预应力张拉及压浆技术总结.docx

预应力张拉及压浆技术总结二一一年十月17目 录1.工程概况12.预应力施工设计要点13.工程数量及张拉设备规格14.后张法预应力张拉施工24.1后张法工艺流程24.2锚下垫板、螺旋筋预埋24.3钢绞线的下料、编束和穿束24.4张拉前的检查工作34.5操作要点及施工工艺34.5.1操作要点34.5.2施工工艺44.6张拉程序44.7预应力配套张拉机具的选定及配套数量54.7.1圆锚张拉机的选用54.7.2张拉机具数量表64.7.3千斤顶的标定和压力表读数的确定64.7.4波纹管内径的确定64.7张拉注意事项65.真空辅助压浆施工75.1孔道压浆的重要性75.2真空辅助压浆特点75.3施工工艺原理、流程及操作要点75.4施工工艺流程85.5准备工作95.5.1压浆前的准备工作95.5.2灌浆准备工作95.5.3水泥浆的拌制95.6压浆浆体的配比设计105.7压浆工艺描述105.8施工工艺必须要素115.9设备及辅具必须具备下列条件115.10压浆注意事项115.11质量标准及质量控制116.封锚127.施工过程中的一些技术细节127.1预应力施工控制127.2压浆及封锚要点138.施工总结139.施工照片13预应力张拉及压浆技术总结中铁二局四工程青岛北客站项目部 郑军涛 张博 钟有盛1.工程概况青岛北站站内承轨梁跨径布置为(10.619.910.6)m，共54跨，总长779.4米，其边跨采用LP=10.6m钢筋混凝土简支整孔箱梁(合计36片)，中跨为LP=19.9m预应力钢筋混凝土简支整孔箱梁(合计18片)，梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁。梁端梁高1.35m，箱梁顶板全宽4.9m,底板宽度为3.0m，梁顶板厚35cm，底板厚35cm，腹板厚80cm，跨中位置梁高1.65m，梁顶板厚24cm，底板厚25cm，腹板厚25cm。梁高从距梁端1.0m处开始渐变，渐变长度为3.0m。支座采用盆式橡胶支座，伸缩缝设置在边跨梁体和中跨梁体梁端之间。梁体混凝土强度等级为C50。预应力采用公称直径15.20mm高强度低松弛预应力钢铰线，每束为915.2钢绞线,梁体施工采用支架现浇后张法逐孔施工。2.预应力施工设计要点青岛北站承轨梁中跨仅设纵向预应力，预应力采用公称直径15.20mm高强度低松弛预应力钢铰线,其技术条件符合GB/T5224-2003标准。标准强度f=1860MPa，EP=1.95105MPa，张拉控制应力=0.7f=1302MPa，为锚下控制应力，纵向预应力钢束孔道采用塑料波纹管成型，纵向钢束管道采用内径为70mm，外径为83mm塑料波纹管。中跨梁体纵向预应力采用两端同时张拉工艺。预应力张拉须待梁部混凝土灌注3天以后，且混凝土强度达到50%以上进行预张拉，钢束张拉应力值不大于该钢束应力的30%。终张拉在混凝土10天龄期后，且混凝土强度及弹性模量不低于90%确保施工工艺和质量的前提下进行，管道压浆采用真空辅助压浆施工，压浆料为微膨胀M40水泥浆。3.工程数量及张拉设备规格青岛北站承轨梁工程和张拉设备规格见表3-1表3-1 预应力部分主要材料数量表名称规格单位数量备注钢绞线9-15.2t48.42pk=1860MPa塑料波纹管内径70mm，外径83mmm4533.12锚具M15-9套432三件式千斤顶YCW250B台4压力表60MPa台4管道压浆M40水泥砂浆m17.46固态阻锈剂JDL-MCL-2005kg10.44管道压降用液态阻锈剂JDL-MCL-2005AKg10.08涂刷锚头4.