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
张拉作业指导书
1、目的
对中铁四局集团第五工程有限公司龙王制梁场后张法预应力砼箱梁预制工程,跨度为23.5m和31.5m箱梁的张拉作业进行控制，使其结果满足设计、施工规范和验标的规定要求。
2、适用范围
适用于中铁四局集团第五工程有限公司龙王制梁场跨度为23.5m和31.5m后张法预应力砼箱梁的张拉作业。
3、职责
物机部负责按要求购进原材料，钢绞线、锚具、夹片等原材料进场时请监理见证取样，委托试验室试验；
试验室负责原材料检验、张拉设备的自检或委外校验及试件强度、弹模的检测，将检验结果及时反馈物机部、工程部、安质部等，并对张拉班下达张拉通知单；
工程部负责发放有效的施工图纸，明确工序流程和控制参数，进行张拉作业交底、旁站，对张拉作业的安全和质量进行监控，并做好相关记录。
质检工程师负责对工序最终产品的检查。
张拉班负责按要求配置人员、设备；负责施工机具、机械设备的运行及检修；负责抽拔管安装及定位、钢束下料、穿束，并按施工图纸及规范要求进行张拉作业，负责自检合格。
4、技术标准
《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》铁科技（2004）120号
《施工图》（中铁四五龙王桥（2008）2322A-Ⅱ、中铁四五龙王桥（2008）2322A-Ⅴ）
《预应力砼用钢绞线》（GB/T5224-2003）
《铁路工程预应力筋夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》（TB/T3193-2008）
5、资源设备
5.1、机械设备
机械设备配置表表5-1
序号
机械名称
型号、规格
单位
数量
1.
穿心式张拉油顶
YCW300B
台
2
2.
穿心式张拉油顶
YDC3000
台
2
3.
精密压力表
0.4级，0～60MPa
块
8
4.
电动油泵
ZB2*2-500
台
4
5.2、人员
预施应力作业的施工人员必须是经过培训且考核合格、富有经验的熟练张拉工人，并且要求其具备较高的质量意识和高度的责任心。
具体劳力组织见表1。
预施应力劳动力配置表表5-2
序号
工种
人数
备注
1
现场指挥员
1
2
张拉人员
4
2人司泵，2人协助
3
量测人员
2
4
技术员
2
5.3、材料
工程部按季度、月度施工计划要求提报材料计划；物机部根据材料计划组织进料，进场的原材料必须附质保单和出厂合格证。
原材料进场后立即通知试验室取样试验。
试验室接到通知后立即组织取样试验工作，对于无质保单和出厂合格证的产品有权拒绝试验，并报总工程师。
5.3.1、锚具
①、同一种类、同种材料和同一生产工艺且连续进场的预应力筋用锚具、夹具和连接器，每1000套为一批，不足1000套也按一批计。
每批抽检一次。
②、每批抽取5%且不少于5套的数量，进行硬度检验；夹片抽查不少于5片，每个试件测三点。
③、锚固效率系数、极限总应变每批抽检一次。
5.3.2、预应力钢绞线
①、同牌号、同规格、同生产工艺、同交货状态的预应力筋每30t为一批，不足30t也按一批计。
每批抽检一次。
②、预应力钢绞线进场后，由物机部通知试验室取样试验，从每批钢绞线中任取3盘，并从每盘所选的钢绞线端部正常部位截取一根试样进行表面质量、直径偏差和力学性能试验。
如每批少于３盘，则逐盘进行检验。
③、钢绞线的外观由张拉班作逐盘检查，其表面不得有裂缝、小刺、机械损伤、氧化铁皮、油迹。
④、钢绞线在运输、贮存过程中应防止锈蚀、污染、避免压弯。
装卸钢绞线时不得从高处抛掷，本项由物机部和张拉班共同负责。
⑤、钢绞线按厂名、规格、级别分批存放于干燥处，工地存放需高于地面20cm，并做好产品标识和检验试验状态标识。
5.4、预应力设备选用及校正
5.4.1、张拉千斤顶额定张拉吨位300t,张拉千斤顶必须经过校正,校正系数不得大于1.05。
校正有效期为一个月且不超过200次张拉作业，拆修更换配件的张拉千斤顶必须重新校正。
