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1、三峽升船機上閘首結構預應力錨索施工工藝試驗與施工技術分析三峽升船機上閘首結構預應力錨索施工工藝試驗與施工技術分析 摘 要：筆者通過對三峽升船機上閘首結構預應力錨索工藝試驗與施工技術參數的分析，詳細介紹了預應力錨索現場的設計布置、施工方法、施工工藝、預應力錨索安裝技術，分析了預應力錨索材料檢驗及張拉機具標定方法的理論計算,實施效果理想,即最經濟、又快捷。不但縮短了施工周期,節約了投資,而且便于現場管理本文可供類水電站工程借鑒和參考。關鍵詞：預應力錨索 錨索布置 施工工藝 理論計算分析 參數分析 1 工程概況 三峽升船機上閘首共布置了752束結構預應力錨索,其預應力孔道及錨墊板已在上閘首混凝土澆筑2、施工時進行了預埋.根據設計要求，在升船機第一至第三結構段預應力錨索施工,而且在升船機上閘首所有接縫灌漿、寬槽回填完成，并達到設計齡期后再進行錨索穿索、張拉錨固、灌漿等施工。該部位預應力錨索工程量大,工序多，時間緊,技術要求嚴格。錨索布置部位和數量見(表1) 表1 錨索布置部位和數量1 2預應力錨索現場的設計布置 2。1施工現場的設計布置 升船機預應力錨索所用鋼絞線有1000多噸,為保證鋼絞線現場存放符合設計要求，在施工現場設置一棟150m2的小型存儲倉庫，存儲倉庫采用全鋼結構。儲存鋼絞線60,儲存錨夾具1套以及其他專用工具及材料.為使存儲倉庫內的物資(特別是鋼絞線)能夠及時的上下車,轉運方便.3、在存儲倉庫內部設置一臺t橋式起重機。存儲倉庫的設計滿足遮蔽風雨、防腐蝕和防潮的要求。存儲倉庫兩側布置一條全封閉型鋼絞線下料專用棚,長度為7m，寬。 。2現場錨索編制施工車間 錨索在鋼絞線專用生產線上下料完畢編號掛牌以后,卷制成1.8.m直徑的圓盤，用鐵絲捆好。用卷揚提升 機或采用汽車運輸到編索現場.按照水工預應力錨固施工規范要求,錨索編制在編索車間內完成。 2.3垂直起吊手段的布置 為了方便物資轉運,在下航一路布置一臺提升架,提升高度,起重量2噸。用以垂直運輸鋼絞線、水泥、錨具和張拉機具等。 在升船機?8平臺上,布置兩臺中型起重機,以解決升船機右側預應力工作平臺上所需的錨具、張拉機具等起吊轉運4、，中型起重機的起重量為1。5噸。 在兩端預應力工作平臺上各設置四臺千斤頂張拉小車，張拉小車采用型鋼設計制作，以減輕重量.由于千斤頂的重量是7,故設計張拉小車起重量為1噸,起吊高度為3.。并在預應力工作平臺上鋪設小車軌道,以方便張拉千斤頂的轉運工作的順利進行. 。1預應力錨索材料檢驗及張拉機具標定31。1預應力錨索鋼絞線檢驗 升船機上閘首預應力錨索體采用根5(186級)鋼絞線組成.鋼絞線選用美國標準ASA416-90a生 產的27K級低松馳線材；無粘結鋼絞線其母材亦選用同規格線材,其護套材質及護套內的防腐油脂標準滿足鋼絞線、鋼絲束無粘結預應力筋（300693）和無粘結預應力筋專用防腐油脂(G005、73)等規范的要求。預應力鋼絞線采用“無焊頭級別”線材.鋼絞線機械性能指標及檢測標準 （表) 鋼絞線由業主供貨的正規生產廠家出品并應有出廠證明書或試驗報告書。專職質檢員對進場鋼絞線逐盤檢查包裝、外觀及直徑規格，對明顯銹蝕缺損者，不得驗收入庫.鋼絞線設有專門倉庫存放，并放在高出地面20c以上的防潮地板上，嚴防銹蝕及化學污染。