水利工程后张法预应力混凝土施工技术运用
摘要:文章通过对江苏省某水利工程的研究，总结了水利工程中后张法预应力混凝土施工技术的应用方法、施工工艺及问题处理方式。在将后张法预应力混凝土施工技术运用到水利工程当中时，一定要注意原材料以及施工设备的选择、施工工艺的优化、施工质量的控制、施工问题的处理等几个方面。加强对于原材料和设备的验收，优化施工工艺，严格控制施工质量，发现问题及时处理，按照设计所要求的进行施工，保证水利工程的安全性和持久性。
关键词:水利工程;后张法预应力混凝土;施工工艺;问题处理
随着我国施工技术的不断发展，后张法预应力混凝土施工技术越来越成熟，应用的领域也越来越广，包括桥梁工程施工、建筑施工、水利工程施工等。文章通过对江苏省实际水利工程案例的研究，总结后张法预应力混凝土施工技术在水利工程中的具体应用。
1工程案例
某工程为分洪道水利工程，主控制室的大梁长度为23m，高度为1.2m，底标高度为11m。该大梁是由两根主梁和一块厚浇板组成，主梁的宽度为0.7m，厚浇板的宽度为0.14m，大梁表面的总宽度为6.2m。混凝土是使用的C40型混凝土材料。支架是使用三根管径为48mm的钢管搭建而成的脚手承载支架，支架的高度约为13m，支架的分布距离根据大梁的重力分布情况来决定［1］。承载支架搭建完以后，需要对承载支架进行预压实验，预压的压力是为大梁厚浇筑板重力的1.2倍，经计算结果为2.3×106N。以大梁重量的分布为依据，主梁需要承受的预压压力为8×105N，而其他联系梁每根需要承受约3×104N的预压压力。预压压力的调节是通过橡胶水袋的加减来实现的。根据大梁的重量分布，对大梁各个部分施加不同数量的水袋，并派专门的负责人加减水袋并进行记录，在预压开始之前，需要先安装8个测量尺寸、形状、位置的百分表，其中两根大梁部分各安装3个百分表，然后在联系梁和面板处各安装1个百分表。安装百分表时所用到的支架不能利用现有的承载支架，需要额外架设安装专用的安装支架。安装百分表时要使得百分表紧紧贴住上方的木方，并给每个安装的百分表设置一个标记，便于数据记录。安装好以后，每天派遣专员对百分比的数据进行详细的记录，并记下数据记录的时间;在预压效果验证当中，最关键的数据就是沉降值，按照预压实验设计的要求，在开启预压实验的一周内必须要保证沉降值在所允许的范围内，而且最后3d累积的沉降值≤2mm。在预压实验的观察期结束以后，如果实验结果满足设计要求，最终的沉降值在允许的范围内，而且沉降趋于稳定，则可将预压实验设备进行卸载，并重新加固承载支架等，将用于实验的水利工程设施恢复原样。
2后张法预应力混凝土施工技术在水利工程中的具体运用
2.1钢筋的处理与波纹管、钢绞线的选择
加工好的钢筋运输到施工现场以后，就可以将大梁与钢筋进行捆扎，当钢筋的处理与预应力管道发生冲突时，要优先保证预应力管道位置的准确性，同时要将某些需要埋设的物品在混凝土浇筑之前预埋好。波纹管的选择则是使用化学稳定性比较强的塑料波纹管，波纹管的管径约为8cm，在确认波纹管的安装位置时，需要在底模上先设立好平面X坐标，然后再确认Y坐标。波纹管的安装不仅要在尺寸上符合设计图纸的要求，在波纹管的走向上也要与设计图纸一致。要控制波纹管的走向可通过每隔一段距离就设置井字型支架的方式，将波纹管的走向严格控制在规定范围内，不会发生太大偏差。如果需要波纹管之间的交接，可以使用一根更大管径的波纹管与前者进行套接，接口处至少保证0.2m的重叠部分，套接完成以后为保证波纹管的密封性，需要用两层强力胶布对接口进行密封，防止浆料泄露［2］。钢绞线的选择则是直径为15mm的松弛度较低、机械强度较高的钢绞线。对于钢绞线的处理，首先将钢绞线切断，然后用铁丝将切断出进行捆扎，并对每段钢绞线进行编号。
