大直径煤仓无粘结后张法环向预应力施工技术

　　大直径煤仓无粘结后张法环向预应力施工技术
　　郑中锋刘学辉
　　中平能化建工集团有限公司河南平顶山467000
　　摘要：结合工程介绍无粘结后张法环向预应力钢筋混凝土结构中的材料选择、技术特点、工艺流程及施工工艺。
　　关键词：无粘结后张法，圆弧形预应力，施工工艺
　　一、 工程概况
　　某项目卸储煤装置储煤仓，共有储煤仓3座，呈一字形排列。内径30m，容量30000t，构筑物总高74.1m，混凝土结构高度为62.2m。
　　标高9.20m以上至56.0m为C40无粘结后张法预应力钢筋混凝土；锚具封锚采用后浇微膨胀性C40混凝土进行封闭。筒仓仓壁混凝土结构采用滑模的施工工艺。
　　仓壁预应力筋按环向布置，每座煤仓从+9.64m～+53.0m共设置了93圈7-Φj15.2无粘结预应力筋，预应力筋中心距仓壁内侧250mm,距仓壁外侧150mm。
　　无粘结筋间距如下:
　　+9.64m～+20.2m无粘结预应力筋间距为320mm，34圈；
　　+20.2m～+31.2m无粘结预应力筋间距为440mm，25圈；
　　+31.2m～+42.2m无粘结预应力筋间距为500mm，22圈；
　　+42.2m～+53.0m无粘结预应力筋间距为900mm，12圈
　　无粘结筋环绕半径为15.25m。每个煤仓设4个扶壁柱，扶壁柱宽3.0m。每一周圈由2段无粘结预应力筋组成。无粘结预应力筋为180度包角，相邻两圈无粘结筋的张拉端交错90°布置，分别锚固在2个扶壁柱上。
　　二、无粘结预应力主要材料
　　预应力筋采用1860级Φj15.2低松弛成品无粘结钢绞线，无粘结预应力钢筋直径15.24㎜，标准强度fptk=1860N/㎜2,规格选用1×7结构，松弛率﹤3%，按照无粘结预应力成套技术工艺，通过专用设备涂以润滑防腐油脂，并外包裹塑料套管构成。
　　无粘结预应力筋必须采用I类锚具，锚具的静载锚固性能应符合《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ／T92—93的要求。由于两端同时张拉锚固，对于常用直径（1×7）Φj5.2为钢丝束的无粘结预应力筋的锚具，选用群锚锚具。
　　三、技术原理
　　用于大直径超高煤仓的无粘结预应力混凝土施工工艺，就是在绑扎圆形构筑物筒仓钢筋的同时，将预应力筋按设计要求逐环固定在模板内，然后浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度70%以上，利用无粘结预应力筋与混凝土不粘连，可滑动的特点，在两端头进行张拉，再利用工作锚具将钢绞线锁紧固定于端头的锚固板上，用混凝土封闭锚固端，从而达到对圆形构筑物产生预压应力的效果。通过在大直径煤仓筒壁混凝土中预埋无粘结环向预应力筋，在混凝土构件达到一定强度后，张拉产生预压应力，张拉完后堵孔。
　　四、工艺特点
　　（1）能充分发挥钢筋和砼各自特性。提高钢筋砼的刚度、抗裂性和耐久性，增加筒仓容量。可有效的利用高强度钢筋和高强度等级的砼。
　　（2）降低造价，以直径30m的煤仓为例，与普通砼相比，在同样条件下具有结构截面小、自重轻、质量好、节省材料的特点，每平方米筒壁混凝土可节约124元。
　　（3）简化工序，以此技术施工大直径煤仓，免去了原后张法预留孔道所用的芯管、灌浆机具或电热张拉法所用的机械设备和喷射混凝土的机具。
　　（4）不受气候影响：采用先张法或电张法施工的混凝土筒仓等构筑物，在进入冬季后，便不宜室外施工，而用该技术施工，则不受气候的影响。冬期施工中，仅在锚端封堵时，局部采取防冻保温措施，费用很少。
　　（5）环保，采用本技术施工无需场地，噪音较少，对环境无污染。
　　五、施工工艺
　　（1）工艺流程
　　锚具及无粘结筋检验——仓壁预应力筋施工——安装无粘结预应力筋及承压板——预应力工程隐蔽验收——浇注砼滑升模板——养护仓壁混凝土至设计强度——拆除张拉端模板——张拉设备及仪表配套校验——安装张拉专用电动吊篮——清除锚垫板内外砼及杂物——锚垫板外部分涂刷防腐涂料——割除塑料外皮——安装锚具——安装千斤顶——预应力筋张拉锚固——张拉质量检验——切除多余长度无粘结筋——锚具涂刷防腐环氧树脂——支模浇注封锚砼——转入下道工序施工。
