水利工程論文-小浪底排沙洞后張無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌施工摘要：雙圈環(huán)繞無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)是當(dāng)前世界上隧洞施工中最先進(jìn)的技術(shù)，該技術(shù)成功地解決了薄覆蓋層的地下洞室群密集分布與高水頭壓力對(duì)洞室承壓要求的矛盾，最大限度地縮小了開挖洞徑，減少了洞身襯砌的鋼筋安裝量與混凝土澆筑量，降低了成本。小浪底排沙洞無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工的施工程序和施工方法對(duì)類似工程有參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：隧洞襯砌預(yù)應(yīng)力錨索無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力后張預(yù)應(yīng)力施工小浪底水利樞紐1.工程概況小浪底水利樞紐共設(shè)有3條排沙洞，洞長(zhǎng)均為1100m左右，分別由進(jìn)口閘室、彎段、洞身段、出口閘室、下游明流槽和挑流鼻坎組成。3條洞的布置軸線相互平行。洞身長(zhǎng)分別為：1號(hào)洞850.74m、2號(hào)841.74m、3號(hào)洞831.74m。排沙洞以防滲帷幕線為界，分為上游洞段和下游洞段。混凝土襯砌均采用一次成型的方式澆筑。上游洞段，水擊影響較弱，采用普通鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為70cm；下游洞段水擊影響明顯增強(qiáng)，采用雙圈環(huán)繞無(wú)粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌，襯砌厚度為65cm，預(yù)應(yīng)力段總長(zhǎng)度為2169米。在1號(hào)排沙洞的上游洞段，設(shè)計(jì)了兩塊預(yù)應(yīng)力混凝土的生產(chǎn)性試驗(yàn)段，一塊錨具槽軸線與鉛垂線的夾角為450，另一塊為600，在這兩個(gè)試驗(yàn)段內(nèi)埋設(shè)了180多個(gè)觀測(cè)儀器。排沙洞的布置如圖1.2.雙圈錨索的布置錨索在襯砌塊段內(nèi)按12.05米長(zhǎng)為一個(gè)單元進(jìn)行布置，混凝土襯砌設(shè)計(jì)厚0.65米，襯砌內(nèi)徑為6.5米，每塊襯砌安裝24束錨索，錨索間距0.5米，施工所預(yù)留的24個(gè)錨具槽間隔布置于襯砌下半圓周的兩側(cè)，其幾何尺寸為：長(zhǎng)寬深=154cm32cm25cm，錨具槽中心線與洞的鉛垂半徑成45夾角，其布置如圖2所示。每束錨索由8根公稱直徑為15.7mm、標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fPTK=1860Mpa的無(wú)粘結(jié)鋼絞線構(gòu)成，每?jī)筛摻g線繞兩圈形成7200包角后分成內(nèi)外兩層布置，兩層鋼絞線的間距為0.13米。鋼絞線兩端交匯于錨具槽內(nèi)，每束錨索設(shè)計(jì)控制張拉荷載為1674KN。3.主要施工設(shè)備、材料及施工程序3.1主要施工設(shè)備和材料根據(jù)工程施工需要和施工條件選用了以下施工設(shè)備和材料：外層鋼筋安裝臺(tái)車；內(nèi)層鋼筋及錨索定位安裝臺(tái)車；C1FA全斷面針梁鋼模臺(tái)車（意大利CIFA公司設(shè)計(jì)制造）；混凝土泵（國(guó)產(chǎn)SANY60型）；混凝土罐車（國(guó)產(chǎn)6m3）；氣動(dòng)附著式振搗器（意大利CIFA公司制造）；軟軸插入式振搗器；H0Z950/100型千斤頂（Dywidag公司生產(chǎn)）；DSI77-159A型電動(dòng)油泵；錨索張拉臺(tái)車；天津市第一預(yù)應(yīng)力鋼絲有限公司生產(chǎn)的無(wú)粘結(jié)高強(qiáng)度低松馳鋼絞線；柳州歐維姆（OVM）建筑機(jī)械有限公司生產(chǎn)的OVMHM158型環(huán)錨錨具；DSI公司的防腐材料，包括PE防護(hù)套、防護(hù)帽、橡膠板及防腐油等。3.2施工程序排沙洞的后張雙圈無(wú)粘結(jié)環(huán)錨襯砌結(jié)構(gòu),在施工中沒有更多的現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,經(jīng)過探索，形成了一套漸趨成熟的施工工藝流程,如圖3所示.4.主要施工方法4.1錨索的制作和運(yùn)輸錨索加工采用在錨索加工廠集中加工制作。錨索加工廠內(nèi)設(shè)一條放樣通道、兩個(gè)加工臺(tái)和兩個(gè)轉(zhuǎn)盤，將錨索盤卷用16T吊車吊放于轉(zhuǎn)盤上，然后將錨索順著放樣通道上的放樣標(biāo)志進(jìn)行放樣，用砂輪切割機(jī)切斷。將切割好的錨索兩根為一組用18號(hào)鉛絲綁扎，每隔0.6m綁扎一個(gè)點(diǎn)，然后順著加工繞臺(tái)轉(zhuǎn)兩圈。加工臺(tái)需預(yù)先用紅油漆標(biāo)注出底拱中心線和錨具槽中心線。