2.2混凝土的浇筑
该工程的大梁浇筑是使用的C40型混凝土材料，混凝土的使用量约为76m3，大梁的高度约为1.3m，所以浇筑时可以分层进行，每层都是从两边往中间对称浇筑。浇筑时需要对混凝土进行振捣，振捣一定要有实际的效果，要捣在实处，避免出现“虚振”现象，也并不是说需要加大振捣力度，有时候力度过大不但没有达到预期的效果，反而使得波纹管受到损伤。振捣是一门有操作水平要求的工作，需要操作人员通过平时的操作积累经验，掌握鼓捣的技巧，用最合适的力道以最合理的方式进行振捣。在混凝土浇筑前需要进行预压实验，安装百分表测量沉降值。在大梁混凝土浇筑结束，混凝土完全凝固以后需要对大梁进行维护工作，维护的时间至少有14d。
2.3预应力的张拉方法
2.3.1选择锚固工具用于预应力锚固的工具主要分为张拉型锚具和固定型锚具。其中张拉型锚具包括圆形锚具、扁形锚具等，固定锚具主要包括H型压花锚具以及P型挤压锚具。根据所选择的锚具选择合适的连接器［3］。2.3.2施工前的准备1)施工前应该具备允许张拉施工的相关证明以及施工作业手册。2)对用于试验养护效果的试验品进行性能测试。3)特种作业人员需要持有特种作业上岗证方可上岗。4)锚具安装时需要根据编号有序进行。5)对用于张拉的设备要进行精度校正。6)千斤顶的安装。2.3.3预应力的张拉1)对钢束的张拉需要同时控制好张拉的力度和伸长的长度，两者要保持协调，伸长长度的误差要控制在6%以内。2)混凝土凝固以后需要等到其机械强度达到最终要求的90%以上才可以对钢束进行张拉，而且至少是在混凝土完全凝固的10d以后［4］。3)对钢绞线进行预拉，使得本来较为松弛的钢绞线处于轻度绷紧状态，并观察锚固工具、轴线以及千斤顶是否在同一直线。在对钢绞线进行张拉时，要注意钢绞线两边受力是否平衡。张拉前需要对孔洞进行阻力测量，计算张拉的应力值，最终得到力筋的计算伸长度。4)在张拉过程中应该随时测量伸长度，而且要控制测量的误差，使得误差≤6%。如果所测得的伸长度数据与理论计算的伸长度差距比较大，要及时与工程师商定解决对策。2.3.4压浆工艺压浆工艺使用抽真空压浆的方式，首先利用真空泵从孔道一段对孔洞内部进行抽气，使得孔道内部的气压比大气压小0.1MPa，然后再在孔道的另一端架设灌浆泵，施加一定的正压力，将水泥浆料灌注到孔道中来，在内外气压差的推动下，水泥浆料最终会充满整个孔道。压浆工艺注意事项有以下6点:1)水泥浆料的选择:选择最为常见的硅酸盐水泥，水泥凝固后的机械强度不能太低，在灌浆之前要先进行水泥的试配，确立最佳浆料配比方案。2)检查真空泵的运行情况，重点检查阀门、管道等的密封性。3)检查水泥浆料的配比、浓度等是否满足要求。4)控制好灌浆时间，一般是在40min左右。5)压浆之前需要清理孔道，且压浆过程最好是从下往上进行。6)压浆操作需要谨慎、缓慢地进行，而且要保证其连续性，不得中途停止。2.3.5封锚处理压浆工艺结束以后，需要对施工现场进行清理，并对大梁表面的混凝土毛刺进行处理。预应力筋经过锚固处理之后的外露长度要有最低保证，至少要达到0.3m，然后对其进行封锚处理。封锚所使用的混凝土机械强度至少为前面所浇筑混凝土强度的80%，而且在封锚处理以后需要对封锚混凝土进行至少7d的维护工作［5］。2.3.6支架卸载在压浆结束的15d以后可以将施工的临时支架等进行卸载。
