论文部分内容阅读
[摘 要]污水厂大型圆形池体大多采用后张无粘结环形预应力钢筋砼结构，本文通过工程实例总结后张无粘结环形预应力钢筋砼施工工艺和各工序的技术要点，对同类工程由较好的指导意义。
[关键词]污水厂圆池；混凝土结构；无粘结环形预应力；施工技术
中图分类号：TU757 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0148-02
1 工程概况
某新建污水处理厂共有内径50m的二沉池18座，池壁采用300mm厚C40无粘结预应力混凝土壁板，池壁与池底通过300mm高杯槽由橡胶垫板软连接，池壁砼高度为5.35m。
2 预应力结构设计方案
池壁环向采用无粘结预应力技术，无粘结预应力钢筋采用低松弛Фs15.2钢绞线，其标准强度值为1860MPa，预应力筋锚固后采用后浇C45微膨胀细石混凝土。张拉端锚具为VM15-1单孔3夹片式锚具，锚垫板尺寸为80×160mm，锚垫板厚14mm，材质为Q235B。
池壁预应力筋按环向布置，间距300mm，每个池子共设8个扶壁柱，扶壁柱宽1.6m，每座二沉池共设19圈2-Фs15.2无粘结预应力筋，每一周由4段（每段2根）无粘结筋组成。无粘结预应力筋为90°包角，相邻两圈无粘结筋的张拉端交错45°布置，分别锚固在4个扶壁柱上。
3 施工难点和重点
本工程共有四个重点：
1）原材料（如钢绞线、高密度聚乙烯外皮等）质量控制和定位（锚夹具等）、张拉设备调校：预应力筋本身的质量对整个工程的质量至关重要，所以需要全过程对预应力筋的保护和防腐，设备的稳定性、准确性对张拉的质量和安全很重要；以及预应力筋的铺设（包括定位筋焊接、预应力筋的穿束、张拉端组装）。
2）控制張拉：按照专门的张拉工艺张拉及确保张拉控制力和预应力筋张拉伸长值，本工程二沉池直径大，张拉时的同步性、应力均匀性不易把握。
3）由于本工程的特点，池壁上有较多洞口，需要通过绕行和传力架的方式铺设预应力筋，增加施工难度。
4）成品保护：包括混凝土浇筑前钢绞线防护（主要是防止硬物碰击变形及防止电气焊碰伤），预应力筋外皮的保护以及防止无粘结材料外露等。
4 施工准备
4.1 机械及工具准备
主要机械及工具表
4.2 原材料准备
4.2.1预应力钢绞线
本工程无粘结预应力筋采用低松弛Фs其标准强度值为1860MPa，公称直径为15.2mm，截面面积Ap=140mm2，控制张拉应力为α=1395N/mm2，每根筋的张拉力N=195KN。进场时需要有生产厂家出具的产品合格证/质量保证书，并进行见证取样，送有相应资质的检测单位进行检验。
4.2.2预应力锚具
锚具必须采用Ⅰ类锚具，其技术要求及检验方法应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2007）的有关规定。要求其锚固效率系数不小于95%。本工程采用VM15-1型锚具，锚具夹片为3片式。同样，在进场时需要有生产厂家出具的产品合格证/质量保证书，并进行见证取样，送有相应资质的检测单位进行检验。
5 预应力施工工艺流程
池壁非预应力筋施工→点焊预应力筋定位支架→预应力筋及锚具体系检验→无粘结钢绞线下料→安装锚垫板及螺旋筋→安装无粘结钢绞线→预应力工程隐蔽验收→模板安装→浇筑砼并养护至设计强度→拆除模板→张拉设备及仪表配套校验→搭设张拉用脚手架→清除锚垫板内外杂物→割除塑料外皮→安装张拉千斤顶等设备→预应力筋张拉锚固→张拉质量检验→切除多余长度预应力筋→张拉端锚固头封锚→支模浇筑封锚砼→转入下道工序施工。
6 预应力筋下料
预应力筋下料长度应按照图纸计算确定，计算时应综合考虑预应力筋的有效长度、锚夹具长度、千斤顶长度以及根据不同张拉方法和锚固形式预留的张拉长度等因素。预应力筋制作时，应在平坦的场地上用砂轮或切割机切割，严禁使用电焊和气焊切割，且施工过程中应避免电
火花和电流损伤预应力筋。切断后的预应力筋需将钢绞线端头用塑料罩套牢，并用胶带将保护罩和钢绞线交界部位缠紧。
7 预应力筋铺放
1）在预应力筋铺放之前，应及时检查其规格、尺寸和数量，对护套轻微破损处，可采用外包防水聚乙烯胶带进行修补，每圈胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2，缠绕层数不应小于2层，缠绕长度应超过破损长度30mm。经检查无误并符合有关规定后，按施工图中无粘结预应力筋的设计位置进行抄平、放线。每一根无粘结预应力筋位置的垂直允许偏差为±10mm。