施工前對每一盤鋼絞線自選一端在截去c后，取一根試件(受力長度不小于120m)作相應試驗,對檢驗合格的鋼絞線用標簽標出其各項力學指標。將檢驗結果報送監理工程師批準后方可使用。對達不到標準者,不得驗收使用，并應在24h以內運出工地。 3.。2預應力錨索錨夾具檢驗預應力索體錨夾具選6、用正規廠家生產，其材料性能均符合國家有關產品質量的規定。每10套錨具作為一個供貨批量,分批進點,各批錨具之間不得混淆。每批進場的錨具均均有正式的出廠說明書和試驗報告書。每批錨具中隨機抽取塊錨板和44套夾片組成一束組裝件，在試驗臺上做靜載錨固試驗，鋼絞線受力長度不小于3m。項目部設計制作一個混凝土靜載錨固試驗臺，來完成本項試驗。主要計算參數如下：Fa a &g；0。95a?Fapu?3。5% 式中:a錨具的效率系數; Fapu-預應力鋼絞線錨具組裝件的實測極限拉力(KN）Fcapu預應力鋼絞線錨具組裝件中各根鋼絞線計算極限拉力之和(KN)。可取鋼絞線抽樣試 驗的強度均值計算; 預應力鋼絞線效率系7、數。按照國家標準預應和錨具、夾具和連接器應用技術規程計 算確定.試驗取0.；組裝件破斷時的延伸率. 錨具組裝件除滿足靜載錨固試驗外,還通過循環次數為200萬次的疲勞性能試驗,疲勞性能試驗的應力及應力幅度按國家有關規程規范和標準執行。在施工中對預應力鋼絞線錨具組裝件達到實測極限拉力時,全部零件均不得出現肉眼可見的裂縫或破壞。夾具的靜載錨固性能,除滿足錨具的相應效率系數a的要求外，均具有良好的自錨性能。31。3預應力錨索張拉機具校驗標定在錨索施工前,對張拉、預緊千斤頂設備油壓表(壓力傳感器）進行配套檢查標定,并提供相應的油壓表讀數和對應張拉力的關系曲線,以確保其在施工期內能夠正常使用。.2預應力錨8、索技術參數與工藝試驗 錨索施工前,根據設計要求,先在第2區中部（原結構內布置有鋼筋計和應力計的部位)選取5例計20束錨索進行參數和生產性工藝試驗，檢測錨索受力性能、孔道摩阻、群錨效應、張拉及壓漿工藝等(其中6束錨索采用無粘結鋼絞線用于群錨效應測試,錨索下料時考慮測力器鋼環的厚度要求）. 位于試驗錨索區上游的1束編束（編號sm1,sm0)編號時不設置架線環，位于試驗錨索區下游的,束編束(編號sm11,m，0)編束時設置架線環,架線環間距4,架線環間束體每隔1。5一道鉛絲。 錨索受力性能(含夾片回縮）試驗束用的錨夾具、張拉機具及工藝通過試驗與實際施工采用的相同。錨索性能試驗束的伸長值、受力的均勻性9、和摩阻損失等參數均在分級張拉中同步量測。在受力性能試驗的測試以初始應力為起始點，初始應力為。2con,分級張拉力及每級張拉穩壓時間同上述施工。試驗錨索兩端均安裝油壓千斤頂，3 其中位于上部的2排計10束錨索進行兩端換向單向張拉、下部2排計10束進行一端單向張拉和兩端雙向張拉組合分別測試。兩端換向單向張拉組合試驗時,采用一端千斤頂張拉，另一端千斤頂同步讀數。每級張拉均應測伸長值和兩千斤頂的讀數，并繪制曲線.測試完成后,放松鋼絞線，然后改變張拉端重復試驗。單向張拉與雙向張拉組合試驗時，先進行單向張拉,然后放松鋼絞線再進行兩端同步張拉。測試內容同上述施工。張拉試驗錨索測試數量 (表3） 表3 張拉試10、驗錨索測試數量試驗孔數是20束,由于張拉索長為57.7,千斤頂行程不夠。