预应力施工作业指导书.docx

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预应力施工作业指导书

目录

一、工程概况……………………………………………………………………………………1

二、主要工程数量………………………………………………………………………………2

三、施工方法及工艺……………………………………………………………………………2

㈠、钢绞线加工……………………………………………………………………………2

㈡、波纹管安装及预应力筋穿束…………………………………………………………3

㈢、预应力张拉施工………………………………………………………………………4

㈣、孔道压浆………………………………………………………………………………7

㈤、封锚……………………………………………………………………………………8

㈥、预应力施工工艺流程…………………………………………………………………8

四、质量通病预防措施…………………………………………………………………………9

附件：

预应力孔道摩阻试验及计算

一、工程概况

深圳市南坪快速路二期主线工程起于沿江高速前海立交，终点接南坪一期塘朗立交，主线全长15.525km。

本段工程为第四合同段，沙河立交工程是南坪快速路与沙河西路的立体交汇处，位于深圳市南山区龙珠、桃源片区西侧。

本段南坪主线西接西丽货场段，东接龙井路、龙珠大道跨线桥，主线为东西走向，跨越沙河西路、大沙河，线位走向紧挨现状广深高速公路，主线长度约为2.09Km。

主线桥由左、右两幅独立的桥梁组成。

左幅桥梁起止里程为Z9+692.610～Z10+256.105，桥长1562.721m；右幅桥梁起止里程为Y8+690.733～Y10+253.736，桥长1559.719m。

桥梁上部结构横向布置为0.5m（防撞栏）+20m（机动车道）（左幅增设一辅助车道）+0.5m（防撞栏）+2.5m（中央分隔带）+0.5m（防撞栏）+16m（机动车道）+0.5m（防撞栏），总宽41.5m，采用等高度预应力钢筋混凝土连续箱梁，断面为单箱三～四室，箱梁底宽10.95～14.95m，两侧翼缘各宽2.225m，梁高1.7m，采用C50混凝土现浇。

帽梁为C50预应力钢筋混凝土结构。

左幅桥梁5Z63～4Z39共有47个帽梁，其中B类帽梁20个：

5Z63～5Z73、4Z4～4Z12，C类帽梁16个：

4Z21、4Z22、4Z31、4Z23～4Z30、，4Z32、4Z35～4Z38；D类帽梁3个：

4Z13～4Z15；E类帽梁2个：

4Z33、4Z34；F类帽梁1个：

4Z16；G类帽梁1个：

4Z20；H类帽梁4个：

5Z74、4Z1～4Z3。

右幅桥梁5Y65～4Y39共有48个帽梁，其中A类帽梁7个：

4Y6～4Y12，B类帽梁11个：

5Y65～5Y75，C类帽梁24个：

4Y13～4Y32、4Y35～4Y38；E类帽梁2个：

4Y33、4Y34；H类帽梁4个：

5Y76、4Y1～4Y3。

左幅桥梁5Z63～4Z39上部结构共有连续梁14联，其桥跨布置形式：

3×30.037m、4×30.037m、4×30.037m、3×40.049m、4×30.037m、3×30.037m、3×30.037m、3×40.049m、3×30.037m、30.031m+40.041m+30.031m、4×30.031m、30.031m+26m+28.132m+31.81m、30m+26.5m+26.5m+32.282m、4×30m。

右幅桥梁5Y65～4Y39上部结构共有连续梁14联，其桥跨布置形式：

29.966m+29.968m+29.971m、29.978m+3×29.969m、4×29.969m、3×39.951m、4×29.963m、3×29.969m、3×29.969m、3×39.959m、4×29.969m、29.969m+39.959m+29.969m、4×29.969m、29.969m+29.969m+28.533m+31.813m、30m+26.5m+26.5m+27.718m，4×30m。