5.4.2、压力表选用防震型，表面最大量程60MPa,最小刻度0.5MPa,表盘直径150mm，精度0.4级。
5.4.3、压力表与张拉千斤顶配套使用。
预应力设备建立台帐及卡片并定期检查。
5.4.4、张拉用油使用干净无污染的液压油，液压油中不能掺有其它材料，并注意经常性检查。
5.4.5、施工过程中要保护好油压表，转移油泵时必须将油压表拆卸下来另行携带转送，保存的油压表必须将油路口封堵，防止油压表进灰尘。
6、施工工艺
6.1、制孔
严格按设计要求设置抽拔管定位筋，定位筋必须能防止孔道上浮，确保抽拔管定位准确（距跨中4m范围内抽拔管在任何方向的偏差不得大于4mm，其余部位不得大于6mm）。
必须确保抽拔管圆顺，抽拔管与梁体钢筋碰撞时可适当移动梁体钢筋。
按图纸设计要求制作定位筋，其成型后的定位网与腹板箍筋焊接在一起进行安装，采用专用胎模具下料及焊接。
抽拔管连接必须平顺，每边连接长度不小于15cm，并用胶带密封。
预埋锚垫板垂直于孔道中心线，锚垫板的螺旋钢筋顶紧预埋钢垫板。
孔道成型后对孔道进行检查，发现孔道阻塞或残留物及时处理。
6.2、下料及穿束
6.2.1、钢绞线下料按设计长度加张拉设备长度，并预留锚外不少于100mm的总长度下料。
下料时必须在混凝土地面下料，应确保地面干净整洁，无油污。
搬运时不得在地面拖拉。
6.2.2下料必须使用砂轮机切割。
为防止钢铰线散头，在切割口两侧各30mm处用铁丝绑扎。
6.2.3、钢绞线下料在特制的放盘筐中进行，当日下料的钢绞线必须在当日穿完，防止钢绞线锈蚀。
钢绞线入孔后尽快组织张拉，避免钢绞线在管道内锈蚀。
6.2.4、当钢绞线切割完后按各束相互顺序逐根理顺，并间隔1.5米用铁丝捆扎编束。
同一孔道穿束整束整穿,束头做成锥型，并用塑料包裹。
如果穿索困难必须焊接牵引头时，则焊接影响区（一般是15～30cm左右）需在下料时给予加长,焊接完成后进行切割。
图1铁丝捆扎编束示意图
6.3、预应力筋张拉
6.3.1、张拉前的准备工作
（1）、将锚垫板上的混凝土清理干净，检查锚垫板的注浆孔是否堵塞。
（2）、清除钢绞线上的锈蚀、泥浆，砂砾。
（3）、检查预应力孔道中是否有漏浆粘结预应力筋的现象，如有应予以排除。
（4）、安装工作锚，锚环与锚垫板凹槽对正，并接触紧密。
（5）、在工作锚板每个锥孔内装上工作夹片（夹片的橡胶皮不要取下来），夹片安装后要齐平，并使用专用工具（小钢管）轻敲，但不得重敲把夹片损坏。
夹片安装时使用未被油渍污染的手套。
6.3.2、钢绞线张拉用穿心式千斤顶的定位安装
（1）、在工作锚上套上相应的限位板，根据钢绞线直径大小确定限位尺寸。
（2）、装上张拉千斤顶，使之与高压油泵相连接，千斤顶轴线在没有受力状态需保证与锚具垂直，不得使钢绞线弯折。
（3）、装上可重复使用的工具锚板。
（4）、装上工具夹片。
6.3.3、预应力钢绞线张拉程序
张拉按预张拉、初张拉、终张拉三个阶段进行。
预张拉在混凝土强度达到33.5MPa后进行；初张拉在梁体混凝土强度达到43.5MPa后进行；终张拉在梁体混凝土强度达到53.5MPa及弹性模量达到35.5GPa，且混凝土龄期满足10d时进行。
张拉时的强度、弹模试件以现场同条件养护试件为准。
预应力采用两端同步张拉，左右对称进行，最大不平衡束不超过1束，严格按设计规定的编号及张拉顺序张拉。
由于千斤顶在不使用时，顶内油质可能混有气体，导致油顶不出顶。
要求每工作班作业前空转油泵进行排气，直至油管内无可见气泡。
张拉程序为：
0→20％σk→100％σk（持荷5min，随时补油）→锚固。
钢绞线张拉时分级加载，两端同步进行。
两侧张拉人员使用对讲机进行沟通。
当一端在本级快一些的时候，下一级放慢加载速度，确保两端伸长值不同步率不超过10%。
张拉控制采用应力、应变和时间“三控”，以张拉应力控制为主，以伸长值进行校核，在控制应力下持荷5分钟。
当实际伸长值与理论伸长值差超过6％时，立即停止张拉，等查明原因并采取措施后再进行施工，不可擅自增加张拉力。
各梁型张拉顺序及控制应力见表6-1、表6-2：
23.5m箱梁预应力张拉顺序及控制应力表6-1