為達到張拉噸位，分級張拉,使鋼絞線上有多處夾痕，按照規范,受損鋼絞線禁止再次使用的要求,因此試驗索的下一種測試方法是將原測試鋼絞線退索再更換鋼絞線及錨夾具之后進行。 在每束錨索完成上述摩阻及張拉工藝后,放松鋼絞線并按要求開始進行群錨效應和壓漿工藝試驗.群錨效應試驗采用分別安裝于試驗錨索的第1，4排的6支測力器測試.測力器編號及布置見試驗圖,所用測力器必須符合國家和相關行業標準，并滿足錨索張拉量程要求。 進行群錨試驗的束錨索均先于其它錨索施工，錨索施工完后即開始觀測應力的變化值。其它試驗錨索施工順序為先下部后上部、先中部后兩11、側,在每束錨索張拉的前后及全部試驗錨索張拉完成后5d內應每天測讀張拉力的變化。 孔道壓漿的水泥漿液配比及外加劑摻量在試驗室進行,根據室內試驗資料，推薦2，組配比進行現場灌注試驗。 壓漿工藝試驗時,選擇6束錨索采用錨墊板孔從一端向另一端壓漿，其余均采用排水廊道內的壓漿管從中間向兩端灌注。壓漿壓力分別采用0。pa、0.4M和0。5Mpa開灌，每級壓力應至少選2束進行試驗。所有試驗錨索的試驗測試原始資料及分析成果在錨索正式施工前個月提交設計單位,以便對施工技術要求及施工參數進行修正補充。 4預應力錨索施工技術 4。1預應力錨索施工工藝流程(圖1） 圖1 預應力錨索施工工藝流程圖 4。主要施工機械設備12、（表4）5 表4 主要施工機械設備 4。3預應力錨索編制施工 升船機上閘首預應力錨索工程除監測錨索和部分試驗錨索采用無粘結鋼絞線錨索系統外,其余工作錨索均采用有粘結預應力錨索系統。 鋼絞線下料長度可按公式:L=S+h計算確定。 式中:-鋼絞線下料長度，S實測孔道長度,h錨墊板外鋼絞線長度。 鋼絞線在專用的生產線上按照事先計算確定的尺寸進行定長下料，其斷料采用砂輪切割機。鋼絞線下料須檢驗編號掛標識牌后卷制成盤,用汽車運至施工現場。 錨索編制在現場的編索車間內進行，將同長度的鋼絞線散盤并平鋪在工作平臺上，然后按錨板孔排列秩序逐根編號，單根鋼絞線兩端編號應一致。為防止鋼絞線打攪采用編簾法依次編制,并13、使同一束錨索中各股鋼絞線的長度一致。編制施工過程中仔細檢查,嚴禁出現混編現象。待單束錨索編排完后,沿其長度方向依次序每隔1。5左右用2號鉛絲捆扎一道,鐵絲頭扣向束內。編束時按照要求根據試驗參數確定是否使用架線環以及架線環的間距。 由于氣候的原因對于已出現嚴重銹斑的鋼絞線不得用于束體編制,對于存少量銹斑的鋼絞線,采取先除銹后才能使用。 錨索編束完成后,認真核對每束錨索2根鋼絞線兩端編號是否一致，沿長度方向是否有扭轉和彎曲情況,如有立即解束后重新編制。編制好的錨索專職質檢員進行外觀檢驗、掛上孔號牌、簽發合格證、注明完成日期。無合格證、生產日期、孔號牌和絞線編號的錨索不得出廠。對編制好的完整束體做到14、盡快使用,在特殊情況對因故不能使用的,在車間內分層放于干燥、通風的支架上，不得疊壓,支架支點間距一般為1。5m,并采取有效的防護措施，不得與有色金屬接觸，防止錨索銹蝕、被扎傷或被油污和其它異物污染. 4.4預應力現場錨索安裝施工6 由于三峽升船機上閘首預應力錨索工程量大，工期緊,任務重,施工部位特殊。錨索的安裝采用三種施工方法進行施工。 （1)采用從升船機筒體?1平臺上向下倒懸穿錨索的方法；（2）從升船機左岸坡？44的馬道平臺上采用滑索； (3)搭設全程腳手架直接穿索方法。 。4。