后张法预应力张拉施工4.1后张法工艺流程清理预留孔穿预应力筋张拉预应力筋锚具安装孔道压降锚具进场校验张拉机具制作水泥浆试块预应力筋制作压混凝土试块压水泥浆试块图4-1后张法工艺流程框图4.2锚下垫板、螺旋筋预埋预应力梁体采用YEZl5-9 锚下垫板、YSl5-9 螺旋筋。锚下垫板应与螺旋筋中轴线垂直,并预先焊好。4.3钢绞线的下料、编束和穿束(1)无轴包装的钢绞线在立放状态从内圈抽头放线,抽出后的绞线呈弹簧形,并自动伸直,注意抽头后弹簧形的螺旋方向应与绞线的捻向一致,否则会打麻花或乱线,放线时使用放线架(放线架现场用钢筋焊制),放线架起约束作用。(2)钢绞线下料采用砂轮切割机,在切口处两端100 mm 范围内用细铁丝绑扎牢,防止头部松散,禁止电、气切割,以防热损伤。(3)为使成束钢绞线在穿孔和张拉时不致紊乱,通过梳板逐根排列理顺,用18 号20 号铁丝每隔1 m左右以单层密排螺旋线绕扎牢固,绑扎长度为2 cm ,绑扎铁丝扣应弯向钢线束内侧,以免影响穿束。(4)将钢绞线束按设计要求编号(铁牌用红油漆注明) 注明,内容符合贯标要求,为便于穿束,将穿入端用胶布包裹成锥体状,以防穿坏波纹管。穿插束前用压力水冲洗池内杂物,观察有无串孔现象,再用空压机吹干孔内水分。4.4张拉前的检查工作(1)张拉前，应清除锚垫板上的水泥浆，检查锚垫板上的注浆孔是否畅通，并检查锚垫板是否垂直于孔道。调整钢绞线外露长度，使得两端外露长度大致相等。(2)检查千斤顶、高压油表是否在有效的使用期内，高压油泵上的安全阀调到最大工作油压时，能自动打开。(3)检查张拉梁体混凝土强度,按照设计要求锚下混凝土强度是否达到张拉条件,方可进行张拉。(4)张拉机具就位：首先安装好工作锚，装上夹片，按钢绞线自然状态依顺时针方向插入夹片，并用直径为20的套管轻轻将夹片打入锚环内，使得夹片夹紧钢绞线，并且外露量一致，夹片间隙均匀，不得有错牙。再安装限位板，套上顶环，安装千斤顶并与孔道中心对位，安装工具锚于千斤顶后盖上，精确对中。做到“三心”同轴，钢绞线在工作锚与工具锚之间顺直无扭结，为使工具锚卸脱方便，在工具锚平片上缠上一层封口胶涂少许黄油。安装油管及压力表。(5)检查工作锚具是否紧贴锚垫板的凹槽内，千斤顶轴线是否与锚垫板孔道轴线一致。检查各种油管接头是否上紧，压力表与千斤顶是否配套。检查高压输油胶管是否完好，使用时有无小半径弯曲。4.5操作要点及施工工艺4.5.1操作要点后张梁预施应力应按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。(1)预应力束张拉前，应清除管道内的杂物和积水。带模预张拉时，模板应松开，不应对梁体压缩造成阻碍。(2)本桥纵向预应力钢束张拉须待梁体混凝土灌注3天后，且混凝土强度达到50%以上时进行预张拉，钢束张拉力应力不大于该钢束应力的30%。(3)终张拉在混凝土10天龄期后，且混凝土强度及弹性模量不低于90%后方可进行预应力张拉。(4)为先腹板束，后底板束，顺桥向底板对称张拉，两个腹板从上而下对称张拉的原则(两端张拉千斤顶升、降压速度接近相等)。先对称张拉1#，然后2#，以此类推详见图4-2。图4-2 LP=19.9m承轨梁预应力筋梁端布置图(5)预施应力值以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核。4.5.2施工工艺预应力施工是桥梁工程中的最为关键的工序之一，其施工质量的好坏将直接影响到箱梁的最终质量及有效预应力值，本工程后张梁预应力成孔采用塑料波纹管。 4.6张拉程序箱梁张拉按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行。