阶段
张拉顺序
孔道编号
规格
锚外控制应力（MPa）
二期恒载120~140KN/m
二期恒载140~160KN/m
预张
1
2N7
7-φ15.2
7-φ15.2
930
2
2N2a
7-φ15.2
8-φ15.2
930
3
2N1
8-φ15.2
8-φ15.2
930
初张
4
2N4
7-φ15.2
7-φ15.2
930
5
2N2c
8-φ15.2
8-φ15.2
930
6
2N5
7-φ15.2
7-φ15.2
930
终张
1
2N8
7-φ15.2
7-φ15.2
1342.20
2
2N2c
8-φ15.2
8-φ15.2
1339.20
3
2N6
7-φ15.2
7-φ15.2
1344.54
4
2N3
7-φ15.2
7-φ15.2
1371.57
5
2N2b
7-φ15.2
8-φ15.2
1339.20
6
2N7
7-φ15.2
7-φ15.2
1363.39
7
2N2a
7-φ15.2
8-φ15.2
1339.20
8
2N5
7-φ15.2
7-φ15.2
1371.57
9
2N1
8-φ15.2
8-φ15.2
1339.20
10
2N4
7-φ15.2
7-φ15.2
1344.54
31.5m箱梁预应力张拉顺序及控制应力表6-2
阶段
张拉顺序
孔道编号
规格
锚外控制应力（MPa）
二期恒载120～140KN/m
二期恒载140～160KN/m
预张
1
2N6
9-φ15.2
9-φ15.2
930
2
2N2a
9-φ15.2
9-φ15.2
930
3
2N1b
9-φ15.2
9-φ15.2
930
初张
4
2N2c
9-φ15.2
9-φ15.2
930
5
2N3
9-φ15.2
9-φ15.2
930
6
2N7
9-φ15.2
9-φ15.2
930
7
2N10
9-φ15.2
9-φ15.2
930
8
2N2d
9-φ15.2
12-φ15.2
930
终张
1
2N9
9-φ15.2
9-φ15.2
1372.43
2
2N8
9-φ15.2
9-φ15.2
1342.95
3
2N1a
12-φ15.2
9-φ15.2
1339.20
4
2N2d
9-φ15.2
12-φ15.2
1339.20
5
2N5
9-φ15.2
9-φ15.2
1372.43
6
2N4
9-φ15.2
9-φ15.2
1342.95
7
2N2b
9-φ15.2
12-φ15.2
1339.20
8
2N10
9-φ15.2
9-φ15.2
1342.95
9
2N7
9-φ15.2
9-φ15.2
1372.43
10
2N6
9-φ15.2
9-φ15.2
1342.95
11
2N3
9-φ15.2
9-φ15.2
1372.43
12
2N1b
9-φ15.2
9-φ15.2
1339.20
13
2N2c
9-φ15.2
9-φ15.2
1339.20
14
2N2a
9-φ15.2
9-φ15.2
1339.20
6.3.4、预应力筋理论和实际伸长量的计算
（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＝PP×L／（AP×EP）
（1）
PP＝P×〔1－e-（kx+μθ）〕／（KL+μθ）
（2）
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
X----从张拉端至计算截面孔道长度，m
AP----预应力筋截面面积，mm2
EP----预应力筋的弹性模量，MPa，
P----预应力筋张拉端的张拉力，N
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
μ----预应力筋与孔道壁的磨擦系数。
进行分段计算时，靠近张拉端第一段的终点力即为第二段的起点力，每段的终点力与起点力的关系如下式：
Pz=Pq*e-（KX+μθ）
Pz-分段终点力（的N）
Pq-分段的起点力（的N）
分段计算的基本原则为：
