超长环形结构隧道预应力施工技术

1?超长环形结构预应力施工难点

高能同步辐射光源为特殊的超长环形结构，外圈直径为510?m，内圈直径为372?m，储存环隧道周长为1?381.6?m，后浇带划分的施工区段多，导致预应力环向布置复杂，各段之间搭接要求较高。同时对施工完成后的整体性效果要求高；储存环外环为锯齿 墙，预应力布置按墙段划分，还需兼顾后浇带划分段，布置及搭接施工复杂；墙、板厚均较大，预应力分两层布置，预应力筋的安装、固定和操作难度大。施工过程中成品保护要求高；工作面分布大，分段施工流水作业复杂。同时与其他分项交叉作业，受影响较大。

2?超长环形结构预应力施工对策

施工前根据后浇带及结构布置进行预应力布置设计，采用缝针筋跨后浇带施工的方法，确保整体施工效果；对锯齿墙的预应力布置进行详细深化设计。预应力筋安装和固定过程中严格控制质量，并严格按照深化设计图纸进行预应力筋的定位和安装固定。每个区段内按照一定的安装顺序，在保证质量的同时，加强对已安装预应力筋的保护措施。张拉端和固定端的安装严格按照图纸固定牢固，以确保质量。根据结构整体施工组织设计，制订详细合理的施工进度计划，合理安排材料和人员，保证各段之间衔接有序，提高效率。同时与其他分项施工积极协调，合理穿插，降低相互之间的影响，达到整体效率的最大化。预应力平面布置如图1所示。

图1?预应力平面布置示意

3?预应力施工技术分析

环向底板预应力筋按后浇带分段48段（后浇带分段长度达30?m），预应力筋长度达40?m。由于水平方向预应力筋数量巨大，因此流水段的划分、板普通钢筋与预应力筋的铺设工序关系、预应力张拉端节点安装和预应力张拉时间成为水平预应力筋的技术重点。

3.1?预应力铺设

3.1.1?流水段划分

预应力筋在板中水平环向铺设，后浇带多，铺设难度大。根据预应力筋铺设要求，流水段应按顺序依次施工完成。本工程底板分两区同时流水施工，一区为轴线118所在流水段，向轴线120方向施工；二区为轴线62所在流水段，向轴线64方向施工。

3.1.2?预应力的定位

预应力筋在底板截面上部环向配置，预应力筋距离板顶不大于300?mm。上铁普通钢筋2排，下排钢筋表皮距离板顶约为20+2×20+10=70mm，考虑施工差异和二次结构施工，板顶预应力筋与上铁下排普通钢筋通过铁丝（14号）吊点固定（间距不大于4?m），可满足预应力筋矢高的要求。

3.1.3?预应力筋铺设

普通钢筋与预应力筋的工序关系应是从下到上、从板底到板顶顺序铺设。预应力筋铺设流程如图2 所示。

图2?预应力筋铺设流程

3.1.4?节点安装

预应力张拉端节点的正确安装是保证预应力顺利张拉并达到设计效果的重要环节。如图3所示，预应力筋的张拉端在板顶，通过承压板提前铺设和穴模预埋，张拉之后封锚完毕，所有张拉端均为内藏。

由于预应力筋数量巨大，为便于施工且易于控制预应力的平面位置，预应力应按图4所示位置定位，前后错开布置，错开间距不宜小于500?mm。

3.1.5?模板和后浇带

预应力筋的张拉端在板顶，而且环向铺设，不受板端部模板的影响。但后浇带的做法会对预应力筋的铺设有影响，因此后浇带处理必须在预应力筋铺设完毕后进行。

图3?板顶张拉端示意

（a）                           （b ）

图4?底板预应力张拉端剖面示意

（a）底板张拉端剖面示意；（b）底板张拉端平面示意

3.2?预应力张拉

3.2.1?材料及设备

采用23?t/25?t千斤顶张拉，张拉前必须对千斤顶进行标定，原则上千斤顶标定周期为6个月。锚具采用夹片式锚具，进场应提供质量保证书和出场检验报告，并按规范要求进行复试。

3.2.2?张拉平台

因预应力筋张拉端位于板顶上，张拉操作时工人位于板面作业，所以无需搭设操作平台。

3.2.3?施加预应力的准备工作

施工现场要具备经过批准的张拉程序和现场施工说明书。现场有具备预应力施工知识、懂得正确操作的施工人员并进行施工交底。锚具全部安装正确，且混凝土强度已达到设计要求。施工现场具备可确保全体操作人员和设备安全的必要防护措施。

3.2.4?预应力张拉

（1）张拉是实现预应力、满足设计意图的关键步骤。只有在所有浇筑完成且混凝土强度达到100?%之后，才能张紧板（包括后浇带）。同时在预应力张拉作业中气温不得低于5?℃。