(1)张拉程序： 00.1k(作伸长值标记) 0.3K(初张拉)1K(持荷5分钟)补油至k，测伸长值，校核伸长值切束锚固(2)张拉设备仪表千斤顶和油表使用前应进行校正，千斤顶校正后有效使用期限不得超过一个月或200次。每次进行检修后均应重新进行校正后方可使用。采用ZB4-500电动油泵，高压油表采用不低于1.0级的表，表盘直径不小于150mm，表面最大读数应为张拉力的1.53.0倍。使用前必须校正，在正常情况下，高压油表校正后的使用期限为一周。在特殊情况下，如指针松动，油压指针不回零或其它异常情况，均应拆修重校。压力表应与张拉千斤顶配套校正、配套使用。预应力设备应建立台帐及卡片并定期检查。(3)张拉前的准备工作 (4)各阶段张拉顺序及张拉力见附表(5)张拉过程中的注意事项张拉具体相关参数由技术人员根据每次千斤顶校正后数据和所用每批钢绞线的弹模，分别计算各阶段张拉油表读数和伸长直，以张拉通知单的形式下发。预应力张拉工序属关键工序，也属重要隐蔽工程，施工人员自检并及时填写张拉记录。专职检查部门应对其张拉程序、张拉顺序、张拉力值、静停、伸长值、断丝滑丝等进行监督性的旁站检查。采用两端同步、对称张拉，张拉过程中应保持两端的伸长量基本一致。如一端油泵过快，另一端油泵较慢，就让油泵快的一端先停一下再启动，尽量保持一致；操作指令听不清，导致两端启动油泵不一致，应加强两端之间的协调；预施应力值以油表读数为主，钢绞线伸长值作校核，同一束两端伸长值大致相等，实际伸长值与理论伸长值之差控制在6%以内。张拉施工必须检查三同心两同步：三同心：预应力管道与锚下垫板的锚口同心、锚垫板锚口与锚圈同心、锚圈与千斤顶同心。两同步：张拉时两端及两边必须同步、对称张拉。保证张拉工作顺利进行，不致增加孔道摩擦损失。断、滑丝数量不超过预应筋总数的0.5%，并不得位于梁体的同一侧，且一束内断丝数量不得超过一丝。钢绞线断丝是指单根钢绞线内钢丝的断丝。张拉千斤顶中心、锚具中心与预留孔道中心不重合，锚具的夹片硬度较低，下雨天进行张拉，钢绞线表面有雨水等情况都可能会引起断、滑丝。如张拉过程中的断丝数量超过规范要求时，采用小千斤顶进行单根放张，更换钢绞线（锚具），重新进行张拉。当不能更换时，在许可得条件下。可采取补救措施，如提高束预应力值，但须满足设计对各阶段极限状态的要求。张拉过程中出现以下情况之一者，需要更换钢绞线重新张拉：后期张拉时发现早期张拉的锚具当中夹片断裂者锚具内错牙在3mm以上者锚具内夹片断裂者锚环裂纹损坏者切割钢绞线或者压浆时发生滑丝者初（预）张拉后的钢束应用防水材料包裹或套上塑料套管，避免锚具、预应力筋受雨水、养护用水浇淋，防止锚具及钢绞线出现锈蚀。4.7预应力配套张拉机具的选定及配套数量4.7.1圆锚张拉机的选用查设计文件得：钢绞线张拉控制应力K1302MPa，钢绞线截面积AY140mm2，钢绞线根数N9。计算张拉力：NYKAYN130214091640520(N)；据此：张拉机具吨位必须选用200t以上拉伸机，现我作业队根据设计图纸的要求，采用250t千斤顶，以满足施工要求。计算如下：200t油压千斤顶的张拉活塞面积AU21923.14/437649mm2计算压力表读数为PUNY/AU1640520/3764943.57MPa所以可以选用60MPa的压力表注：AU千斤顶的张拉活塞面积（mm2）PU压力表读数（MPa）NY张拉力（N）4.7.2张拉机具数量表表4-1 张拉机具数量表名称规格数量（套）备注油压千斤顶250t4电动高压油泵4与千斤顶配套压力表60MPa8与千斤顶配套其它与张拉设备配套的附属设备4.7.3千斤顶的标定和压力表读数的确定（1）千斤顶的标定：千斤顶、压力表（1块进油表、1块回油表）高压油泵三者必须固定配套使用。