二、主要工程数量

主要工程量表

材料名称

单位

左幅主桥数量

右幅主桥数量

帽梁

连续梁

帽梁

连续梁

Φs15.2mm钢绞线

t

108.3

907.93

77.2

830.21

内径φ85波纹管

m

2862

2444

1671

4177

内径φ90波纹管

m

3175

32655

2937

25112

内径φ100波纹管

m

113

16545

363

17491

OVM15-12锚具

套

542

420

410

720

OVM15-13锚具

套

228

570

132

300

OVM15-14锚具

套

0

0

0

60

OVM15-15锚具

套

440

598

580

420

OVM15-19锚具

套

36

284

112

300

三、施工方法及工艺

㈠、钢绞线加工

预应力钢束采用高强低松驰钢绞线，公称直径Φs15.2mm，抗拉标准强度Fpk=1860MPa，弹性模量1.95×105MPa。

预应力钢绞线下料、编束、安装等遵照《公路桥涵施工技术规范》中的有关规定办理。

钢绞线按试验报告单逐盘对号领料。

钢绞线放直后应抽查其伸直性，每个班次抽查不少于2次。

伸直性检查方法：

取弦长1m的钢绞线，其弦与弧的最大自然矢高不大于25mm。

钢绞线编束前须将钢绞线放置在特制的钢架中进行（可用钢管架制作），以防弹出伤人和钢绞线乱盘。

钢绞线放盘过程中注意检查其外观，如有油污、矢高过大等均应局部剪除，剪除的外观不合格品及有疑问的钢绞线应单独存放，不得混放。

同一编号的钢绞线束可集中下料。

为节约用料，钢绞线下料长度可按每个孔道的实际长度+油顶高度×2+工具锚厚度×2+限位板的有效高度×2+200mm之和下料，其误差为±30mm。

下料后，钢绞线束应理顺，不得交叉扭结。

每隔1～1.5m用18＃铁线捆扎成束。

搬运时，严禁在地上拖拉。

钢绞线下料时，采用切断机或砂轮锯切断，严禁采用电弧切割。

在切断处画线，画线两侧各30mm处用铁丝绑扎，防止散头。

钢绞线束存放及移运时，应保持顺直，不受损伤，不得污染。

存放时，须垫枋木，间距以钢绞线不着地为度；搬运时支点距离不得大于3m，端部悬出长度不得大于1.5m。

钢绞线束应进行编号标识，分别存放。

编号时应在两端系上铁皮小牌，注明编号，以免混杂。

不得使钢绞线经受高温，严禁接触焊接火花或接地电流。

㈡、波纹管安装及预应力筋穿束

1、波纹管安装

连续箱预应力管道制孔采用外径φ85mm、φ90mm和φ100mm的塑料波纹管，在底板及腹板钢筋绑扎完成后进行波纹管安装。

波纹管连接采用配套的连接接头，并用防水胶带包裹严密，预防漏浆。

波纹管道严格按照设计给定的坐标进行安装，保持良好线型，每隔50cm采用#形定位钢筋网进行固定，确保钢束管道位置准确并且稳固，在混凝土浇时不上浮、不变位。

波纹管与普通钢筋位置有抵触时，可适当调整普通钢筋。

所有管道均应设压浆孔，还应在最高点设置排气孔。

施工时派专人对管道进行仔细检查，尤其应检查管道是否被电焊烧伤，出现小孔。

钢筋骨架及波纹管定型后，进行自检，保证波纹管与锚垫板垂直、锚垫板居中于螺旋筋、锚下钢筋网片位置正确，经监理工程师检查并签认后方可进行下一道工序。

预应力管道安装控制偏差

序号

检查项目

允许偏差（mm）

检查方法和频率

1

管道坐标

梁长方向

±30

尺量：

抽查30%，每根检查10个点

梁高方向

±10

2

管道间距

同上

10

尺量：

抽查30%，每根检查5个点

上下层

10

2、预应力钢绞线穿束

按照束号和孔号相对应的方法用人工配合卷扬机牵引进行穿束，为便于穿束，将穿入端包裹成锥体状，以防穿坏波纹管。

待本批张拉的钢绞线全部穿完后，才能进行预应力钢绞线的张拉。

穿束后，应检查预留长度是否符合张拉要求。

㈢、预应力张拉施工

帽梁、连续梁设计为后张法预应力施工，预应力钢绞线束在帽梁体内纵向布置、在连续梁体内纵向布置、在中横梁体内纵向布置。

锚具采用OVM系列锚具；预应力钢束采用高强低松驰钢绞线，公称直径Φs15.2mm，抗拉标准强度Fpk=1860MPa，弹性模量1.95×105MPa，锚下张拉控制应力值σcon=0.72Fpk=1339.2MPa，钢绞线每个张拉端考虑1米的工作长度。

