薛振来，李国民

（南水北调中线建管局，北京100038）

预应力结构因其拉裂性能好、抗疲劳性强、变形小、自重轻等优点，在桥梁、涵洞、渡槽工程中广泛应用，尤其是在大跨度结构中应用较普遍。预应力工程施工质量控制相对严格，应按设计及规范要求执行。下面以南沙河倒虹吸工程为例，谈谈预应力工程在张拉灌浆这些关键工序施工中应注意的一些问题。

1 工程概况

南沙河倒虹吸工程位于河北省邢台市与沙河市之间的沙河上，是南水北调中线一期工程大型河渠交叉建筑物之一，全长4395m，分两段，其中南段渠道倒虹吸长1250m（管身段共71 节管身），采用3 孔一联结构型式，为双向预应力混凝土箱形结构。选用后张有粘结预应力技术体系，预应力孔道采用聚丙烯塑料波纹管成型，在孔道凸起点均设置排气孔。预应力钢筋采用采用1×7准s15.24-1860-GB/T5224—2003 低松弛钢绞线，强度标准值fptk=1860MPa，张拉控制应力σcon=0.75fptk=1395MPa。

2 预应力张拉

2.1 预应力施工工艺流程

施工准备→下料编束→挤压P 锚→安装波纹管井字型定位钢筋→波纹管和钢绞线安装→张拉→灌浆→封锚。

2.2 张拉前的准备工作

（1）进场材料、设备检验合格后开始钢绞线下料与编束，校验张拉机具（千斤顶和张拉油表等，一般采用抗震型压力表，压力表精度不低于0.4 级），张拉设备校验合格后投入使用。

（2）清除锚垫板表面残存混凝土及锚垫板内杂物，用棉纱擦拭钢绞线上浮锈等杂物，展开钢绞线束，按原编索顺序穿入锚板孔内，装入夹片并打紧。竖向预应力束在装入夹片后逐根由人工将钢绞线往上拉直，再逐根打紧夹片。

（3）安装张拉端锚具后依次装入限位板、千斤顶和工具锚，千斤顶与钢绞线束中心线要一致，张拉压力表与千斤顶配套要与标定时相一致。

（4）清除钢绞线上的锈蚀、泥浆等污物，并将钢绞线理顺，用扎丝绑扎好。

（5）张拉前会同专业人员进行试张拉，当确定张拉工艺合理，张拉伸长值正常并无有害裂缝出现，方可进行成批张拉。

2.3 预应力张拉

管身混凝土强度达到100%的设计强度后，方可进行预应力钢绞线张拉。张拉顺序：底板→两边墙→两中墙→顶板。张拉方式：底板和顶板为两端对称张拉，墙体为单端张拉，且对称施工。

根据设计要求，采用四级张拉，0→10%σcon（开始计入伸长量）→50%σcon→100%σcon持荷2min 锚固。先做试张拉对预应力设计、施工中的检测数据进行检验，根据预应力张拉锚索测力计检测情况采取调整措施：①加强单根钢绞线预紧管控力度；②调整初始张拉应力为20%σcon；③终张拉应力由100%σcon调整为103%σcon；④将终张拉后锁定持荷时间2min 延长至5min，即：先进行单根钢绞线预紧，然后沿倒虹吸纵向从一边向另一边先张拉预应力20%σcon（持荷2min，开始计入初始伸长量）→50%σcon（持荷2min），再反向从另一边到起始边张拉预应力50%σcon→1.03σcon持荷5min 后锚固。后期对装有锚索测力计的管节进行了检测，检测数据显示张拉后锁定损失较以前降低明显。

在张拉加载及卸载过程中要做到缓慢平稳，加载速率每分钟不宜超过0.1σcon，卸载时速率每分钟不宜超过0.2σcon。

预应力张拉采用双控，即应力控制和伸长值控制。应力控制由张拉力表读数控制，伸长值控制按照同过程实测伸长值与理论伸长值相比较，预应力钢束张拉伸长量的测定值与图中给定值相比误差不超过±6%，否则必须停止张拉，并查明原因，伸长量较大时必须采用两次或多次张拉。此时要注意控制千斤顶的伸长值不得超过千斤顶20cm 的行程。

在张拉过程中，必须注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等。

张拉中，每根钢束滑丝或断丝不得超过一根，且总量不得超过某一截面钢丝总数的1%；张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，以便及时发现滑丝问题。如果出现滑丝，可用单根张拉千斤顶进行补张拉。

2.4 锚固

松开送油油路截止阀，张拉活塞在预应力钢绞线回缩下回程若干毫米，工作锚片锚固好预应力钢束。

关闭回油油路截止阀，向回程油缸送油，活塞慢慢回程到底，此时测定记录钢绞线回缩量（实测墙体单端张拉钢绞线回缩量为5mm，底板、顶板两端张拉钢绞线回缩量为10mm）。

