 持联系 。如发现另一端锚具的夹片滑移 ，应暂停张 拉 ， 用套管打紧夹片后再开始张拉 。 ( 6 ) 张拉前应先计算预应力张拉理论伸长值 ， 每 批预应力筋张拉完毕 ， 应立即测量校对伸长值 ， 如发 现误差超过规范规定 ， 应暂停张拉 ， 待查明原因并采 取措施后再继续张拉 。 ( 7 )张拉 中钢铰线如发生断裂 ，应立即停止张 拉 ， 视具体情况处理。 ( 8 ) 、 对于壁板上较大空洞 ( 见 图 1 ) ， 根据设计 要求 ， 可将预应力筋弯曲半径适当放大 ， 预应力筋离 开洞边一定距离 ， 以及绕洞 口配回形弯筋 ， 将侧向力 传递给周围的混凝土 ， 达到“ 限制裂缝” 的 目的。 ( 9 ) 无粘结预应力筋水平方向固定点必须牢 固， 对操作不慎造成表面包装破损的必须修补完好。 张拉端的封堵( 见图 5 ) ： 预应力筋张拉后 ， 经监 理验收合格 。 用机械方法将外露预应力筋切断 ， 锚具 外剩余约 3 0 4 0 mm 然后进行张拉端的处理。清除 污 物后 在锚 具及裸 露 的承压 板表 面涂 防锈油 脂 ， 然 后用微膨胀细石混凝土封堵密实。以防锚具及钢绞 线锈蚀 。 锚具及钢绞等零件的力学性质须符合 预应 力混凝土用钢绞线 ( G B T 5 2 2 4 2 0 0 3 ) 的决定。为保 证后 浇混凝 土与 原结 构混凝 土粘 结 紧密 。锚 固肋 上 都预 留了胡子筋 。 与外挂钢筋网片绑扎牢固， 封堵前 用水泥素浆刷原混凝土表面。然后再浇筑微膨胀细 石混 凝土 。 B B 图 4 锚固肋处张拉端做法示意图( 单位 ： mm) 图 5 预应力筋张拉锚 固端平面涂防锈油脂示意图l 单位 ： mm) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2 年 6 月第 6 期 城 市道桥 与防洪 管理施工 2 5 9 4 无粘结预应力圆形水池结构设计及施工要点 5 总结 ( 1 ) 水池结构体系的选择 ， 无粘结预应力技术节 省钢材 、 施工简便 ， 笔者建议首选无粘结预应力体系 ( 尤其是结构直径较大时) 。设置锚固肋可解决预应 力筋的锚 固问题 ， 且张拉施工方便。池壁洞 E l 两侧 设置锚固肋 ， 是解决洞 口处预应力张拉位置问题 的 可行 办法 。 ( 2 ) 预应 力 筋 和锚 具 的选 择 ， 无 粘 结 预应 力 筋应 尽量 选择 强度 高 、市 场上最 常 用 的预 应力 钢铰 线 ， 必 须选 择 I类锚 具 ， 其尺 寸规 格应 满 足 相应 工程 需要 。 ( 3 ) 预应力筋的铺设 ， 合理设计预应力定位筋的 形式 ， 应根据预应力筋所在部位、 施工组织的不同选 择不同形式的定位筋 。应满足定位准确 、 施工方便 等要求 。张拉端的选择应考虑是否方便张拉 、 安装 是否简单和外观要求几个方面。 在外观允许 的条件 下 ， 应首先考虑最便于安装和张拉 的外露式张拉端。 一 般情况下 ， 水池池壁的环 向筋均利用锚固肋采用 外 露式 张拉 端 。 ( 4 ) 预应力筋 的张拉机具应尽量选择施 工简单 方便 、 重量较轻的张拉设备。 且应按期标定。 为减小 预应力锚具 回缩损失 ，宜采用液压顶压头千斤顶。 应仔细制定预应力张拉方案 ， 尽量避免对结构产生 不利影 响 。 该工程预应力圆形水池 于 2 0 0 5年建成并投入 使用 ， 至今工作正常。 十 几 年 来 ，经 过 近 百 座无 粘 结 圆 形 水 池 的设 计 、 施工 和运 行 ， 证 明了无 粘结 预应 力技 术在 圆 形水池 中有着广泛的应 用前景 。采 用预应力技术 进 行大型水 池 的设计 与施工 。它具有 以下优 点 ： ( 1 ) 保水性 。预应力水池取消 了温度伸缩缝 、 施工 缝 ， 从 而使 渗透量 大大降低 。( 2 ) 耐久性 。预应力 混凝 土水 池 阻碍 了有 害污水 或 杂质 对混 凝 土 的 侵蚀 。 由于预应力钢 绞线外具有 完全密 闭的高密 度聚乙烯保护层 ， 钢丝锈蚀几乎是不可能 的。( 3 ) 经济性 。在保证结构 安全的前提下 ， 减少了底板 、 池壁 、 顶板 的厚 度 ， 并可 以相 应地 减少 基础 的尺 寸 ， 从而大大减少 了混凝土 的用量 。另外 ， 渗透量 的降低 也对 水资 源 的节 约和环 境保 护 具有 积极 意义 。 ( 4 ) 适用性 。 预应力技术 已成功 应用于圆形 混凝土水池 ， 效果很好 。( 5 ) 施 工的快速性 。由于 取 消了温度伸 缩缝 ， 在条 件允许下底 板和顶板 可 以一次性浇 筑完毕。大大提高 了施工速度 。具有 广泛 的推广 应用 价值 。 参考文献 【 1 J G J 9 2 2 0 0 4， 无粘结预应力混凝土结构技术规程 S 【 2 】 J G J 8 5 - 2 0 0 2 ， 预应力筋锚具 ， 夹具和连结器应用技术规程【 S 】 【 3 】 G B T 5 2 2 4 2 0 0 3 ， 预应力混凝土用钢绞线f s ( 上接 第 2 5 1页) ( 6 )注浆方式 ：采用全孑 L 一次压人式注浆 。 4结语 雨水较多，土质较差 ，且小煤窑、溶洞等较多，导 致路基滑坡、开裂现象较多 ，需要广大建设者寻找 更多、更新、更合理、造价更低的新方法。 该段路基开裂钢花管注浆加固处理工程已经完 工两年了，处理完后该段路基未出现明显沉降，整 参考文献 个路基胶结成板块 ，经过两次雨季的考验没有产生 【 1 王星华地基处理与 加固 M 长沙： 中 南大学出版社，2 0 0 2 。 新的裂缝 ，效果较好。贵州地形起伏大、气候多变 ， 【 2 J T G F 1 0 2 0 0 6 ， 公 路路基施工技术规范 i s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m