　　（2）无粘结预应力筋下料
　　钢绞线的下料长度，综合考虑其曲率、张拉伸长值及混凝土压缩变形等因素，并应根据不同的张拉方法和锚固形式，适当增加预留长度50～100mm。并应采取措施防止防腐油脂从筋的端头溢出，沾污非预应力钢筋。
　　无粘结钢绞线断料，应按计算长度用无齿锯或砂轮切割机切割，不得使用气割或电焊切割。
　　（3）端头承压板和螺旋筋的设置
　　端头承压板和螺旋筋的埋设位置应准确，可用螺栓固定于模板内表面，以确保承压板表面与浇筑混凝土表面平整，平整度差不大于3mm，且应保持张拉作用线与承压板面垂直。无粘结预应力筋的外露长度应根据张拉机具所需的长度确定，曲线筋末端的切线应与承压板相垂直，曲线段的起始点至张拉锚固点应有不小于300mm的直线段。
　　（4）无粘结预应力筋的铺设和固定
　　无粘结预应力筋的竖向及水平方向的位置应按设计要求进行绑扎和固定，其垂直高度可用特制的定位支架来控制主筋位置的准确性。铺设钢绞线时，应从下部开始，每一固定点都要用22#铅丝绑牢。无粘结预应力筋的位置应保持平顺，其安装偏差应符合标准要求。仓壁无粘结筋铺设之前,先绑扎仓壁普通钢筋,以形成基本骨架。即可按设计要求的预应力筋标高，点焊Φ12钢筋支架，间距一般为1000～1500mm。无粘结预应力筋支架的点焊可与仓壁非预应力钢筋骨架的Φ12钢筋相结合。
　　（5）混凝土的浇筑和养护
　　无粘结预应力筋铺设完毕后，应进行隐蔽工程验收，当确认合格后方能浇筑混凝土。
　　混凝土宜采用大流动性的泵送混凝土施工，浇筑时严禁碰撞无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋件，张拉端、固定端混凝土必须振捣密实。混凝土应连续浇捣，不得留有施工缝，浇筑完后，应按要求进行养护。
　　(6)张拉
　　①张拉条件
　　待结构混凝土强度达到设计强度70%以上或规范要求后，即可按设计给定的张拉顺序和张拉应力，依次进行张拉。
　　②张拉机具的检验
　　使用机械设备选用YCN—25型前置内卡式拉伸机和与之配套的油泵。技术参数分别为工作压力50MPa，额定压力250kN，工作行程170mm，重量24kg。张拉设备的检验期限，正常使用不宜超过半年，对新购置的张拉设备和使用过程中发生异常情况的，要及时进行配套检验，并应有校验报告，要求压力表的精度不宜低于1.5级。
　　张拉设备的校验期限，正常使用不宜超过半年，新购置的设备和使用过程中发生异常情况的要及时进行配套校验，并出据校验报告。
　　③张拉应力的计算
　　张拉步骤为0→15%σcon→30%σcon→100%σcon→103%σcon。张拉采用应力控制为主，伸长率校核为辅的双控技术以保证张拉施工质量。
　　预应力筋张拉控制应力σcon=0.7fptk=1302N/mm2。
　　单根预应力筋张拉力为1302×140=182.3KN。
　　每束无粘结筋张拉力为7×182.3=1276.1KN。
　　超张张拉力为1276.1KN×1.03=1314.4KN。
　　④张拉顺序
　　预应力筋的张拉
　　仓壁预应力的张拉，采用4套张拉设备,分别置于2个扶壁柱上,对同一圈2束无粘结筋两端同时张拉。
　　张拉顺序:先在1#、3#、扶壁柱上，张拉奇数圈，奇数圈自下而上进行张拉；奇数圈张拉完毕后，张拉设备转移至2#、4#扶壁柱上，张拉偶数圈预应力筋；偶数圈自上而下进行张拉。
　　⑤封堵锚固端
　　放张后，应用无齿切割机割掉夹具外多余的钢绞线，外露长度不宜小于30mm，然后内灌防腐油脂，套上塑料封端帽，由下往上逐层用C40细石膨胀混凝土封严端头。
　　结束语：该工程施工要严格控制每一道工序的质量，做到每一环节都确定责任人，责任到人。特别是无粘结预应力的埋设和张拉，需要严格按操作规程和设计要求进行，这样才能确保达到设计要求。该工程达到一次性验收合格，受到业主和监理的好评。
　　　　

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