2）池壁预应力筋铺设之前，先绑扎池壁普通钢筋，以形成基本骨架，再点焊Ф12的预应力支架钢筋。
3）预应力筋采用单根穿束，绑扎固定可用铁丝与支架钢筋进行绑扎，铁丝不宜扎得太紧，以免塑料层有明显刻痕和压纹。预应力筋宜从最下一圈开始穿起，由下至上一次进行，从一张拉端穿入另一张拉端，过程中应尽量避免塑料外皮破损。如有轻微破损，可用防水胶带进行缠绕修补，如破损严重应予以更换。预应力筋固定必须牢靠，当电焊作业在无粘结筋的上部进行时，应采取有效措施防止无粘结筋损坏。
4）由于二沉池的池壁有排渣闸门、排渣管、进水口、出水口等洞口的设置需要，它们在池壁上的位置阻挡了部分无粘结预应力筋的路线，不能将经过洞口的预应力筋铺设在同一水平面内，增加了工程的难度。根据，洞口的大小，本工程采用了两种方式铺设原经过洞口的预应力筋：
a.洞口较小处，采用直接将预应力筋绕过洞口的方式（如图1）：
b.洞口较大处，离洞口水平中线较近的预应力筋采用传力架传递拉力，离洞口水平中线较远被阻挡的预应力筋采用绕过洞口的方式（如图2）。 c.传力架的安装必须严格保证其水平度，以保证其传力的效果，以及其自身和洞口不受到破坏。
预应力钢筋弧线段应该沿洞口左右对称，弧形钢筋均设U型筋。（如图1、图2）
8 混凝土浇筑
1）浇筑混凝土之前，应再次检查预应力筋位置、规格数量是否正确，各种密封情况有无破损，如发现问题，应及时修正。
2）浇筑混凝土时严禁振捣棒撞击无粘结预应力筋，严禁施工人员踏压碰撞无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋件。端部钢筋较密处，混凝土必须振捣密实。
3）为减少预应力混凝土在预应力张拉前混凝土的收缩裂缝影响，在混凝土内要求加入适量的SY-G高性能膨胀抗裂剂。并应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的有关规定进行养护，养护时间不得小于14天。
9 预应力张拉
9.1 张拉前的准备工作
9.1.1设備准备
在预应力张拉前应进行设备的标定，千斤顶、油压表要配套标定，压力表的精度不应低于1.6级；校验张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2%；校验时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致。张拉设备的校验期限，不应超过半年，当张拉设备出现反常现象是或在千斤顶检修后，应重新校验。
9.1.2构筑物准备
根据设计要求，预应力筒仓的混凝土抗压强度达到这几强度等级的100%后，方可开始进行预应力张拉。
9.2 张拉工艺
9.2.1张拉顺序及方法
1）张拉采用8套张拉设备，分别置于4个锚固肋上，对同一圈4根预应力筋8端同时张拉。
2）张拉时应做到预应力筋、锚具与千斤顶的对中，张拉过程应缓慢、均匀。
3）先在A#、C#、E#、G#扶壁柱上，张拉奇数圈，奇数圈子下而上进行张拉；奇数圈张拉完毕后，将张拉设备转移至B#、D#、F#、H#扶壁柱上，开始张拉偶数圈预应力筋，偶数圈子上而下进行张拉。
4）本工程采用应力控制方法张拉，应从应力为零开始张拉至预应力筋的控制应力。张拉过程中，应对张拉力及张拉速率严格控制，并随时对预应力钢筋的伸长值进行监控，严防预应力钢筋被拉断。同时校核无粘结筋的伸长值，如实际伸长值大于计算伸长值的10%或小于计算伸长值的5%，应停止张拉，并查明原因，采取措施予以调整后方可继续张拉，直至张拉结束。
10 主要安全要点：
1）张拉前每个锚固肋的张拉施工脚手架脚手板应与钢绞线出口错开20cm，以免碰撞。
2）张拉机具应有防雨措施。
3）油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有千斤顶就为妥当后方可开动油泵。张拉过程应注意油压表读数，并在张拉到位时及时将控制手柄置于中位防止回油压力瞬间增大。
11 结语
经过现场精心组织施工，污水处理厂二沉池后张无粘结环形预应力钢筋混凝土池壁完全达到了设计要求，通过该工程实例总结后张无粘结环形预应力钢筋砼施工工艺和各工序施工技术要点，对同类工程施工由较好的指导意义。
