隧洞预应力混凝土衬砌施工技术应用.pdf

工程施工 东北水利水电 2 0 1 0 年第 4 期 文章编号 1 0 0 2 -0 6 2 4 ( 2 0 1 0) O 4 0 0 2 8 一o 3 隧洞预应力混凝土衬砌施工技术应用 刘峰春 ， 晏军 ( 中国水利水 电第六工程局有限公司 ， 辽宁 丹东 1 1 8 0 0 2 ) 摘 要针对高水头和隧洞围岩较破碎、 埋深较浅等情况， 文章着重介绍了无粘结预应力混凝 土衬 砌施 工、 无 粘结预应筋的 张拉 、 防腐 的施 工工艺。 应 用实践证 明： 采 用后张法双 圈无粘结预 应力混凝土衬砌施工技术， 可以解决隧洞衬砌抗裂问题 ， 并能大幅度降低工程造价。 关键词 隧洞预应力； 混凝土衬砌； 张拉 ； 防腐 中图分类号 T V 5 5 4 文献标识码 A 1 工程概述 大伙房水库输水( 二期 ) 工程是将浑江流域调 来的水 由大伙房水库 调节后 。向辽 宁省抚顺 、 沈 阳、 辽阳、 鞍山、 营口、 盘锦等 6 城市输水的项大 型输水工程。取水头部后接输水隧洞 ， 输水隧洞为 有压隧洞， 圆形断面 ， 成洞洞径 6 m， 水头高约 5 O 1 1 1 ，从取 水头部 到刘 山出口全段总长 2 8 9 4 9 k m。 洞室围岩主要为第三系页岩、 泥岩、 泥质粉砂岩及 第四系坡积碎石土。均为软岩。其中岩石以全风 化 、 弱风化为主。 2 预应 力混凝 土衬砌施 工工艺 2 1预应力钢绞线的布置 预应力衬砌采用 H V l Z 1 5 6 环形锚具 ，衬砌 厚度为 0 5 m， 锚具槽间距 0 3 8 6 n l ， 锚固端与张拉 端的包角为 2 x 3 6 0 ， 预留内槽 口长度 1 3 IT I ， 中心 深度为 0 2 2 IT I ， 宽度为 0 2 0 m， 4 0 o 交替布置。 每仓 衬砌长度为 1 2 IT I ， 布置 3 0个锚具槽 ， 采用针梁模 板台车衬砌施工混凝土浇筑施工与普通混凝土 施工方法类似 但由于锚具槽部位钢筋及钢绞线 较密集， 该部位的混凝土振捣应特别注意， 避免出 2 8 现质量缺陷。 2 2 无粘结筋张拉 2 2 1无粘 结 筋 张拉 工艺 流程 该工程为双圈双层布筋结构。预应力筋采用 符合 I S 01 4 6 5 5 - 1 9 9 9 标准的厚环氧涂层钢绞线， 剥除 P E层后 再采用专用加热设备剥除环氧层后 锚固， 整体变角张拉。施工工艺流程为： 锚具槽的 凿毛、 清理、 检验一锚具槽无粘结钢绞线的处理 。 锚具、 防腐件的安装一张拉设备的准备、 标定 ， 张 拉 台车及设备的安装一变角张拉 、测量一锚具及 钢绞线的锚固、 防腐一锚具槽回填混凝土、 养护。 2 2 2 预应力钢绞线张拉前的准备 工作 ( 1 ) 设备选用及校正。 千斤顶和整体变角器的 摩阻测试损失不得大于 9 。 张拉千斤顶采用穿心 式双作用千斤顶，额定张拉吨位为张拉力的 1 2 1 5倍， 张拉千斤顶在张拉前进行校正， 校正系数 不大于 1 0 5 ， 校正有效期为 6 个月， 拆修更换配件 的张拉千斤顶重新进行校正。 压力表选用防震压力表表盘读数为张拉力 的 1 5 2 倍， 精度不低于 1 6 级。采用的油泵油箱 容量为千斤顶总输油量的 1 5 倍， 额定油压宜为使 2 0 1 0 年第 4期 东北水利水电 工程施工 用油压数的 1 4 倍 ， 压力表依据编号和校 正证 书与 对应的千斤顶配套使 用。 ( 2 ) 工作台车准备。 张拉采用特制的工作台车 进行， 工作台车具备在隧洞内快捷移动、 千斤顶吊 装方便、 油泵等设备放置、 照明等功能。 ( 3 ) 无粘结筋的清理、 调整和 P E套管的剥除。 每个锚具槽的下端为张拉端。 上端为固定端。在锚 具槽内的无粘结筋上作标记，保证搭接长度不小 于 1 1 0 0 1T i m，用角磨机将无粘结筋从标记处切 断 ， 并打磨无粘结筋的端部。 