当连续梁梁体混凝土达到设计值95％（试压与梁体同条件养生的试件）且龄期大于7天后方可进行预应力张拉。

张拉时严格按设计程序确定张拉顺序。

采用YCW400千斤顶配ZB4-500高压油泵进行钢束张拉，张拉油表为不低于1.5级精度的防震型压力表，油表表盘直径不小于150mm，表盘最大读数为60Mpa，表盘最小读数为1Mpa。

张拉后，及时注浆，注浆采用真空吸浆工艺。

1、预应力张拉前准备工作

预应力张拉机具设备进场时，必须对张拉千斤顶、高压油泵、压力表进行检验标定。

千斤顶与压力表应配套检验，以确定张拉力与压力表之间的关系曲线，检验应在经主管部门授权的法定技术计量机构定期进行。

并对辅助设备进行检查修理，确保设备使用过程中的完好性能。

锚具也必须按规定进行检查，试验。

使用期间的检验期限应视机具设备的情况确定，当千斤顶使用超过6个月或200次或在使用权过程中出现不正常现象或检修以后应重新校验。

施工加预应力所用的机具设备及仪表应由专人使用和管理，并经常维护。

对预应力材料进行进场检验，钢绞线进场后要取样做拉伸试验，抽查钢绞线的断面尺寸；锚具、夹片进场后要对其外观、硬度进行检验，并检验其锚固效率系数，其值不可小于0.95。

张拉前，在张拉位置搭设工作平台，工作平台应保证能摆放张拉设备和留有足够的作业空间。

2、预应力张拉

混凝土强度达到设计强度的95%以上时方可张拉，预应力钢束采用两端张拉，钢束张拉顺序按横向对称进行张拉，并严格按设计张拉顺序进行，箱梁腹板钢束张拉顺序为从高处束开始向低处束顺序张拉，左右腹板束及顶板束均沿箱梁中心线对称张拉，每个工作面上必须至少保证两台千斤顶同时操作；中横梁钢束按照设计图张拉顺序进行。

锚固端梁体应做成锯齿形，以保证锚垫板与钢束中心垂直，千斤顶张拉力作用线应与预应力束轴线重合一致。

预应力钢束张拉时，初始张拉应力为0.15σcon，钢束张拉采用设计张拉力与伸长值双控，以张拉力控制为主，伸长值误差应控制在±6%范围内。

张拉力、伸长量的计算应考虑钢绞线的实测弹性模量、截面积及预应力管道、锚圈口引起的摩阻损失，如计算值与设计偏差过大，则及时通知设计进行复核修正。

⑴、后张法张拉操作程序为

持荷2分钟

0--→初始应力--→2倍初始应力--→100%σcon（锚固）

张拉初始应力取15％的设计应力控制张拉力，张拉操作时要保持平稳，施加预应力按15％、30％、100％张拉，并按级记录油表读数和伸长量。

张拉至最后一级荷载时持荷2min，计算总伸长量。

①、安装工作锚板，模板与锚垫板注意要尽可能同轴。

②、安装工作夹片。

③、安装限位板，限位板有止口与锚板定位。

④、安装千斤顶，千斤顶前端止口应对准限位板。

⑤、安装工具锚，应与前端张拉端锚具对正，不得使工具锚与张拉端锚具之间的钢绞线扭绞。

工具锚夹片椎孔内表面用前涂退锚灵以便退锚灵活。

⑥、两端同时张拉，张拉缸给油，注意观察，保持联系，张拉至初始应力值σ0时（σ0＝15％σcon）停止张拉，油压稳定后，读取油表读书及对应张拉力，检查锚具，千斤顶的对中情况，发现偏移的调至中心，同时在千斤顶上作0点标距，作为钢绞束伸长值的测量起点。

⑦、上述工作完成后，继续张拉至100％σcon，油压稳定后，分别测量两端钢绞线伸长值，实际伸长值与理论伸长值应控制在±6%以内，否则应停止张拉，查明原因后处理，纠正后再行张拉作业，如经过纠正处理后伸长量相差还是较大，应与设计联系重新核定张拉应力值。