在标定250t千斤顶过程中，压力机每250kN的读数对应一个压力表读数。根据标定结果，用内插法求出压力表读数（30%和100%张拉力对应的）。每个千斤顶校核三次取平均值。（2）张拉：在张拉过程中，实际伸长量与理论伸长量差值控制在6%之内。4.7.4波纹管内径的确定卷制9根钢绞线束的波纹管内径为:23.414093.14=73.87mm74mm所以采用内径为75mm的塑料波纹管。4.7张拉注意事项(1)每级张拉到位后及时读数，避免停顿过长影响张拉效果；(2)两端张拉时操作手必须统一指挥，同步进行，保证两端伸长量基本一致，一般情况下，两端伸长量差值控制在10mm(较长钢束)或5mm(较短钢束)以内，否则更换油泵设备；(3)张拉时的持荷5min，即维持油表压力不减少5min。 (4)张拉采用应力应变双控，即油表读数和伸长量双控，控制伸长量误差在6%以内；5.真空辅助压浆施工5.1孔道压浆的重要性在后张法预应力混凝土结构中，孔道压浆主要目的是防止预应力筋的腐蚀及实现预应力筋与结构混凝土之间提供有效的粘结；孔道压浆的密实性是孔道压浆成功与否的首要技术要点。传统的在混凝土内预埋波纹管，用压浆机直接压入水泥浆的施工工艺，普遍存在着压过的管道内浆体不密实，不饱满，容易产生离析，干硬收缩，泌水等质量通病，导致预应力筋受到锈蚀、使得桥梁倒塌、重建或加固。 鉴于上述情况，为保证预应力结构的耐久性和预应力孔道的压浆质量。孔道的浆体作为空隙的填充料、提供预应力系统和结构的粘结以及预应力筋的防腐作用其质量直接影响到结构的耐久性。 5.2真空辅助压浆特点(1)可以消除普通压浆法引起的气泡，同时，孔道中残留的水珠在接近真空的情况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体的密实度。 (2)消除混在浆体中的气泡。这样就避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，防止预应力筋的腐蚀。 (3)浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体的稠度即能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证。 (4)孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，尤其是一些异形关键部位。对于弯型预应力筋更能体现真空灌浆的优越性。 5.3施工工艺原理、流程及操作要点桥梁预应力孔道压浆施工是一个重要工序环节，为了保证工程质量，要在预应力孔道压浆施工中，精心设计水泥浆的配合比及选择最优的材料，预应力孔道施工预先通过1 ：1模型试验，得到精确数据后，做好工期安排，选好灌浆时间。真空辅助压浆工艺是塑料波纹管将孔道系统密封；一端用抽真空机将孔道内80%以上的空气抽出，并保证孔道真空度在60%以上，同时压浆端压入水灰比为0.290.35的水泥浆.当水泥浆从真空端流出且稠度与压浆端基本相同，再经过特定位置的排浆(排水及微末浆)、保压以保证孔道内水泥浆体饱满。真空辅助压浆系统主要由标准压浆设备（压浆机、高压喉管、隔离式压力表、密封球阀、水泥浆测试用具等）和抽真空设备（真空泵、负压容器、一个三通连接管、密封球阀、加固透明喉管等）两大部分组成。为确保真空辅助压浆在整个孔道内填实达到最佳效果，在进浆端与出浆端锚座上安装金属管盖帽，利于设备安装。金属管盖帽即能保证孔道的密封，又能保证孔道封锚与灌浆一次完成。