低水头水闸闸墩预应力张拉施工技术
【摘要】目前，越来越多的水工建筑物开始采用预应力砼，但由于其结构复杂，国内尚未有系统的规范性的闸墩预应力施工经验。本文重点对刘家道口节制闸工程的37个闸墩预应力施工进行介绍，对以后类似工程施工有一定的借鉴作用。
【主题词】 低水头水闸 预应力闸墩施工技术
1、概述
刘家道口节制闸位于山东省临沂市境内，是刘家道口枢纽工程的主要建筑物。设计流量12000m3/s，校核流量14000m3/s，为开敞式钢筋砼大小底板结构。主要由闸上翼墙、铺盖、闸室、消力池、护坦、海漫以及防冲槽和下游两岸翼墙及护坡等组成。
由于刘家道口节制闸弧门推力较大，以此其闸墩扇形局部受拉区辐射钢筋采用预应力钢筋，布置在闸墩两侧，每侧一排，边墩预应力钢筋布置在临水侧，一排。每排均设5个孔道，孔道中心距闸墩边缘0.3m。采用后张法施工，单端张拉，固定端设在弧门闸槽处，张拉端设在支铰钢梁处。主要采用OVM锚固体系圆P型锚具，固定端采用挤压式锚固的形式。采用低松弛钢绞线，公称直径15.24mm，边墩每束13根，中墩每束9根。闸墩预应力筋布置详见图1-1。
图1-1闸墩预应力筋布置图
2闸墩预应力张拉生产性试验
2.1试验方案
选择2号中墩的2个孔道进行试验，其中底部一个孔道，中部一个孔道。每个孔道在张拉端和固定端各布置一个200吨位的振弦式锚索测力计。
锚索张拉设备采用250t穿心式液压千斤顶，试验按十级张拉，前5级每级增加2MPa油压，之后每级增加3MPa。根据实测的锚索拉力、伸长量与千斤顶张拉荷载之间的关系，分析锚索工作情况。
2.2试验结果：详见表2-1。
表3-1中墩锚索张拉生产性试验实测结果分析表
2.3结论
从以上分析结果可以看出，刘家道口节制闸闸墩预应力张拉实测损失平均达到设计张拉值的18％。因此，经设计单位校核后，将张拉控制应力作相应调整。
3施工工艺及操作要点
3.1施工工艺流程：见图3-1
3.2操作要点
3.2.1埋管制孔
（1）预应力孔道采用预埋金属波纹管成孔法，为避免浇筑时接头部位由于密封不好而漏浆，波纹管在现场根据实际需要定尺加工，其性能和质量应符合《预应力用混凝土金属螺旋管》（JG/T3013-94）的规定。
（2）安装波纹管时采用钢筋支托，钢筋支托沿波纹管长度方向间距不小于1m，钢筋支托与闸墩主筋焊接，波纹管定位后用铁丝绑扎牢牢固，以防止其在浇筑混凝土时移位。
（3）浇筑混凝土前在波纹管内穿一根略小于波纹管内径的塑料管，以防止浇筑过程中由于个别波纹管漏浆而堵塞孔道。
图3-1后张法闸墩预应力施工工艺流程
3.2.2预应力筋制作及穿束
3.2.2.1钢绞线下料与编束
（1）为了防止下料过程中钢绞线紊乱并弹出伤人，下料前先用钢管围一围栏，下料时将钢绞线盘卷装在围栏内，从盘卷中逐步抽出。
（2）钢绞线下料采用砂轮切割机现场切割。
（3）钢绞线采用18～22号铁丝绑扎，间距1.5m。编束时先将钢绞线理顺，并尽量作到各根钢绞线松紧一致。
3.2.2.2固定端挤压锚具组装
挤压设备采用YJ45型挤压机，挤压时应注意以下事项：
（1）挤压模内要保持洁净，每次挤压后都要清理一次。
（2）挤压簧各圈钢丝应并拢，其一端应与钢绞线端头齐平。
（3）挤压时，挤压套、钢绞线、挤压模与活塞杆应在同一中线上。
（4）挤压时压力表读数宜为40～45MPa，加压应缓慢匀速。
3.2.2.3穿束
钢绞线整束穿束，采用5t导链牵引，钢绞线与钢丝绳间采用特制的子弹头形牵引头连接。
3.2.3张拉预应力筋、锚固
3.2.3.1张拉条件
混凝土强度达到设计强度75%以上。
3.2.3.2张拉方法
采用后张法单端张拉，分三批，三期，对称同步张拉（中墩两侧对称，同侧上下对称，边墩单侧上下对称），第一批为上下两个通道，第三批为中间一个通道，第二批为剩余的两个通道，三期的张拉应力分别为30％、60％及100％的张拉控制应力，张拉控制应力应满
足设计要求。
在正式张拉前应进行试张拉，确定张拉工艺合理，张拉伸长值正常，闸墩砼无有害裂缝产生后，再进行成批张拉。
3.2.3.3张拉施工顺序
安装工作锚板及工作夹片安装限位板 安装千斤顶安装工具锚板及工具夹片施加应力张拉锚固及活塞回程拆除张拉设备并切除多余钢绞线 灌浆封锚
3.2.3.4张拉操作程序
00.1Pj0.3Pj0.6Pj1.0Pj(持荷2min锚固)
3.2.3.5施加预应力控制
预应力以控制应力为主，伸长量作为校核。要求计算伸长量与实测伸长量之间的误差为-6％～+6％以内。超过时分析原因并采取措施加以调整后方可继续张拉。
理论伸长值△L按下式计算：
△L=PL/ApEs
式中：P—预应力筋锚固时的张拉力；
L—锚束计算长度；
Ap—预应力筋截面面积；
Es—预应力筋的弹性模量。
3.2.4孔道灌浆
预应力束全部张拉完毕后，检查人员检查张拉记录，经过批准后方可切割锚具外的钢绞线并进行灌浆准备工作。
灌浆水泥采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，水灰比0.3～0.35，拌和3小时后泌水率不超过3%。水泥浆中掺用的外加剂，其掺量由试验确定。冷天灌浆前，孔道周边温度在5℃以上，水泥浆的温度在灌浆后至少有5天在5℃以上，灌浆时水泥浆的温度宜在10℃～25℃。浆体初凝时间为6小时，终凝时间小于24小时。
灌浆前用清水冲洗孔道，保持孔壁湿润、洁净。灌浆做到缓慢，均匀，连续进行不能中断，排气通顺，至封端排气孔排出空气→水→稀浆→浓浆后，封闭出浆孔，继续加压至0.5～0.6MPa，封闭进浆孔。
4 劳力资源配置
劳力资源配置见表4-1
表4-1劳力资源配置（1个闸墩）
4.4材料与设备
材料设备配置见表4-2
表4-2主要施工设备配置表
5、结语
通过刘家道口节制闸37个闸墩预应力张拉施工我们总结出对于结构特殊的水工建筑物，在预应力施工前需进行张拉生产性试验，以校核实际张拉力是否满足设计需要，同时在施工中应加强对各工序的质量控制，确保施工质量。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