[关键词]污水厂圆池；混凝土结构；无粘结环形预应力；施工技术
中图分类号：TU757 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）38-0148-02
1 工程概况
某新建污水处理厂共有内径50m的二沉池18座，池壁采用300mm厚C40无粘结预应力混凝土壁板，池壁与池底通过300mm高杯槽由橡胶垫板软连接，池壁砼高度为5.35m。
2 预应力结构设计方案
池壁环向采用无粘结预应力技术，无粘结预应力钢筋采用低松弛Фs15.2钢绞线，其标准强度值为1860MPa，预应力筋锚固后采用后浇C45微膨胀细石混凝土。张拉端锚具为VM15-1单孔3夹片式锚具，锚垫板尺寸为80×160mm，锚垫板厚14mm，材质为Q235B。
池壁预应力筋按环向布置，间距300mm，每个池子共设8个扶壁柱，扶壁柱宽1.6m，每座二沉池共设19圈2-Фs15.2无粘结预应力筋，每一周由4段（每段2根）无粘结筋组成。无粘结预应力筋为90°包角，相邻两圈无粘结筋的张拉端交错45°布置，分别锚固在4个扶壁柱上。
3 施工难点和重点
本工程共有四个重点：
1）原材料（如钢绞线、高密度聚乙烯外皮等）质量控制和定位（锚夹具等）、张拉设备调校：预应力筋本身的质量对整个工程的质量至关重要，所以需要全过程对预应力筋的保护和防腐，设备的稳定性、准确性对张拉的质量和安全很重要；以及预应力筋的铺设（包括定位筋焊接、预应力筋的穿束、张拉端组装）。
2）控制張拉：按照专门的张拉工艺张拉及确保张拉控制力和预应力筋张拉伸长值，本工程二沉池直径大，张拉时的同步性、应力均匀性不易把握。
3）由于本工程的特点，池壁上有较多洞口，需要通过绕行和传力架的方式铺设预应力筋，增加施工难度。
4）成品保护：包括混凝土浇筑前钢绞线防护（主要是防止硬物碰击变形及防止电气焊碰伤），预应力筋外皮的保护以及防止无粘结材料外露等。
4 施工准备
4.1 机械及工具准备
主要机械及工具表
4.2 原材料准备
4.2.1预应力钢绞线
本工程无粘结预应力筋采用低松弛Фs其标准强度值为1860MPa，公称直径为15.2mm，截面面积Ap=140mm2，控制张拉应力为α=1395N/mm2，每根筋的张拉力N=195KN。进场时需要有生产厂家出具的产品合格证/质量保证书，并进行见证取样，送有相应资质的检测单位进行检验。
4.2.2预应力锚具
锚具必须采用Ⅰ类锚具，其技术要求及检验方法应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2007）的有关规定。要求其锚固效率系数不小于95%。本工程采用VM15-1型锚具，锚具夹片为3片式。同样，在进场时需要有生产厂家出具的产品合格证/质量保证书，并进行见证取样，送有相应资质的检测单位进行检验。
5 预应力施工工艺流程
池壁非预应力筋施工→点焊预应力筋定位支架→预应力筋及锚具体系检验→无粘结钢绞线下料→安装锚垫板及螺旋筋→安装无粘结钢绞线→预应力工程隐蔽验收→模板安装→浇筑砼并养护至设计强度→拆除模板→张拉设备及仪表配套校验→搭设张拉用脚手架→清除锚垫板内外杂物→割除塑料外皮→安装张拉千斤顶等设备→预应力筋张拉锚固→张拉质量检验→切除多余长度预应力筋→张拉端锚固头封锚→支模浇筑封锚砼→转入下道工序施工。
6 预应力筋下料
预应力筋下料长度应按照图纸计算确定，计算时应综合考虑预应力筋的有效长度、锚夹具长度、千斤顶长度以及根据不同张拉方法和锚固形式预留的张拉长度等因素。预应力筋制作时，应在平坦的场地上用砂轮或切割机切割，严禁使用电焊和气焊切割，且施工过程中应避免电
火花和电流损伤预应力筋。切断后的预应力筋需将钢绞线端头用塑料罩套牢，并用胶带将保护罩和钢绞线交界部位缠紧。
7 预应力筋铺放
1）在预应力筋铺放之前，应及时检查其规格、尺寸和数量，对护套轻微破损处，可采用外包防水聚乙烯胶带进行修补，每圈胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2，缠绕层数不应小于2层，缠绕长度应超过破损长度30mm。经检查无误并符合有关规定后，按施工图中无粘结预应力筋的设计位置进行抄平、放线。每一根无粘结预应力筋位置的垂直允许偏差为±10mm。