5.4施工工艺流程真空辅助压降准备工作抽真空、真空度-0.06-0.09配置标准水泥浆孔道压浆、保持真空度-0.06待水泥浆从出浆端负压容器上透明喉管压出时，检查是否为标准水泥浆关闭出浆端阀门，开启进浆端盖帽上出气孔，将盖帽内压满标准水泥浆，密封出气孔开启出浆端盖帽上出气孔，将盖帽内压满标准水泥浆，密封出气孔，孔道加压至0.7Mpa持压2分钟孔道灌浆完毕验收取样、测试做好原始记录观测、检查填充情况图5-1 真空辅助压降工艺流程框图5.5准备工作5.5.1压浆前的准备工作割切锚外钢丝：露头锚具外部多余的预应力筋需割切，采用砂轮机切割。当采用气割时，切割同时在锚环根部浇水降温，以免预应力筋和锚具过热而产生滑丝现象。严禁采用电弧焊切割。预应力筋割切后的余留长度不得小于30mm。封锚：封锚砼的配合比必须经过试验，以无收缩砼为配制目标，以防砼收缩产生裂缝，导致密封不严而漏水、漏气、露浆。外露面的封锚砼的外观颜色和主梁的外观颜色一致。封锚时应留排气孔。推荐采用下图的压浆盖帽作为封锚工具。其与使用传统压浆工艺的锚垫板略有不同，其锚垫板上预留固定压浆盖帽的螺栓孔。其上有安装密封圈的凹槽，保证与锚垫板的密贴和密封。使用密封盖帽的好处是可反复使用，并且可以节约等封锚砼凝固的时间。5.5.2灌浆准备工作检查确认材料数量，种类是否齐备，品质有合格证；检查机具是否齐备、完好；检查供水、供电是否齐全、方便；按配方秤量浆体材料，外加剂首先溶于一部分水，待用；按图5-2所示连接装好各部件。图5-2 真空压浆构造图5.5.3水泥浆的拌制 先向搅浆机里下水再下水泥，拌和时间不少于1分钟，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。水泥浆自调制到压入管道的时间间隔不得超过40分钟。对于因延迟使用所致的流动度降低的水泥浆，不得通过加水来增加其流动度。灌浆用的搅浆机应选用高速搅浆机，选用高性能的孔道灌浆专用外加剂，并做配合比试验确认。5.6压浆浆体的配比设计浆体的组成：浆体由水泥、水、专用助剂组成，其混合体应达到下列指标1）水灰比为：0.290.35，一般控制在0.32左右；2）浆体泌水率：水泥在拌和3小时后，其泌水率应小于2%，且泌水应在24小时，内被浆体完全吸收。3）浆体温度：水泥浆搅拌及压浆时浆体温度应小于35度；4）稠度：13秒18秒；在45分钟内，浆体的稠度变化不应大于2秒。5）缓凝时间：其初凝时间应不小于3小时，终凝时间应大于17小时。6）膨胀率：小于5%；7）密度：不小于3.0g/cm3；8）抗压强度：在标准养护下，其7天龄期的强度应不小于25Mpa，满足以上浆体性能的压浆浆体，才为合格的压浆浆体。9）为了使浆体的性能能达到上列指标，必须在配合比中参加品质优良的外加剂。在灌浆前，需要对拌制的水泥浆流动性进行测定。用流锥筒测定简便可行。5.7压浆工艺描述(1)孔道压浆顺序是先下后上，要将集中在一处的孔一次压完。若中间因故停歇时，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从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。(2)关闭与真空泵连接外的所有通风孔，启动真空泵，从导管中排除空气。孔道真空度达到6090%（即真空度维持在-0.006-.009MPa），并且能稳定在该区间一个值附近时，表明导管密封良好，没有裂缝，方可压浆。如果不能满足上述情况时，应查明原因，将管道密封后再进行压浆。(3)压浆应缓慢，均匀的进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。较集中和临近的孔道，宜尽量先连续压浆完成，不能连续压浆时，后压浆的孔道应在压浆前用压力水冲洗通畅。