持荷2分钟后打开高压油泵截止阀，张拉油压缓慢降至零，活塞回程，测总回缩量及夹片外露量。

⑧、卸下工具锚、千斤顶、限位板，切除锚外钢绞线，封锚。

⑵、预应力筋理论伸长值和实际伸长值的计算

①、预应力筋理论伸长值的计算

后张法预应力筋理论伸长值及预应力筋平均张拉力的计算公式如下：

△L＝PPL／（APEP）

PP＝P〔1－e-（kx+μθ）〕／（kx+μθ）

式中：

△L----预应力筋理论伸长值，mm

L----预应力筋的长度，mm

PP----预应力筋的平均张拉力，N

AP----预应力筋的截面面积，mm2

EP----预应力筋的弹性模量，N/mm2，

P----预应力筋张拉端的张拉力，N

x----从张拉端至计算截面的孔道长度，m

θ----从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，rad

k----孔道每米局部偏差对磨擦的影响系数，取0.0020

μ----预应力筋与孔道壁的磨擦系数，对塑料波纹管取0.25。

②、实际伸长量的量测及计算

预应力筋张拉前，应先调整到初应力σ0（其值为控制应力σcon的15%），伸长量应从初应力时开始量测。

实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，还应加上初应力时的推算伸长量，对于后张法混凝土结构在张拉过程中产生的弹性压缩量一般可省略。