1預應力錨索倒懸穿索法施工 在升船機上閘首?1m平臺上搭救設錨索編制車間，將已經切好的定長鋼絞線圓盤運至升船機?115、8平臺上編索車間內解盤散開，按照水工預應力錨固施工規范要求編制錨索備用。在錨索的穿索路線上安裝導向架、和導向定位滾輪組，并用錨桿將導向架和導向定位滾輪組予以固定。在錨索的前端采用專用穿索導帽將錨索鎖緊,該導帽可以保證錨索在穿索過程中不因其他原因而脫鉤。導帽頭部用從錨索孔內穿出的卷揚機的鋼絲繩牽引。在錨索的尾部采用專用鋼制夾板夾住尾部鋼絞線,可確保整束鋼絞線不產生滑脫。錨索尾部采用放索卷揚機的鋼絲繩牽引。 準備工作完成以后,采用對講機聯系,由一人統一指揮,先采用人工將錨索沿著已設置好的下索線向下滑動直至錨索的放索卷揚機鋼絲繩受力，輸送錨索的施工人員全部站在錨索內轉彎的背面,以防止意外。錨索穿索過16、程中,?136的預應力工作平臺上的施工人員要求撤離到安全區,以防止意外的發生。 向下倒懸穿錨索施工方法的優點是穿索人員較少，穿索過程中基本上是采用的是機械設備,效率較高。其缺點是安全隱患較大，從上部穿索將影響預應力工作平臺上的其他工序作業,如張拉、灌漿、上工作錨板的不宜同時施工。4。預應力錨索滑索穿索法施工 在？14馬道平臺上搭設錨索編制車間,將已經切好的定長鋼絞線圓盤采用提升架運至?144馬道上,鋼絞線在車間內解盤散開，按照水工預應力錨固施工規范要求編制錨索備用.在馬道平臺與錨索部位之間設置一條索道,索道的固定端設在馬道平臺上,活動端與錨索孔周邊的錨筋相聯。在索道上安裝滑輪,滑輪上帶有專用夾17、制錨索的夾具鉤。在使用夾具鉤之前,用橡皮對錨索進行包裹,以防止錨索被夾傷。索道形成并檢查合格后，采用人工將錨索從編制車間內抬出，依次掛上夾具鉤,掛鉤距離為。m,隨著掛鉤的延伸將錨索掛上索道.另一端采用卷揚機牽引，將錨索徐徐拉入孔道。穿索施工采用對講機聯系,由一人統一指揮協調,以保障工作的順利進行。為防止錨索在穿索中與錨索孔口摩擦，在孔口處圍墊一圈耐磨橡皮,以不損傷鋼絞線。 采用滑索穿索的優點是穿索人工少,抬索的距離較短,使用的腳手架鋼管材料也較少。采用的是機械穿索，因此效率較高。缺點是滑索的角度有一定的范圍限制，滑索的活動端要經常的換動。 4.4.4預應力錨索搭設全程腳手架直接穿索法施工 在升18、船機上閘左側?16的預應力工作平臺與升船機左岸邊坡？14m馬道之間全部搭設承重施工腳手架為防止施工人員在抬錨索時打滑，腳手架的鋪設全部采用厚度為cm的木板并釘防滑條,形成一個較大的施工平臺。在平臺上布置一些活動滾筒,錨索編制完成以后從編制車間采用人工抬出放在滾筒上,另一端采用卷揚機牽引輔助完成穿索. 采用全程搭設承重施工腳手架穿索優點是安全性好,在一個很寬闊的施工平臺上施工,能夠很好進行各工序協調施工，流水作業，效率高,為對施工進度、質量、安全提供了可靠保證.缺點是鋼管腳手架用材較多.經過計算，腳手架橫距。2m、縱距.m、步距1。5m。搭設長度90m、高度平均24、寬度平均5m計算。 全程腳手19、架搭設共需鋼管50t.木板共需277m。 錨索穿束過程中采取了有效措施防止束體發生扭轉.每束錨索穿束到位后均應進行扭轉檢查，直到確認束體無扭轉后方可進行下一道工序施工。 在錨索的穿索運輸中,各支點間距不會大于2m，轉彎半徑也不得小于是3，并以不改變錨索結構為準則；向下倒懸穿索時,除主吊點外，其他吊點應能在錨索入孔前快速、完全脫鉤;錨索在運輸、吊裝過程中,施工作業作業人員細心操作,避免與其他物體發生碰撞損傷錨索及其防護涂層。