（2）保留力的张紧过程是根据0→105?%Σcon保持载荷2?min→Σcon进行的。Σcon是预应力筋的张力控制力。

（3）预应力的张拉顺序采用批量和相位对称张拉。首先计算批量张拉的预应力损失值，然后使用相同的张拉值逐个复位和弥补。

（4）张拉单个预应力钢筋时，首先施加一点力，按照设计规定放置垫板的位置，最后按照规定进行张拉。张紧后用扳手拧紧螺母，锚固钢筋，测量钢筋的伸长率值并记录。

（5）预拉。将钢丝拉出段长度后，检查每根钢丝的长度是否一致。如果有任何不一致，踩下楔子进行调整，然后拧紧楔子。

（6）张力和顶部压力。预拉调节后，可按规定的张力程序进行张力。在张紧结束时，测量钢丝的伸长率值，并在满足要求后按下锚塞。按压锚塞时必须关闭大缸油路，并使用小缸活塞推动锚塞。

（7）检查。将千斤顶放入没有张紧的末端进行张紧，张紧到控制力后按下锚塞。当两个部分都张紧和压紧时，测量最后滑入锚的钢丝的内部收缩是否符合要求。如果大于指定值，则必须再次张紧，以弥补损失。

（8）断丝和钢丝脱落的数量不能超过组件同一部分钢丝总数的3?%，每捆只能允许1根钢丝。如果上述规定必须重新张紧，此时应将钢丝拉下至原张紧吨位，松开锚塞，将钢钻插入垫板的槽口，锚塞应卡住，然后将大缸回油，拔出锚塞，取出整个锚，检查锚环。

3.3?预应力封锚

（1）材料。封锚时应采用同标号的细石混凝土或水泥砂浆进行封锚。

（2）封堵浇筑。按设计要求进行封堵，同时封堵混凝土应密实无裂缝。

3.4?其他注意事项

（1）预应力混凝土中不得使用任何含有氯化物的外加剂。

（2）本工程预应力筋张拉端及锚固端错开分散布置，避免锚固区应力集中。

（3）土建施工时严禁预应力筋火烫伤及电焊损坏，严禁以预应力筋为支点焊接其他钢筋。

（4）土建施工及后续施工（包括后浇带施工）过程中，严禁各方有损坏预应力筋的行为。若有轻微损坏，应及时用防水塑料胶条修补，其缠绕搭接长度为胶条的1/3宽度。

（5）当铺设预应力筋时与普通钢筋和其他管线在位置上有冲突，应优先保证预应力筋的位置。

（6）混凝土浇筑时，振捣棒应避开预应力筋的位置进行振捣，以保证预应力筋不受损伤，位置不发生变动。

（7）无粘结预应力筋可采用与普通钢筋相同的绑扎方法，利用拉钩钢筋进行绑扎定位，定位应能保证预应力线形，一般间距不宜超过4?m。

（8）当底板预应力筋张拉端碰到重晶石隧道墙体部位重叠时，提前将预应力筋分布于墙体两侧布置。

3.5?质量控制方法和要求

（1）在使用张拉时，张拉力按照所校准的值进

行，以拉伸值进行检验，即使用张拉的应力–变形双重控制。

（2）仔细查看张拉端的状况，不得有任何张拉的现象。

（3）张拉时要按照操作规程进行，控制好给油的速度，给油时间不少于0.5?min。

（4）无粘结筋必须与压力板垂直，否则需用倾斜的衬垫加以调节。

（5）装置的安装应与无粘结的预应力钢筋处于相同轴上，且与承压盘垂直，可使用变角度机构进行拉伸。

（6）在张拉中应防止预应力筋的断裂和滑动，如出现裂缝或滑动应向工程技术人员汇报，由工程师根据实际情况作出相应的处置。后拉预应力的构件不得超出相同部位的3?%，且每个绳索不得多于1根。

（7）拉伸试验结果超出理论值的±6?%时，张拉必须立即中止，并向工程师汇报，以便继续进行 张拉。

3.6?锚固件防护

张拉完成后，用水磨或水力剪刀等将裸露的预应力钢筋切掉，并保证锚杆外露的预应力钢筋不能少于30?mm，对张拉端和周边进行清扫，然后用细碎的水泥砂浆进行封闭。封闭后的钢筋不能暴露。

4?结束语

高能同步辐射光源项目超长环形结构隧道预应力施工为我国少见超长环形预应力工程。相比普通的预应力工程，本工程在技术和质量要求方面难度更大。采取多段后浇带与多段预应力结合成环，最大限度地保障工程在投入使用前抵抗超长环形结构在温差影响下不发生开裂。采用后张法预应力，把施工损耗控制在5％以内，既保障了工程设计要求，又节约了成本，同时也为今后类似工程的施工提供了有益参考。