按顺序取下工具夹片、工具锚板、张拉千斤顶、限位板。

预应力钢绞线张拉结束后经验收预应力损失不合格的，应补偿张拉。补偿张拉的预应力钢绞线，应在48h 预应力高速损失阶段大部分完成后或按设计规定进行补偿张拉。

张拉完成后在锚环口处的钢束做上记号，24h 后检查确认无滑丝、断丝现象后割束，切断处距夹片尾3cm。采用砂轮切割机切断多余钢束，切割完毕后采用无收缩环氧水泥砂浆 （强度不低于结构混凝土强度）将锚具密封严密。

3 预应力孔道压浆

预应力张拉48h 以内开始向张拉孔道内压浆。如果有特殊情况不能在7d 内灌浆，则采取保护措施保证锚固装置及钢绞线不锈蚀。灌浆前先确认管道内有无积水和杂物，如有积水和杂物应用高压空气进行清除。

采用一端压浆另一端抽真空辅助的灌浆方法。抽真空时管道内真空度（负压）控制在-0.08～-0.1MPa之间。浆液充满管道后将排气孔依次放开，当排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆时关闭排气孔，之后为保证管道中充满水泥浆，继续加压至0.5～0.6MPa维持5min 后，将灌浆孔用木塞堵住。

孔道水泥浆水灰比经试验最终选用0.39；水泥浆泌水率最大不超过4%，拌和后3h 泌水率控制在2%，24h 后泌水须全部被浆吸收，水泥浆内掺入适量膨胀剂。水泥浆采用立式制浆机拌制，拌和时首先将井水加于拌和机内，再放入水泥，经充分拌和后再加入掺加料，掺加料内的水份应计入水灰比内。拌和时间不少于2min，直至达到均匀的稠度为止。任何一次投配以满足1h 的使用即可，搅拌后的净浆流动度控制在设计要求的范围内。

由于倒虹吸底板与顶板预应力管道呈波浪式，为防止波峰处有气泡聚集导致注浆时波峰处浆液无法压满，混凝土浇筑前在注浆管道的波峰处连接1根长0.5m 直径为 准20mm 的HDPE 排气管的排气方式，灌浆前在注浆口的另一端连接1 根长1.5m 直径为准20mm 的HDPE 排气管，在注浆时通过波峰处连接的排气管道将波纹管内的空气排除干净，再通过另一端的排气管道提升波纹管内的浆液压力，使波纹管内的空气排出，促进压入波纹管内浆液的密实。对于竖向预应力管道，采取在墙体底部挤压端设置长1.5m 直径为 准20mm 的HDPE“U 型”排气管排气方式，促使波纹管内的空气排出，确保压入墙体波纹管内浆液的密实。

管道内水泥浆在注入后3d 内结构混凝土温度不得低于5 ℃，否则应采取保温措施。灌浆时水泥浆的温度为10 ℃～25 ℃，当白天气温高于35 ℃时，应避开午间高温时段压浆。灌浆结束24h 后对孔道的灌浆质量进行检查，如发现孔道浆体不饱满，应采取必要措施进行补充灌浆。

孔道灌浆28d 试验强度作为评定水泥净质量的依据，灌浆过程中安排专人认真做好灌浆记录。

4 张拉和灌浆中常见问题及处理

4.1 锚垫板面与孔道轴线不垂直或锚垫板中心偏离孔道轴线

出现这种问题的原因可能是张拉过程中工作锚突然抖动或移位，工作锚与锚垫板不紧贴。

预防及处理措施：锚垫板安装完成后仔细检查其空间位置，如有缺陷应将张拉端锚具退锚，将锚垫板调整至设计位置后再进行张拉施工。

4.2 滑丝与断丝

锚夹具在预应力张拉后夹片“咬不住”钢绞线或钢丝而产生滑丝；夹片在钢绞线或钢丝上的咬痕较深会在夹片咬合处断丝。

预防及处理措施：作业人员应逐片对夹片外观质量进行检查，禁止使用不合格的钢绞线，张拉时尽量减少夹片对钢绞线同一部位的重复“咬合”。若滑丝和断丝超过规范允许数量时，应退锚更换钢绞线后重新进行张拉。

4.3 波纹管漏浆堵孔

波纹管接头未连接好，安装或电焊施工、浇筑混凝土时波纹管损坏，造成部分部位堵孔。

预防及处理措施：波纹管安装时对每根波纹管进行外观检查，尤其是波纹管接头质量。波纹管周围进行电焊作业时，在波纹管上先覆盖一层防火材料，防止波纹管被灼伤。浇筑混凝土时应保护波纹管，不得正对波纹管下料，混凝土振捣时振捣器不得接触波纹管，施工过程中发现破损应用胶带缠裹严密。若出现堵塞现象，先确定孔道堵塞位置，凿除堵塞处混凝土修复管道。

4.4 预应力孔道注浆不饱满

出现这种问题的原因可能是波纹管破损孔道堵塞，灌浆未按照要求施工，灰浆配制不满足要求。

预防及处理措施：施工作业时认真检查所灌水泥浆液的各项指标，操作规范，严格按照施工程序组织施工。一旦发现灌浆不密实，应确定位置，在孔道上钻孔进行二次回灌。

［1］DL/T5083—2010，水电水利工程预应力锚索施工规范［S］.

［2］JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范［S］.