实际伸长值的量测采用量测千斤顶油缸行程数值的方法。

在初始应力下，量测油缸外露长度，在相应分级的荷载下量测相应油缸外露长度。

预应力筋张拉的实际伸长值△L的计算公式如下：

△L=△L1+△L2

式中：

△L1----从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值，mm

△L2----初应力以下的推算伸长值，mm。

可按照相邻级的伸长值，本桥连续梁初应力σ0为15%σcon，推算伸长值可采用15%张拉到30%的伸长值。

⑵、张拉预应力筋的注意事项

在张拉过程中如发现滑丝断丝立即停止操作，查明原因作好记录。

每束预应力筋断丝或滑丝数量不得超过预应力筋总数的1％，并不得位于结构的同一侧，且每束内断丝不得超过1根。

因处理滑丝、断丝而引起钢绞线束重复张拉时，同一束钢绞线张拉次数不超过3次，在处理滑、断丝时，钢绞线张拉应力不得超过钢绞线抗拉极限强度。

若钢绞线与锚具因滑丝而有明显刻痕时，须更换钢绞线，必需更换夹片。

若滑丝、断丝的数量超过规定时，经监理工程师检查同意后重新换束。

滑丝及断丝在张拉过程中发生时，应立即停止张拉，并将千斤顶与限位板退除在千斤顶与锚板之间安装上特制的退锚处理器，重新张拉，其张拉应缓慢进行。

张拉中注意观察，其退锚张拉应力大于原张拉吨位，但不得大于0.85倍钢绞线抗拉极限强度。

借张拉钢绞线束带出夹片，然后用小钢针（φ5mm高强钢丝端头磨尖制成），从退锚处理器的空口处取出夹片，不让夹片在千斤顶回油时随钢绞线内缩。

取完所有夹片，两端千斤顶回油，拔掉退锚处理器，检查锚板，重新装上新夹片，重新张拉。

当滑丝及断丝发生在张拉完毕锚固后，其处理方法同上。

但退锚的力量应予控制。

一般拔力略大于张拉力量，即可拔出。

两端不能同时进行，为一端增压施拔时，另一端的千斤顶充油保险，待两端均拔完后，方可卸顶，以保安全。

夹片式锚具回缩量不得大于6mm。

张拉过程中，作好伸长量及张拉力记录。

锚固后每端夹片外露量不小于5mm，且不大于10mm。

预应力束张拉完毕后，严禁撞击锚具和钢束。

张拉完毕复查，确认无新的滑、断丝时可进行钢绞线头的切割，割丝处距离夹片外3～4cm切割。

㈣、孔道压浆

1、当预应力筋张拉完毕合格后宜在48小时内进行管道真空辅助压浆。

压浆前应割丝封头。

割丝应以钢绞线伸出锚具外部3～4cm为宜，割丝用砂轮切割机，禁止使用电焊。

封头用P.O42.5水泥和107胶水及水拌和，封头一定要密实，无气孔、无裂纹，可用密封性良好的塑料袋将封头临时包裹养护，并要经常检查封头，以确保压浆的顺利进行。

2、压浆前，须将管道内的杂物及积水清除，同时检查灌浆孔排气孔是否畅通。

灌浆顺序应从下层孔道开始，对于曲线孔道应从最低点压浆孔压入，并且由最高点的排气孔排气和泌水。

3、压浆用水泥强度等级不低于42.5级硅酸盐水泥或普通水泥；水灰比控制在0.3～0.35，且不得大于0.4；泌水性应小于水泥浆体的2%；水泥浆的稠度宜控制在14～18s之间；初凝时间应大于3h，终凝时间应小于24h；抗压强度不小于40Mpa。

压入管道的水泥浆应饱满密实，体积收缩率应小于2％。

水泥浆应掺高效减水剂、阻锈剂。

引气剂掺量由试验确定，严禁掺入氯化物或其它对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。

4、压浆采用真空辅助压浆工艺。

在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽气，使之产生负压，在孔道的另一端用压浆泵进行灌浆，直至充满整条孔道。

水泥浆搅拌采用专用的灰浆搅拌机；压浆泵采用SZ-2型水环式真空泵，灌浆泵采用UBL3型螺杆式灌浆泵。

水泥浆拌和先加入水，再放入水泥，经充分拌和后再加入外加剂，拌和时间不少于2min。

压浆泵应采用连续式；同一管道压浆应连续进行，一次完成。

管道出浆口应装有三通管，确认出浆浓度和进浆浓度一致时，方可封闭保压。

压浆前，管道真空度应确定在-0.06～-0.10Mpa之间。

为保证管道中充满浆体，关闭出浆口后，应保持不小于0.5Mpa的一个稳定期，该稳定期不少于2min。

当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0Mpa。

水泥浆自调制至灌入孔道的连续时间，视气温情况而定，一般不宜超过45分钟。

水泥浆在使用前和压缩过程中应经常搅动。

压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。

压浆完毕，立即清洗设备及输送管，以免水泥浆硬化堵塞孔道。

5、压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。

压浆时，每一工作班应留取不少于3组试块，标准养护28天，检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据。