4.5預應力錨索的張拉 7 三峽升船機上閘首預應力錨索張拉作業,由專用的錨索張拉臺車配合專業操作人員進行。錨索張拉前對所使用的千斤頂、油壓表、測力器(試驗及檢測錨索）按施工規20、范和產品出廠標準,在具有相應資質的試驗室進行配套檢驗和標定，并繪制壓力表讀數與張拉力關系曲線，用于錨索張拉操作控制。檢驗合格的設備才能投入使用。 壓力表精度應為5級,配套標定張拉設備用的測力裝置及壓力試驗機，其誤差不得大于?2%。選用的壓力表規格滿足設計超張拉時指針讀數控制在表盤刻度的1/4-/4范圍內。張拉設備的使用在標定的有效時間內(不超過6個月)。經拆卸檢修的張拉設備或受到撞擊的壓力表,都必須重新標定，否則禁止使用。 錨索施工按照設計要求采用臺千斤頂在個區段均衡同步兩端對稱張拉施工,對每個區段采取從中間向兩端、先底排后上排的順序逐束進行在張拉前，繪制錨索張拉次序圖提交監理工程師批準后進行21、。錨索穿索完成后,對鋼絞線兩端和千斤頂工作長度進行調整,使鋼絞線的兩端的長度均滿足要求對工作錨板及夾片進行清潔處理。采用專用的線梳對已編簾和編號的鋼絞線進行定位，可以很方便地將鋼絞線穿入工作錨板. 將工作錨板放入錨墊板的限位槽中，并將工作夾片依次套入工作錨板,采用專用的工具對夾片進行調整和調平處理.在錨索張拉前,為調整鋼絞線在孔內的受力狀態，使整束鋼絞線張拉時均勻受力。對單根鋼絞線進行兩端對稱預緊。預緊采用YDC200型小千斤頂進行,預緊力采用0。15n。每次循環預緊均應測量鋼絞線伸長值，每根鋼絞線以兩次張拉伸長值的差值不超過3mm為限,超過3的鋼絞線則進入下一循環預緊，直至受力均勻。預緊時整22、束鋼絞線對稱進行。 預緊結束后,立即套上YCW50020A型張拉千斤頂進行張拉,套千斤頂時要求千斤頂與錨墊板的正端面垂直,按要求安裝工具夾片，并用專用的工具打緊，調平。 錨索設計張拉控制應力為第一區段廊道內索體為o=.6fptk，其余為con0.2pk。為減少夾片回縮損失,根據設計要求本工程錨索采用超載安裝鎖定，超載安裝系數取。5。控制應力以油壓表讀數為主,以錨索的理論伸長值和實際伸長值比較加以驗證。采用伸長值驗證時控制錨索實測伸長值不超過理論伸長值的+0%或含預緊伸長值),對超過時立即停止張拉，查明原因。由于錨索預緊伸長值不易控制，在實測伸長值比較時,可用相鄰兩級噸位下實測值的差值與理論計算23、的差值進行比較。通過預緊后的錨索進行整體張拉時，從預緊應力到鎖定應力共分級進行張拉操作。一區廊道內分極標準為0。o (687.46N) 05con(859。32KN) 0。con（1718。4K）0.75con (257.KN) 。0cn (3437。2KN)1.05con (360.KN)-鎖定;其他區分極標準為。o(1.3).5on(87.KN）0.5co (17。3K) 0。75con (2663.9KN) 1。0con （551。86KN) 1.0co （3。5KN)-鎖定。千斤頂升荷速率每分鐘不超過0。con,每級持荷時間，10mi，最后一級穩壓2，0in。錨索經超張穩壓鎖定、并經專24、職質檢員檢查驗收合格后，采用專用切割機在距離錨具頭25m處切除多余的鋼絞線。 4。