3后张法预应力混凝土施工技术在运用过程中所遇到的问题
3.1灌浆孔道被堵塞
3.1.1孔道堵塞的原因1)预埋的波纹管在进行密封焊接时被电焊所产生的电火花击穿，所以焊接处会有一个细小的孔洞，难以被发现，最终外界杂物进入堵塞孔道。2)在进行振捣操作时，操作不当，振捣力度太大，损坏波纹管，使得波纹管产生形变、裂缝等，使得泥浆进入，堵塞孔道。3)波纹管之间进行套接时，套接不牢，其间有缝隙使得泥浆进入孔道内部，堵塞孔道。4)给模板安装螺栓时，钻孔操作对波纹管造成破坏，使得浆料渗入。3.1.2孔道堵塞解决方案1)在预埋波纹管时，对其进行仔细的检查，必要时可以进行压水试验保证其密封性。2)在混凝土灌注时和灌注结束后都要对孔道进行拉削处理。3)加强对波纹管套接处的密封，保证不再漏浆。4)在对模板进行钻孔安装螺栓之前，可以在先固定一块垫板，防止钻孔对波纹管造成损伤［6］。
3.2预应力钢丝断裂
3.2.1钢丝断裂原因1)所使用的钢丝直径比较大，而且锚固工具与夹片未贴合在一起，所以在张拉时容易使得钢丝断裂。2)对钢束的编号整理时没有按照设计要求来，使得钢束的长度不均匀或者钢束互相交叉，最终结果就是张拉时钢丝的受力不平衡，容易发生断裂。3)锚固工具的夹具尺寸不符合要求，夹片与力筋不搭，所以容易发生钢丝断裂。4)承载支架倾斜、千斤顶位置偏斜等都会使得钢丝受力不均匀，发生断裂。5)在进行线路焊接时，焊接人员误把钢丝作为接地线焊接，所以容易造成钢丝处发生短路，电流很大，对钢丝造成损伤，张拉时容易发生断裂。3.2.2钢丝断裂解决方案1)按照设计规定对钢束进行编号，并按照规定的流程进行捆扎。2)对锚固工具的夹具、夹片等进行检查，选择合适配套的夹具和夹片。3)对支架、千斤顶等工具的安装位置进行再三确认，保证其准确性。4)在进行张拉时如果发现油压下降，加过油以后油压不见上涨反而继续下降，这时应该就是钢丝断裂引起的，需要及时更换钢丝［7］。5)再三提醒焊接人员不允许将预应力钢丝当作接地线。
3.3构件产生裂缝
3.3.1裂缝产生原因1)混凝土在振捣时效果不佳，未振实，使得防护层不均匀，某些位置的防护比较薄弱。2)张拉时混凝土机械强度还未达到设计值的90%，没有满足设计要求。3)张拉时混凝土的凝固后的养护时间还未达到设计所要求的的10d［8］。3.3.2防止裂缝产生的方案1)改良混凝土的配方，使得混凝土更便于振捣，并保证其密实度和机械强度。2)严格控制张拉的条件，必须待混凝土机械强度的检测结果达到设计要求方可使用。3)严格控制张拉的时间，保证混凝土的龄期，使得预应力控制更为精准。
4结语
在将后张法预应力混凝土施工技术运用到水利工程当中时，一定要注意原材料以及施工设备的选择、施工工艺的优化、施工质量的控制、施工问题的处理等几个方面。加强对于原材料和设备的验收，优化施工工艺，严格控制施工质量，发现问题及时处理，按照设计所要求的进行施工，保证水利工程的安全性和持久性。
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