每一直线段分段计算；每一拥有唯一的空间曲线要素的段落分段计算，即各分段内平曲线、竖曲线唯一。
钢绞线工作长度范围内的理论伸长值也需进行计算。
6.3.5、实际伸长量的量测及计算方法
预应力筋张拉前，先调整到初应力σ0，伸长量从初应力时开始量测（测量油缸外露长度）。
实际伸长值除张拉时量测的伸长值外，须加上初应力时的推算伸长量。
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。
实际伸长值为：
100%σk时的油缸外露长度-20%σk时的油缸外露长度+20%σk时的理论伸长值-工具夹片回缩值
张拉施工完成后，用石笔在钢绞线上做标记，观测24小时确定无断丝、滑丝现象出现后，用砂轮切割机切割多余钢绞线，钢绞线割断保留长度3-4cm,严禁采用氧气乙炔火焰或电弧焊烧断钢绞线。
切除外露钢绞线后进行封锚，封锚部位是锚圈与锚垫板接触面的缝隙及夹片与钢绞线之间的间隙，必须堵塞严密。
6.3.6、预应力张拉其它要求
张拉钢绞线之前，对梁体作全面检查，如有缺陷修补完好且达到设计强度。
高压油泵有不正常情况时，立即停止作业并进行检查，严禁在千斤顶工作时，拆卸液压系统的部件和敲打千斤顶。
张拉钢绞线时，必须两边同时给千斤顶主油缸徐徐充油张拉，两端伸长基本保持一致，严禁一端张拉。
张拉时，专人负责及时填写张拉记录。
并将张拉过程中的各种异常情况及处理措施详细记录在张拉记录中。
6.3.7、张拉的特殊异常情况及处理措施
张拉过程中如果发生油缸漏油时需停止张拉。
张拉完毕，卸下千斤顶及工具锚后，要检查工具锚处每根钢铰线的刻痕是否平齐，若不平齐说明有滑丝现象。
当一束内出现多根钢绞线滑丝时，需放松钢绞线束，并重新装新夹片整束补张。
当一束内出现少量滑丝时可通过小顶单张进行弥补。
张拉过程中如果有异常响声时可能发生断丝，应做好施工记录。
当卸下千斤顶及工具锚后外露钢绞线明显被打乱，或同索钢绞线有一两根钢丝长度变短，则说明出现断丝。
每片梁断滑丝总数不得超过钢丝总数的0.5%，且不同束，不同侧。
7、常见问题及处理措施
7.1、锚垫板面与孔道轴线不垂直或锚垫板中心偏离孔道轴线
7.1.1、现象
张拉过程中锚环突然抖动或移动，张拉力下降。
有时会发生锚环与锚垫板不紧贴的现象。
7.1.2、原因分析
锚垫板安装时没有仔细对中，垫板面与预应力索轴线不垂直。
造成钢绞线或钢丝束内力不一，当张拉力增加到一定程度时，力线调整，会使锚环突然发生滑移或抖动，拉力下降。
7.1.3、预防措施
锚垫板安装仔细对中，垫板面应与预应力索的力线垂直。
锚垫板要可靠固定，确保在混凝土浇筑过程中不会移动。
7.1.4、治理方法
另外加工一块楔形钢垫板，楔形垫板的坡度使其板面与预应索的力线垂直。
7.2、锚环下锚垫板处混凝土变形开裂。
7.2.1、现象
预应力张拉后，锚垫板下混凝土变形开裂。
7.2.2、原因分析
通常锚垫板附近钢筋布置很密，浇筑混凝土时，振捣不密实，混凝土疏松或仅有砂浆，以致该处混凝土强度低。
锚垫板下的钢筋布置不够、受压区面积不够、锚环、锚垫板设计厚度不够，受力后变形过大。
7.2.3、预防措施
锚环、锚垫板必须有足够的厚度以保证其刚度。
锚垫板下布置足够的钢筋，以使钢筋混凝土足以承受因张拉预应力索而产生的压应力和主拉应力。
浇筑混凝土时特别注意在锚垫板后混凝土质量，因在该处往往钢筋密集，混凝土的粗骨料不易进入而只有砂浆，会严重影响混凝土的强度。
7.2.4、治理方法
将锚具取下，凿除锚下损坏部分，然后加筋用高强度混凝土修补，将锚垫板加大加厚，使承压面扩大。
7.3、滑丝与断丝
7.3.1、现象
锚夹具在预应力张拉后，夹片“咬不住”钢绞线或钢丝，钢绞线或钢丝滑动，达不到设计张拉值。
张拉钢绞线或钢丝时，夹片将其“咬断”，即齿痕较深，在夹片处断丝。
7.3.2、原因分析
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也可引起滑丝或断丝。
钢绞线或钢丝的质量不稳定，硬度指标起伏较大，或外径公差超限，与夹片规格不相匹配。
7.3.3、防治措施