2）池壁预应力筋铺设之前，先绑扎池壁普通钢筋，以形成基本骨架，再点焊Ф12的预应力支架钢筋。
3）预应力筋采用单根穿束，绑扎固定可用铁丝与支架钢筋进行绑扎，铁丝不宜扎得太紧，以免塑料层有明显刻痕和压纹。预应力筋宜从最下一圈开始穿起，由下至上一次进行，从一张拉端穿入另一张拉端，过程中应尽量避免塑料外皮破损。如有轻微破损，可用防水胶带进行缠绕修补，如破损严重应予以更换。预应力筋固定必须牢靠，当电焊作业在无粘结筋的上部进行时，应采取有效措施防止无粘结筋损坏。
4）由于二沉池的池壁有排渣闸门、排渣管、进水口、出水口等洞口的设置需要，它们在池壁上的位置阻挡了部分无粘结预应力筋的路线，不能将经过洞口的预应力筋铺设在同一水平面内，增加了工程的难度。根据，洞口的大小，本工程采用了两种方式铺设原经过洞口的预应力筋：
a.洞口较小处，采用直接将预应力筋绕过洞口的方式（如图1）：
b.洞口较大处，离洞口水平中线较近的预应力筋采用传力架传递拉力，离洞口水平中线较远被阻挡的预应力筋采用绕过洞口的方式（如图2）。 c.传力架的安装必须严格保证其水平度，以保证其传力的效果，以及其自身和洞口不受到破坏。
预应力钢筋弧线段应该沿洞口左右对称，弧形钢筋均设U型筋。（如图1、图2）
8 混凝土浇筑
1）浇筑混凝土之前，应再次检查预应力筋位置、规格数量是否正确，各种密封情况有无破损，如发现问题，应及时修正。
2）浇筑混凝土时严禁振捣棒撞击无粘结预应力筋，严禁施工人员踏压碰撞无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋件。端部钢筋较密处，混凝土必须振捣密实。
3）为减少预应力混凝土在预应力张拉前混凝土的收缩裂缝影响，在混凝土内要求加入适量的SY-G高性能膨胀抗裂剂。并应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的有关规定进行养护，养护时间不得小于14天。
9 预应力张拉
9.1 张拉前的准备工作
9.1.1设備准备
在预应力张拉前应进行设备的标定，千斤顶、油压表要配套标定，压力表的精度不应低于1.6级；校验张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2%；校验时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致。张拉设备的校验期限，不应超过半年，当张拉设备出现反常现象是或在千斤顶检修后，应重新校验。
9.1.2构筑物准备
根据设计要求，预应力筒仓的混凝土抗压强度达到这几强度等级的100%后，方可开始进行预应力张拉。
9.2 张拉工艺
9.2.1张拉顺序及方法
1）张拉采用8套张拉设备，分别置于4个锚固肋上，对同一圈4根预应力筋8端同时张拉。
2）张拉时应做到预应力筋、锚具与千斤顶的对中，张拉过程应缓慢、均匀。
3）先在A#、C#、E#、G#扶壁柱上，张拉奇数圈，奇数圈子下而上进行张拉；奇数圈张拉完毕后，将张拉设备转移至B#、D#、F#、H#扶壁柱上，开始张拉偶数圈预应力筋，偶数圈子上而下进行张拉。
4）本工程采用应力控制方法张拉，应从应力为零开始张拉至预应力筋的控制应力。张拉过程中，应对张拉力及张拉速率严格控制，并随时对预应力钢筋的伸长值进行监控，严防预应力钢筋被拉断。同时校核无粘结筋的伸长值，如实际伸长值大于计算伸长值的10%或小于计算伸长值的5%，应停止张拉，并查明原因，采取措施予以调整后方可继续张拉，直至张拉结束。
10 主要安全要点：
1）张拉前每个锚固肋的张拉施工脚手架脚手板应与钢绞线出口错开20cm，以免碰撞。
2）张拉机具应有防雨措施。
3）油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有千斤顶就为妥当后方可开动油泵。张拉过程应注意油压表读数，并在张拉到位时及时将控制手柄置于中位防止回油压力瞬间增大。
11 结语
经过现场精心组织施工，污水处理厂二沉池后张无粘结环形预应力钢筋混凝土池壁完全达到了设计要求，通过该工程实例总结后张无粘结环形预应力钢筋砼施工工艺和各工序施工技术要点，对同类工程施工由较好的指导意义。