无粘结筋在张拉前 ，需按要求剥除部分张 拉 端和 固定端的 P E套 管 P E套管 的剥除在 钢绞线 预埋并浇筑混凝土后张拉 前进 行 ， 根据试验结 果 ， 该工程剥 出套管的尺寸情况如 图 1 张拉端保 留距 离锚固槽端面 1 3 0 1 5 0 r l l l T l 的套管长度其余剥除 ： 固定端 P E套管的剥除长度为 1 2 0 1 5 0 1T I1T I ，这样 能保证 既满足施 工夹持要求 ，又能最大限度减少 防护损伤。 张 拉端钢 绞线 H M Z l S y 6 l 固 定端钢绞线 、 I I 、 ， I 、 l l，一 I l u l 1 2 0 -1 5 0 mm 2 5 0 -2 7 0m m 图 1 无粘 结筋 的 P E套管剥 除尺寸 ( 4 ) 锚具的清理及防腐件 的安装。锚具进行清 理和检查，并在锚板上锚孔内壁和夹片的外表面 涂少量退锚灵。锚具通过专用工装定位安装环形 锚板和安装变角张拉器后， 预紧各根钢绞线， 使固 定端钢绞线长度和锚板 的定位符合 图 1所示 的长 度排列， 然后安装锚具夹片。 根据试验段的结果。张拉过程中由0加载到 1 0 0 应力状态 锚具的实际移动距离为 1 3 0 1T I lT I 左右， 取 4 0 0 n l lT l 的距离， 使张拉完成后锚具端面 距离槽端面剩余 2 7 0 IT IIT I ， 方便防腐的进行。 通过专 用工装定位安装环形锚板和安装变角张拉器， 配合 Y DQl O O - 1 2 o千斤顶调整无粘结钢绞线的张拉端 与固定端钢绞线的长度位置， 使固定端钢绞线长度 和锚板的定位符合长度排列， 然后安装锚具夹片。 ( 5 ) 钢绞线单根预动和调整 。为防止 因钢绞线 表层 P E护套损伤 与混凝 土粘结导致摩 擦阻 力较 大，施工中应检查钢绞线的 P E护套完好情况， 并 尽量避免施工安装过程中的损伤，同时在张拉前 单根预动一次各根钢绞线。 2 2 3 无粘结预应力钢绞线柬的张拉 在混凝土强度达到设计强度的 1 0 0 ，锚具槽 阻水灌浆及回填灌浆结束后， 方可进行预应力钢绞 线束的张拉， 张拉以一个衬砌块为一个作业单元。 ( 1 ) 预应力钢绞线束的张拉顺序。张拉前对钢 绞线束进行编号 ， 以一个衬砌块 为作业单元 。 规定 从洞外( A端 ) 向洞内( B端 ) 顺序编号 1 3 0号 。因 内外层钢绞线 长度不一致 ，张拉时 内外层分开进 行 ， 也就是每次只能拉 3根。所有编号的钢绞线束 都是先张拉 内层 3根钢绞线束 ，再张拉外层 3根 钢绞线束 。 ( 2 ) 无粘结 钢绞线的张 拉 、 测量和记录 。张拉 前先 用小型单根千斤顶预动每根钢绞线后放张， 张 拉 力为到钢绞线 能 自由滑动为止。张拉分 级匀速 进行 ， 张拉力的增长率不大于 1 0 0 MP a mi n 。 ( 3 ) 钢绞线张拉注意事项。 无粘结预应力钢 绞线束的张拉以应力控制为主。伸长值为辅的原 则进行操作 ， 应力的施加要缓慢、 匀速：张拉时 变角器内要涂润滑剂：当钢绞线束张拉过程中 发现实测伸长 值超过理论计算值的 1 0 或者小于 5 时， 立即停止张拉操作， 待查明原因、 消除故障 后方可继续进行作业 ：因锚具在安装前进行一 次外涂环氧 的前处理 加热造成锚板锥孔 的润滑 剂全部损失掉，且锚板的锥孔类有时也黏附有环 氧喷涂块 ，所以安装前应清理锚孔并在锚孔内涂 少许机 油或黄油 润滑 以保证 夹片能平整地顺利 跟进锚 固。 2 2 4 测量 测量在起始应力 1 5 时。作张拉伸长值测量 基点； 张拉至 1 0 3 c 0 n时， 测量伸长值 ， 伸长值达 到要求值锚固： 实测伸长值必须符合以下要求： 0 9 5 1 , ( 计算值) L ( 实测值) 1 1 ( 计算 值) 。按照施工技术要求规定的钢绞线摆动系数 k 不应大于 0 0 0 4 ，钢绞线与 P E套管之间的摩擦系 2 9 工程施工 东北水利水电 2 0 1 0年第 4期 数 不应大于 0 0 6 ，无粘结筋张拉理论伸长值为 2 4 1 8 m l T l ， 实测张拉伸长值应控制在 2 2 9 7 2 6 6 0 I n m0 2 2 5 钢绞线的切割 ( 1 ) 预应力筋锚固后外露部分采用砂轮机切割， 外露长度符合设计要求。 ( 2 ) 终张拉完毕 2 4 h ， 检查确认无滑丝后， 进 行切割， 切割后的钢绞线不得散头。 ( 3 ) 钢绞线切割前如发现滑丝 ， 应及时处理 ， 放松钢绞线采用专用的退锚器进行，两端均不得 站人， 作业时两端用标识牌明示。 2 2 6 施工 中可能 出现 的问题及处理方法 张拉过程 中预应 力钢绞 线的伸长值 与理论 伸长值的误差应在 6 范围内， 否则应： ( 1 ) 测试 钢绞线实 际弹性模量 ； ( 2 ) 根 据标准 规定的方法测试孔道摩阻值 ； ( 3 ) 按公式复算理论 伸长值 。 张拉后锚固时发生滑丝现象，则采用专用退 锚工装配合单孔千斤顶放松钢铰线。退锚后的钢 绞线束再重新张拉、 锚固。 2 3 预应力钢绞线锚固及防腐工艺 该工程采用在裸露锚具和钢绞线表面上涂装 S L F - 2高分子防腐蚀胶粘剂涂料的方式进行防护， 能使锚头部位的防护等级和钢绞线相同， 同时避免 可能发生的油脂泄漏问题。具体防护方法是： ( 1 ) 在备料现场用无齿锯按设计要求把涂层钢 绞线切割定尺， 备好内、 外层用钢绞线。 H MZ 1 5 - 6 环形锚具在预制场进行除油和除锈清理( 锚孔除 油不除锈 ) ，除锚板 中的锚孔 外采 用 S E B F - 7或 S L F 一 2重防腐涂层进行防护， 涂层的厚度达到 0 6 mm 以上。 ( 2 ) 在现场预 应力钢绞线张拉完成后 ， 采 用专 用液压切割工具割除张拉端多余的钢绞线，使得 预留钢绞线越短越好。 ( 3 ) 用聚乙烯冷缠密封防腐胶带密封无粘结护 套管的两端， 以防护套内润滑油脂泄漏。 ( 4 ) 用抹布清除锚具安装过程中产生的油污 ， 再用专用清洗剂快速清理剩余的污染物。 3 O ( 5 ) 将锚具槽内侧的混凝土进行凿毛处理 ， 并 将杂物清除。将锚具槽内表面用塑料布全部覆盖 并压实， 以防止防腐涂料污染锚具槽。 ( 6 ) 锚具的两端部和夹片先用S L F 腻子封闭， 然后在剥离的钢绞线、钢夹片等金属裸露处和锚 具槽的内侧混凝土都涂刷上按 4 ： 1 调配好的 S L F - 2 高分子防腐蚀底漆涂料，使整个锚具和剥除 P E 和环氧层的钢绞线全部密封起来。待实干后在涂 装间隔的时间内再涂装 S L F 一 2 高分子防腐蚀胶粘 剂涂料。 并用检漏仪检测有漏点处， 用 S L F涂料补 涂， 直到无漏点为止。 ( 7 ) S L F - 2底涂和 面涂 的涂层厚 度必须 大于 0 6 r n lT l 以上。使整个锚具和剥除 P E和环氧层的 钢绞线全部密封起来。 ( 8 ) 清理锚具槽口， 按设计要求回填膨胀混凝 土， 混凝土中不得掺入含氯离子的材料。 ( 9 ) 膨胀混凝土砂浆湿养护完毕， 外侧采用高 压无气喷涂或刷涂 S L F - 2 高分子无溶剂防腐蚀涂 料。钢绞线和锚具及其附属件处在高性能 S L F - 2 高分子涂料的两重防护下，侵蚀的气体和水分不 能进入锚具体系， 确保锚具体系的长效安全。 2 4 锚具槽微膨胀混凝土的回填 ( 1 ) 锚具槽回填采用微膨胀 C 4 0 混凝土， 膨胀 量应控 制在( 1 0 - 2 0 ) 1 0 。为确保回填微膨胀混 凝土浇筑质量要对回填微膨胀混凝土进行单独 的配合比试验。配合比试验必须经过现场工艺施 工试验合格后 ， 方可用于回填混凝土生产 。 ( 2 ) 回填混凝土前 ， 将槽内凿毛处理 ， 用高压 水清除表面覆渣， 并确保钢绞线锚固牢固。 锚具槽 回填前保持湿润， 在槽壁周围涂刷混凝土粘结剂， 以保证新老混凝土结合良好， 同时固定好止水带。 ( 3 ) 回填混凝土过程中应仔细捣实， 以保证新 老混凝土粘结， 外露的回填混凝土表面必须抹平， 并立即进行 2 1 d湿养护。 【 收稿日 期】 2 0 0 9 1 2 1 9 作者简介刘峰春( 1 9 6 2 - ) ， 男， 吉林省辉南县人， 从 事水电,l l t 项 目管理工作 。