(4)当压浆管路长度超过30米时，应提高压力100kPa200kPa。每个压浆孔道两端的夹片进、出浆口均应安装一节带阀门的短管，以备压注完毕时封闭，保持孔道中的水泥浆在有压状态下凝固。整个压注系统及胶管各阀门处内径不得小于10mm，以防堵塞。(5)清洗压浆完毕后，用清水连续冲洗灌浆设备，直至出水口流出清水，如有必要应该拆开设备进行清洗；拆下灌浆胶管，清洗灌浆泵、搅拌机、阀门以及粘有灰浆的工具。5.8施工工艺必须要素(1)严格掌握材料配合比，未经试验室允许不得随意调整。(2)灌浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，保证有压力时不易破裂。(3)灰浆进入灌浆泵之前应通过1cm的筛子。(4)真空泵放置应低于整条管道，启动时先将连接的真空泵的水阀打开，然后开泵；关泵时先关水阀，后停泵。(5)灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的40分钟内连续进行，并且在灌浆过程中随时搅拌。5.9设备及辅具必须具备下列条件除了通常的灌浆设备以外，还须以下设备：(1)真空泵，有真空压力表和刻度盘；(2)压力容器，作为一个屏障，阻止浆体进入真空泵损坏它；(3)能承受负压干净软管；(4)进口、出口、排气口的截止阀；(5)预应力的压浆盖帽。5.10压浆注意事项(1)孔道宜在预应力完成24h内压浆；(2)水泥浆终凝后，方可卸拔压浆阀门。(3)压浆气温最高不可大于35，且压浆完成48小时内温度不得低于5。(4)压浆因故不能连续压满时，应立即用压力水冲洗干净。5.11质量标准及质量控制质量标准除了保证浆体的质量外，主要控制以下两点：一是压浆过程应连续直至水泥浆从出浆端流出合格的水泥浆为止；二是观察排气孔处的出浆情况，保证出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致。质量控制方面除了满足上文提到的要求外，还需要注意以下几点：(1)压浆盖帽在浆体初凝后可拆除，及时清理，以备再用；(2)在压浆前使用空压机先行将残留在管道中的水份或脏物排除，确保真空辅助压浆工作能够顺利进行；(3)整个连通管路的气密性必须认真检查，合格后方能进入下一道工序；(4)浆体搅拌时，水、水泥和外加剂的用量都必须严格控制；(5)必须严格控制用水量，对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加其流动性；(6)搅拌机内搅拌好的浆体每次应全部到尽，在浆体全部到出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法；(7)向搅拌机送入外加剂，需在浆体搅拌一定时间后送入；(8)安装在压浆端及出浆端的阀门和接头，应在灌浆后1小时内拆除并清洗干净6.封锚封锚混凝土采用强度等级为C50的收缩补偿混凝土。封锚混凝土浇筑前应先凿毛梁体端面混凝土，保证封锚混凝土与梁体混凝土结合为一个整体，封锚混凝土应与锚垫板焊接或利用锚具安装孔采用一端带钩一端带螺纹的钢筋与梁体连成一体，封锚前应与液态阻锈剂涂刷锚头后方能封锚，封锚后混凝土表面应采取涂刷防水材料等防水措施。封锚应符合下列规定：(1)锚具应进行防锈处理。锚圈与锚垫板处应用聚氨酯防水涂料进行防水处理。封(端)锚处混凝土表面应凿毛和清理干净。(2)锚穴内设置钢筋网，利用原锚板螺孔拧入带钩的连接螺钉将钢筋网与锚垫板连接。(3)封锚混凝土应分两个步骤：首先用干硬性的混凝土填充至距离锚穴顶2cm左右，并捣鼓密实，然后再用正常硬度混凝土填充抹平。填充混凝土圆周用聚氨酯防水涂料进行防水处理。7.施工过