蘇健 張趙君 孫瑜 張泉 黃圣然

【摘要】大型LNG儲(chǔ)罐一般采用有粘結(jié)后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。工藝主要采用波紋管鋪設(shè)孔道，群錨式錨具，自動(dòng)穿束機(jī)穿束，大噸位千斤頂張拉。張拉過(guò)程以伸長(zhǎng)值和張拉應(yīng)力雙重控制。預(yù)應(yīng)力體系進(jìn)行施工前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)計(jì)算伸長(zhǎng)值和預(yù)應(yīng)力損失，嚴(yán)格控制施工過(guò)程。

【關(guān)鍵詞】?jī)?chǔ)罐 預(yù)應(yīng)力 施工工藝

1 材料及設(shè)備

1.1 鋼絞線

標(biāo)準(zhǔn)鋼絞線是由冷拉光圓鋼捻制并且經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化處理而成。其它型號(hào)有表面刻痕處理，以增加與混凝土的握裹力，或者捻制成型后再經(jīng)過(guò)拔模處理，以提高密度減小鋼絞線外徑易于錨固。

該儲(chǔ)罐采用的是1860MPa 1×7 15.7相應(yīng)于英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 5896的低松弛二級(jí)鋼絞線，單根最小拉斷力279KN，1000小時(shí)內(nèi)80%初始應(yīng)力下最大松弛4.5%。

1.2 錨固體系

對(duì)鋼絞線的錨固一般采用夾片式群錨體系，錨具效率系數(shù)應(yīng)符合：鋼筋束中鋼絞線股數(shù)1～5的效率系數(shù)不得低于1.0；6～12股不低于0.99；13～19股不低于0.98；20股以上不低于0.97。

1.3 預(yù)埋管

水平向和垂直向分別采用 115/122和80/87的鍍鋅波紋管，最小壁厚0.35mm。但在線形曲率半徑小于8m的區(qū)段內(nèi)應(yīng)采用薄壁鋼管。預(yù)埋管的位置偏差一般不超過(guò)±6mm。

1.4 機(jī)械設(shè)備

主要是穿束用的穿束機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)，張拉用的千斤頂和油泵。

雙速電動(dòng)穿束機(jī)常用的有法國(guó)81型，自重約600KG，可反向拉束。傳送速度0.6m/ s～2.4m/s。適用于水平束穿束。電動(dòng)群穿機(jī)，適用于垂直束穿束，或使用卷?yè)P(yáng)機(jī)。

千斤頂常用型號(hào)有法國(guó)K500F和K1000系列，最大張拉力分別為4905KN和8945KN，可以滿足垂直束和水平束。此外，還有VSL的ZPE-750和ZPE-19系列。對(duì)應(yīng)油泵需采用油泵輸出口2.8L/min以上和12L以上的油箱，如P6M型ZB4-500型或其他可用型號(hào)。同時(shí)應(yīng)配備單根張拉千斤頂，用于單根的補(bǔ)張拉。

2 預(yù)應(yīng)力穿束工藝

預(yù)應(yīng)力穿束一般在混凝土養(yǎng)護(hù)期間實(shí)施，此法可縮減工期，避免與其它工種沖突。對(duì)水平束，穿束步驟和注意事項(xiàng)如下：

（1）在穿束之前應(yīng)清潔孔道，清除灰塵雜物，尤其是積水和油污，避免穿束受阻和后期灌漿的有效粘結(jié)。

（2）穿束過(guò)程中，穿束機(jī)應(yīng)勻速，接近出口錨具是應(yīng)及時(shí)減速，穿束人員在孔道入口和出口處應(yīng)保證交流通暢，保證穿束過(guò)程同步進(jìn)行。

（3）穿束的同時(shí)，應(yīng)在孔道兩端吊錨板隨時(shí)準(zhǔn)備錨板穿孔。原則上先穿下排孔，再穿上排孔；同排先穿內(nèi)孔，再穿外孔。以避免鋼筋纏繞。

（4）鋼筋束的切斷應(yīng)采用切割機(jī)切斷，禁止火焰或其他截?cái)喾绞?。預(yù)留長(zhǎng)度應(yīng)滿足張拉施工需求，一般不低于千斤頂行程加上變角長(zhǎng)度之和。斷口處應(yīng)加以保護(hù)避免銹蝕。

特殊情況下，如預(yù)留引線破斷，穿束困難等。垂直束可采用補(bǔ)救措施如下：

（1）氣吹法將一個(gè)輕質(zhì)球體從孔道入口吹入，球體連接尼龍繩，經(jīng)出口出來(lái)后用尼龍繩連接引導(dǎo)鋼絲，將鋼絲穿入孔道內(nèi)。鋼絲應(yīng)用足夠的強(qiáng)度承受預(yù)應(yīng)力筋穿束時(shí)的拉力。

（2）截取足夠長(zhǎng)度的預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)注意保證留有足夠的焊接，截?cái)?，穿束，張拉長(zhǎng)度。吊放至垂直孔道口附近。

（3）使引導(dǎo)鋼絲和預(yù)應(yīng)力筋有效連接后，經(jīng)導(dǎo)向盤引入到孔道內(nèi)。利用卷?yè)P(yáng)機(jī)提升引導(dǎo)鋼絲，并牽拉預(yù)應(yīng)力筋穿過(guò)孔道。