預應力錨索孔道壓漿與錨頭保護錨索體完成張拉鎖定后，采用350純水泥濃漿壓力灌注封孔。水泥品種PO4.硅酸鹽水泥,已潮濕結塊的水泥禁止使用。漿液水灰比嚴格根據試驗室的配比進行.為了增加漿液流動性,通過試驗根據類似工程的經驗選用高效減水劑GY和膨脹劑AE。對其進行化學成分檢驗，其氯離子含量應小于0。02%。 水泥漿液采用高速攪拌機拌制，集中供漿。攪拌均勻的水泥漿均符合以下指標: (1) 流動性:在流動性測定儀上進行試驗，水泥漿自儀器筒內流出時間不得超過6s；(2） 泌水性：在量筒內注入00l的水泥漿，3h后泌水量不得25、超過2。預應力錨索孔道壓漿應在張拉完畢靜停hr后、4hr內進行，最遲不得超過7hr內施工行完畢。水泥漿自拌制到壓入孔道的間隔時間不超過0in。壓漿過程中仔細檢查管路是否堵塞,對發生堵塞根據具體情況采取改變漿液濃度、加大壓漿壓力或孔道沖洗等措施進行處理。根據設計要求孔道壓漿壓力力。3，0。5Mpa，并漿壓力0。5，0.7a,并漿時間隔20min為了保證管道全長注漿飽滿，根據設計要求,錨索孔道壓漿均按下列程序進行： (1)在左右端施工平臺和C1、C2縫高程1m排水廊道內各配置一套制、壓漿設備。 (2）在排水廊道內的壓漿孔通暢的情況下，應優先采用排水廊道內的壓漿泵從中間向兩端灌注，并以兩端頭錨具壓漿26、孔作為排水排氣和壓力控制點。 8(3)當中間孔道通暢性不良或不通時,則采用錨索一端向另一端灌注,中間孔道作為排氣和輔助壓漿孔。當另一端孔道滿孔出濃漿3s后,兩端同時升壓并漿. (4)并漿結束后,扎緊兩端壓漿軟管至水泥漿硬化后卸除。 孔道壓漿結束并經驗收合格后，按設計圖紙要求制作鋼模板對兩端頭錨具及鋼絞線進行混凝土密封保護。5結束語 三峽升船機上閘首結構預應力錨索施工通過因地制宜、合理制定技術施工方案,不斷實踐、發揚勇于探索、勇于創新的精神，在工程量大，工序多,時間緊，技術要求嚴格的條件下，施工中嚴格各施工程序和工藝要求。 通過對預應力錨索施工進行全過程質量控制和管理工作. 一次驗收合格率在9527、%以上,以良好的施工工藝作風完成本項工作.工程質量、進度得到了業主和監理的一致好評。一次達優標準。 預應力技術是一項比較成熟的技術,施工方便在保證質量的前提下，可簡化施工工藝，為降低工程造價提供了有力的保證。 預應力混凝土的主要優點是可以使混凝土不過早出現裂縫或不出現裂縫.同時，由于預加壓力作出,構件承受荷載后，向下彎曲的程度要小,提高了混凝土構件的剛度。預應力混凝土能避免出現裂縫，構件內的鋼筋就不容易銹蝕，因而可以相應延長構件的使用年限。減輕構件自重，由于采用高強度材料,構件截面尺寸相應減少，自重也就減輕了節約材料使預應力混凝土可以合理地應用高強度鋼材,做到物盡其用,無論鋼材還是混凝土用料都能相減少 預應力混凝土的主要缺點是增加了張拉工序，需要具備張拉機具及錨固裝置。制作技術比鋼筋混凝土復雜，出現質量缺陷的環節也多了.隨著預應力技術的不斷發展,工程設計、施工單位對預應力鋼材及錨固機具提出了新的要求,預應力鋼材將沿著粗直徑、大規格、高強度的方向發展，現在預應力技術已廣泛用于橋梁、電站、高層建筑等諸多領域.參考文獻： 、水工預應力錨固施工規范（SL494） 2、水工建筑物水泥灌漿施工技術要求(L6294） 3、升船機上閘首結構預應力錨索施工技術要求(長三峽局樞航字(001）第10號） 9