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预应力技术在大截面矩形顶管施工中的应用
【摘要】预应力技术在顶管施工中的应用所要解决的技术问题是提供一种在工程结构构
件承受外荷载之前,对受拉模块中的钢绞线的预压应力,提高构件的抗弯能力和刚度,推迟裂
缝出现的时间,增加构件的耐久性。同时能够避免管节顶力撤销后相邻管节之间产生松动的
粘结力,避免产生渗漏等现象,导致施工质量问题,给后续施工带来麻烦。本文从施工实践
中总结,对预应力施工过程进行介绍,并对施工过程中产生问题分析处理。对以后类似工程
具有借鉴作用。
【关键词】预应力施工矩形顶管
1.引言
矩形顶管技术是传统顶管法施工技术的延伸,是建设地下人行通道、地跌车站出入口、
地下管线共同沟等的一种暗挖施工方法。矩形通道比圆形通道可更有效的利用空间,减少地
下掘进土方。用于人行、车辆等地下通道不需要再进行地面铺装工序,不仅省时而且降低工
程造价。因此,城市地下通道施工中越来越多的采用矩形顶管技术。
顶管法施工矩形通道对管节间的连接均采用无粘结力自由面连接时,对管节的抗弯能力
和刚度要求会更高一些,在管节顶力撤销后会因相邻管节之间产生松动而出现渗漏水现象,
严重时会导致管节间脱节,影响地下通道正常用。
2.工程概况
江东门人行地下过街通道,主干道长度为95m,采用5m*7m双通道结构形式,间距50cm,
共190m,采用土压平衡矩形顶管施工工艺。主要通道顶板距离江东中路路面平均覆土深度
为5.0m,顶部最大覆土约6.0m。始发井位于江东中路的西侧,接收井位于江东中路的东侧。
本通道用的标准管节尺寸为7000*5000*1500mm,自重为45.5t,共需要96节;特殊管节
尺寸为7000*7560*500mm,自重约为226.85t,共需管节6节。管节混凝土强度未C50,抗
渗等级P8.主要通道设置了3处联络通道。
3.预应力施工
施工工艺图:
施工准备→预留孔道→混凝土养生达到设计要求强度→穿束→安装工作锚环→安装工
作锚夹片→安装限位板→安装千斤顶→安装工具锚→安装工具锚夹片→张拉至控制应力→
持荷2分钟锚固→卸工具夹片和锚具、卸千斤顶→孔道灌浆→封端混凝土
3.1施工准备
1、标准管节及特殊管节预制时预留预应力孔。
2、下料前进行钢绞线的下料长度按下式计算,并通过试用后进行修正:
L=L1+(2L2+2L3+2L4)×2
式中:L—钢绞线下料长度(mm);
L1—管道长度(mm);
L2—锚板厚度;
L3—千斤顶工作长度(油顶高度+限位
板的有效高度);
L4—长度富余量,取100mm。
3.2施工过程
(1)预应力筋穿束
穿束前将锚垫板孔口及喇叭管内的混凝土浆碴清除干净。穿索采用15KN卷扬机进行穿
束作业。将卷扬机钢丝绳套在钢绞线束前端,人工将钢绞线端头抬高并放入管道口内,开动
卷扬机,钢束缓缓进入孔道内,避免钢束扭曲。
(2)安装锚具及夹片
锚具安装前先进行清孔、吹孔,孔内清洁无杂物,并且保持两端头悬出的钢束长度等
长。然后再安装锚杯,锚杯安装在锚板的限位槽内,并用套筒将夹片打紧,锚杯不脱离限
位槽。
(3)千斤顶的定位
采用三角支架或特制的吊装支架配合手拉
葫芦吊装千斤顶,人工定位,千斤顶轴线、锚
杯轴线、传力筒以及预留孔道四轴线同心,张拉
开始后当千斤顶开始受力后将吊千斤顶的吊链
放松,确保千斤顶顶部全部套在锚垫板凹槽内。
(4)预应力张拉
预应力张拉采用两端张拉,并左右对称进行,最大不平衡束不超过1根。预应力张拉采
用双控措施,张拉过程应保持两端的伸长量基本一致。
钢绞线束张拉程序:
预张拉:0→初应力0.1σk(作伸长值标记)→张拉至预张拉设计要求的控制应力(测伸
长值)→回油、锚固(测量总回缩量)。
初张拉:0→预张拉控制应力(作伸长值标记)→张拉至初张拉设计要求的控制应力(测伸
长值)→回油、锚固(测量总回缩量)。
终张拉:0→初张拉控制应力(作伸长值标记)→1.0σk(测伸长值、持荷5min)→回油、
锚固(测量总回缩量、测夹片外露量)。
钢绞线束张拉操作工艺:
张拉前先按照施工规范计算出每束钢绞线锚下总的伸长量和两端工作长度部分的伸长
量,以锚下伸长量和工作长度部分的伸长量之和作为理论伸长量,用理论伸长量来复核实际
伸长量是否满足规范要求。
设锚下伸长量为△L1
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