（4）應(yīng)注意穿束過(guò)程中的預(yù)應(yīng)力筋相互纏繞，避免連接用的鋼絲和導(dǎo)向用鋼絲落入孔道。卷?yè)P(yáng)機(jī)速度應(yīng)均勻，一般不宜超過(guò)10m/min。

預(yù)應(yīng)力束對(duì)錨板的穿孔盡量在穿束的同時(shí)完成，以免后安裝錨板錨具更加困難，且容易導(dǎo)致鋼筋束相互纏繞。其它注意事項(xiàng)應(yīng)嚴(yán)格參照施工文件執(zhí)行。

3 預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝

3.1 施工原則

（1）當(dāng)罐體混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉施工。

（2）預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求張拉到位，對(duì)預(yù)應(yīng)力損失較大的，可考慮超張拉3% con。

（3）預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)采用應(yīng)力和伸長(zhǎng)值的雙重控制。垂直向和水平向的張拉力應(yīng)根據(jù)控制應(yīng)力和油泵活塞截面積精確換算相應(yīng)的壓力表值。張拉過(guò)程應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視壓力表走向，當(dāng)指針有異常變化或顫抖時(shí)應(yīng)暫停張拉，查找原因。

對(duì)儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)鋼筋束線形較長(zhǎng)，在初始應(yīng)力低于5%時(shí)鋼筋束不易拉緊，造成實(shí)際伸長(zhǎng)值會(huì)偏大，此時(shí)的控制應(yīng)力仍在正常范圍內(nèi)。此時(shí)，可將伸長(zhǎng)值的測(cè)量起點(diǎn)定在10MPa左右。張拉達(dá)到控制應(yīng)力的95%時(shí)測(cè)量伸長(zhǎng)值，若在+8%～-5%范圍內(nèi)，可認(rèn)為正常并繼續(xù)張拉至100%，如出現(xiàn)伸長(zhǎng)值超限應(yīng)暫停施工，查明原因，調(diào)整后才能繼續(xù)下一步的張拉。

（4）錨具內(nèi)縮值應(yīng)與設(shè)計(jì)值相符，如測(cè)量有不符的，可選擇2根繼續(xù)檢測(cè)，如合格就予以接受。否則應(yīng)更換夾具。

3.2 張拉準(zhǔn)備

（1）張拉前檢查。必須檢查即將張拉的鋼絞線，并明確每股的標(biāo)記。檢查兩端的孔道通暢。

（2）安裝千斤頂。用穿束機(jī)往管道內(nèi)穿入后，應(yīng)立即在鋼絞線兩端安裝相應(yīng)的錨固塊，并施加壓力使之與承壓板緊密連接。安裝夾片，套緊鋼絞線施加壓力使夾片頂緊無(wú)松動(dòng)。最后將鋼絞線套到鋼絞線上。

3.3 張拉

（1）劃分施工區(qū)段。水平向張拉施工按照標(biāo)高劃分區(qū)段，一般從下部逐層向頂部環(huán)梁張拉，頂部環(huán)梁處。環(huán)梁處的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)先張拉，然后從頂部環(huán)梁以下至底部施工口每10m左右劃分為一個(gè)施工段。對(duì)垂直向應(yīng)沿環(huán)向?qū)ΨQ劃分，沿四個(gè)扶壁柱順/逆時(shí)針展開(kāi)。并應(yīng)先張拉外層預(yù)應(yīng)力筋后張拉內(nèi)層。

（2）張拉順序。水平向的鋼筋束應(yīng)以一個(gè)完整環(huán)形為單位成對(duì)的張拉，如圖2a中A1A2和C1C2為一對(duì)，應(yīng)同時(shí)張拉。圖2b中應(yīng)先張拉1→2、3→4。

（3）千斤頂檢查并安裝就緒后，先用等應(yīng)力法升壓值10MPa，消除弧形內(nèi)外側(cè)鋼絞線的長(zhǎng)度差，并使鋼絞線張緊。檢查有無(wú)滑絲松動(dòng)等現(xiàn)象，確定后再開(kāi)始繼續(xù)張拉。

（4）增加步長(zhǎng)為10%的控制應(yīng)力。增壓至控制應(yīng)力的95%左右時(shí)，測(cè)量并記錄伸長(zhǎng)值，然后校核與計(jì)算伸長(zhǎng)值是否相符，確定后張拉至100%，持荷1min。

（5）緩慢減壓至0MPa，關(guān)閉油泵退出千斤頂。檢查有無(wú)松動(dòng)，確定是否需要個(gè)別單根補(bǔ)張拉。

（6）記錄最終伸長(zhǎng)值。

4 總結(jié)

預(yù)應(yīng)力的穿束和張拉是預(yù)應(yīng)力工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是存在較小曲率半徑的區(qū)段易出現(xiàn)穿束困難。張拉過(guò)程的關(guān)鍵是制定合理的張拉順序和準(zhǔn)確的伸長(zhǎng)量計(jì)算和測(cè)量。綜合考慮以上因素，可以提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2010