6、压浆过程中及压浆后48小时内，结构混凝土温度不得低于+5℃，否则应采取保温措施。

当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。

㈤、封锚

孔道压浆完成后，及时进行张拉锚头端封锚混凝土的施工。

对需封锚的锚具，压浆后应先将其周围冲洗干净并对梁端混凝土凿毛，然后设置钢筋网浇筑封锚混凝土。

封锚混凝土强度采用连续梁梁体同标号的混凝土，并注意原结构钢筋的补强。

封端的程序及方法：

清理锚具----梁端混凝土凿毛----绑扎钢筋----安装模板-----湿润接触面------浇注混凝土

㈥、预应力施工工艺流程

预应力施工工艺流程如下图所示

四、质量通病预防措施

通病现象

原因分析

预防措施

1.预应力孔道塌陷、堵塞

振捣时直接振动波纹管

1.振捣时不得直接振动波纹管，以防变形。

2.两根纹管连接必须用波纹套管，两端波纹应拧至相碰为止，再用胶条将外露缝隙封闭。

2.预应力孔道灌浆不通畅

振捣时直接振动波纹管，使波纹管部分堵塞或者波纹管封闭不严实

1.确保灌浆排气孔与预应力筋孔道相通。

2.预应力筋的对焊接点的氧化渣在穿筋前剔凿干净，注意不要操作预应力筋。

3.每次灌浆完毕，必须把所有的设施清洗干净。

灌浆前再次冲洗，以防被杂物堵塞。

4.水泥必须过筛，并防止水泥袋的纸和线等杂物混入水泥浆。

3.滑丝与断丝

1.锚夹片硬度指标不合格，硬度过低，夹不住钢绞线或钢丝；硬度过高则夹伤钢绞线或钢丝，有时因锚夹片齿形和夹角不合理。

2.钢绞线的质量不稳定，硬度指标起伏较大，或外径公差超限，与夹片规格不相匹配。

1.锚夹片的硬度除了检查出厂合格证外，在现场应进行复验，有条件的最好进行逐片复检。

2.钢绞线的直径偏差、椭圆度、硬度指标应纳入检查内容。

如偏差超限，质量不稳定，应考虑更换钢绞线的产品供应单位。

4.张拉钢绞线延伸率偏差过大

1.钢绞线的实际弹性模量与设计采用值相差较大。

2.孔道实际线形与设计线形相差较大，以致实际的预应力摩阻损失与设计计算值有较大差异；或实际孔道摩阻参数与设计取值有较大出入。

3.初应力采用值不合适或超张拉过多。

4.张拉过程中锚具滑丝或钢绞线内有断丝。

5.张拉设备未作标定或表具读数离散性过大。

1.每批钢绞线均应复验，并按实际弹性修正计算延伸值。

2.校正预应力孔道的线形。

3.按照钢绞线的长度和管道摩阻力确定合格的初应力值和超张拉值。

4.检查锚具和钢绞线有无滑丝或断丝。

5.校核测力系统和表具。

附件：

预应力孔道摩阻试验及计算

一、试验过程

2009年6月5日我们对5Z73帽梁预应力钢束N2-1进行了孔道摩阻试验，试验过程如下：

1、在钢束两端装千斤后同时充油，当油表读数为0.15σcon时停止充油，持荷2分钟，再充油，当油表读数为0.15σcon时停止充油；

2、A千斤顶封闭，B千斤顶继续充油，当油表读数为0.2σcon时停止充油，记录两端油表读数；

3、A千斤顶封闭，B千斤顶继续充油，当油表读数为0.4σcon时停止充油，记录两端油表读数；

4、A千斤顶封闭，B千斤顶继续充油，当油表读数为0.6σcon时停止充油，记录两端油表读数；

5、A千斤顶封闭，B千斤顶继续充油，当油表读数为0.8σcon时停止充油，记录两端油表读数；

6、A千斤顶封闭，B千斤顶继续充油，当油表读数为1.0σcon时停止充油，持荷2分钟，记录两端油表读数。

二、试验结果（A千斤顶）

第一次试验结果

应力

20%σcon

40%σcon

60%σcon

80%σcon

100%σcon

计算油表读数（MPa）

7.6

15.0

22.3

29.6

36.9

实际油表读数（MPa）

7.5

11.2

16.9

22.2

28.5

伸长量（mm）

68

83

102

119

138

第二次试验结果

应力

20%σcon

40%σcon

60%σcon

80%σcon

100%σcon

计算油表读数（MPa）

7.6

15.0

22.3

29.6

36.9

实际油表读数（MPa）

7.4

11.2

17.0

22.1

28.3

伸长量（mm）

76

90

107

123

140

第三次试验结果

应力

20%σcon

40%σcon

60%σcon

80%σcon

100%σcon

计算油表读数（MPa）

7.6

15.0

22.3

29.6

36.9

实际油表读数（MPa）

7.4

11.2

17.0

22.0

28.1

伸长量（mm）

78

91

107

123

140

由以上试验结果可以得出100%σcon时的被动端油表的平均读数为

（28.5+28.3+28.1）/3=28.3MPa

三、计算

1、Ө值计算

钢束N2-1：

Ө=Ө1+Ө2+Ө3=0.373+0.323+0.371=1.067

2、μ值计算

摩阻系数μ={-ln（Pa÷Pj）-kx}÷θ（见中国建筑工业出版社93年6月《现代预应力砼施工》）

其中k取0.002，Pa为固定端张拉力的平均值（KN），Pj为张拉端张拉力的平均值（KN）。

θ为转角之和（rad）,x为孔道长度（m）。

根据千斤顶标定报告

Pa=（p-0.33）/0.013=（28.3-0.33）/0.013=2151.5KN，其中p为油表读数

Pj=（p+0.08）/0.0133=（37.3+0.08）/0.0133=2810.5KN

μ={-ln（2151.5÷2810.5）-0.002×11.1}÷1.067=0.23