加工好的錨索，直徑太大，無(wú)法將其運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)，為此將其疊成8字形，再折疊成一個(gè)小圓圈，放于運(yùn)輸錨索的貯存支架內(nèi)。采用16T吊車將錨索貯存架吊裝于由15T三菱自卸汽車改裝成的平板車上，并運(yùn)進(jìn)洞內(nèi)。4.2錨索的安裝.錨索通過托架附著在外層鋼筋上，所以錨索的測(cè)量定位是在外層鋼筋上完成的。其具體工序?yàn)椋和鈱又鹘畎惭b測(cè)量定位托架分布筋及分布筋安裝錨索安裝。一束錨索在非錨具槽范圍，錨索內(nèi)、外層的距離是一致的。但在靠近錨具槽的地方，錨索按漸開線的形式進(jìn)行分布。在該區(qū)域根據(jù)不同斷面的坐標(biāo)設(shè)置了一些不同型式的托架，對(duì)應(yīng)特殊斷面的特殊托架有5種型式。特殊托架不完全對(duì)稱，施工時(shí)要嚴(yán)格按方向正確就位。為了保證托架的安裝精度，托架采用在場(chǎng)外制作，然后一個(gè)接一個(gè)嚴(yán)格按精度要求把托架焊接在分布筋上。錨索安裝一般有兩種方法：繩圈法和穿梭法，繩圈法適于一般錨索的安裝，穿梭法用于鋼模支腿位置錨索的補(bǔ)齊。4.3錨具槽施工錨索安裝完后，檢查各序號(hào)錨索在特殊托架位置坐標(biāo)準(zhǔn)確無(wú)誤后,開始錨具槽盒的安裝與施工，其工序如下：校核錨具槽盒與支撐鋼筋在定位鋼筋上鋪設(shè)一層2.5mm的鋼絲網(wǎng)，并用鉛絲在鋼絲網(wǎng)上鋪設(shè)一層4mm厚的泡沫板在泡沫板上放置錨索定位模板分層安裝錨索安裝外模邊板、端板安裝邊板連接桿安裝外模弧形頂模整個(gè)外模邊模、端模、頂板五個(gè)面設(shè)置2cm厚泡沫板并用封箱膠帶密封。在新澆混凝土脫模并拆除錨具槽模板和清除保護(hù)錨具槽的泡沫后，采用人工使用風(fēng)鎬配合鏨子對(duì)錨具槽各個(gè)面進(jìn)行鑿毛。錨具槽回填c40級(jí)無(wú)收縮混凝土，c40級(jí)混凝土是在普通混凝土的配合中摻入水泥重量的1315%的膨脹劑,，混凝土坍落度控制在9cm，最大骨料粒徑控制在14mm之內(nèi)，以便使期混凝土澆得更密實(shí)。模板采用5mm厚的開口弧形鋼模板，混凝土澆完拆模后，清除超澆的三角體混凝土并打磨光滑。4.4張拉施工襯砌混凝土澆筑完成且強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求后，用集張拉端與固定端于一體的游動(dòng)型錨具將錨索連接安裝，用專用變角張拉裝置對(duì)錨索進(jìn)行張拉并鎖定。通過錨索張拉變形擠壓PE套和混凝土，使混凝土襯砌環(huán)受到徑向擠壓力和切向拖曳力，從而使襯砌環(huán)截面形成預(yù)應(yīng)力。技術(shù)規(guī)范規(guī)定，錨索的張拉力不能超過破斷力的75，即錨板處錨索的最小張拉力為：鎖定前1473KN，鎖定后1259KN。當(dāng)預(yù)應(yīng)力襯砌塊段的抗壓強(qiáng)度超過混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度（28天強(qiáng)度）后，即可進(jìn)行錨索的后張拉施工。錨索張拉工藝流程為：鋼絞線切割PE套管的剝除防腐附件安裝錨板與夾片安裝錨具安裝檢查張拉設(shè)備的安裝與臺(tái)車就位錨索張拉。錨索的張拉順序：為了在張拉時(shí)避免相鄰兩束錨索間的張拉力差值過大導(dǎo)致襯砌混凝土產(chǎn)生局部過大的拉應(yīng)力而破壞，錨索的后張拉施工按圖4所示順序進(jìn)行。在施工中，實(shí)際張拉力經(jīng)過計(jì)算，鎖定前錨板處錨索張拉力為：1541KN；鎖定后因錨索回縮的影響,錨索張拉力為：1352.2KN，滿足技術(shù)規(guī)范要求。4.5錨索防腐錨具槽內(nèi)的預(yù)應(yīng)力錨頭及錨索的混凝土覆蓋層較薄，且為II期回填的素混凝土。而排沙洞在長(zhǎng)年高水頭、高含沙、高流速的狀況下運(yùn)行，所以錨具槽內(nèi)錨頭、錨索的防腐是整個(gè)預(yù)應(yīng)力錨索防腐保護(hù)的一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。錨索防腐施工的操作工藝為：工具、材料準(zhǔn)備鋼絞線切割清理錨具和鋼絞線套黃色PE套固定夾板灌防腐油脂檢查并密封PE套管。4.6質(zhì)量控制無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝要求較高，為保證工程施工質(zhì)量，主要采取了以下質(zhì)量控制措施：(1)按照技術(shù)規(guī)范的要求嚴(yán)格控制每道工序的施工。(2)對(duì)使用的鋼絞線分批量進(jìn)行力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)。(3)嚴(yán)格控制錨索的加工精度和安裝精度。(4)張拉千斤頂定期進(jìn)行率定，避免張拉應(yīng)力偏差。(5)張拉過程進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)分析。(6)按技術(shù)規(guī)范要求做好錨具槽內(nèi)錨索的防腐。5.結(jié)語(yǔ)在水工隧洞中采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌型式在國(guó)內(nèi)尚屬首次，國(guó)外也只有兩個(gè)工程實(shí)例，采用雙圈環(huán)