锚夹片的硬度除了检查出厂合格证外，还必须在现场进行复验。
钢绞线和钢丝的直径偏差、椭圆度、硬度指标纳入检查内容。
如偏差超限，质量不稳定，则必须考虑更换钢绞线或钢丝的产品供应单位。
滑丝断丝若不超过规范允许数量，可不予处理，若整束或大量滑丝和断丝，将锚环取下，经检查并更换钢束重新张拉。
7.4、抽拔管线形与设计偏差较大
7.4.1、现象
最终成型的预应力孔道与设计线形相差较大。
7.4.2、原因分析
浇筑混凝土时，抽拔管没有按规定可靠固定。
抽拔管被踩压、移动、上浮等，造成抽拔管变形。
7.4.3、预防措施
要按设计线形准确放样，并按要求用定位钢筋固定抽拔管的空间位置，再点焊牢固。
浇筑混凝土时注意保护抽拔管，不得踩压，不得将振动棒靠在抽拔管上振捣。
7.5、张拉钢绞线延伸率偏差过大
7.5.1、现象
张拉力达到了设计要求，但钢绞线伸长量与理论计算相差较大。
7.5.2、原因分析
钢绞线的实际弹性模量与设计采用值相差较大。
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也会产生延伸率偏差过大。
初应力采用值不合适或超张拉过多。
张拉过程中锚具滑丝或钢绞线内有断丝。
张拉设备未作标定或表具读数离散性过大。
7.5.3、防治措施
每批钢绞线均要复验，并按实际弹性修正计算伸长值。
校正预应力孔道的线形。
检查锚具和钢绞线有无滑丝或断丝。
校核油顶和油表。
7.6、预应力损失过大
7.6.1、现象
张拉完毕后钢绞线松驰，应力值达不到设计值。
7.6.2、原因分析
锚具滑丝或钢绞线内有断丝。
钢绞线的松驰率超限。
量测表具数值有误，实际张拉值偏小。
锚具下混凝土局部破坏变形过大。
钢绞线与孔道间摩阻力过大。
7.6.3、防治措施
检查钢绞线的实际松驰率，张拉时采取张拉力和引伸量双控制。
事先校正油顶和油表。
锚具滑丝失效，予以更换。
钢绞线断丝率超限，将其锚具、预应力筋更换。
锚具下混凝土破坏，将预应力释放后，用环氧树脂或高强度混凝土补强后重新张拉。
7.6.4、改进钢束孔道施工工艺，使孔道线形符合设计要求。
8、保证措施
8.1质量保证措施
8.1.1、严格按设计图纸和现行施工验收规范组织施工，具体操作严格按批准后的施工方案和预应力施工工法进行。
8.1.2、认真做好自检，互检等检验工作，并及时进行隐蔽工程验收，未经验收不得进行下一道工序的施工。
8.1.3、张拉施工前，认真复核图纸与施工情况，在现场同条件养护的混凝土试块的试压强度达到设计允许的张拉强度后，方可进行张拉。
8.1.4、严格按图纸要求进行施工。
发现问题及时上报总工程师，经核定后继续施工。
8.1.5、严格按照预应力施工工艺进行施工。
张拉前必须对张拉梁的外观作必要的检查，确认混凝土浇捣质量无缺陷方可进行张拉，混凝土缺陷修补工作需在预应力张拉前完成，并保证达到设计强度；
8.1.6、张拉过程中如有异常，应及时通知现场技术人员，查明原因，必要时调整张拉方案，经批准后再进行张拉。
8.2、安全、环保施工措施
8.2.1、严格执行安全操作规程进行施工，施工前要预先进行交底，每区域施工前应对张拉操作人员进行安全教育。
8.2.2、锚具、夹具设专人妥善保管，避免锈蚀、玷污、遭受机械损伤或散失，施工时在终张拉完成后对锚具表面涂聚氨酯防水涂料防锈。
8.2.3、张拉前仔细检查张拉平台的安全性，并在张拉区域设置警戒线、警示标语，禁止非预应力施工人员进入张拉区域。
张拉过程中油顶正前方设置安全挡板，测量伸长值或拆卸工具锚时，操作人员必须站在千斤顶侧面，防止张拉中的意外事故伤及人身安全。
8.2.4、施工操作人员必须配备安全防护用品，进入施工现场，必须戴安全帽，高空作业时操作人员必须系安全带。
8.2.5、从开始张拉至孔道压浆完毕的过程中，不得敲击锚具、钢绞线和碰撞张拉设备。
张拉过程中发现张拉设备运转声音异常，立即停机检查维修。
8.2.6、油压泵上的安全阀调至最大工作油压下能自动打开的状态。
油压表安装必须紧密满扣，油泵与千斤顶之间采用的高压油管连同油路的各部接头均须完整紧密，油路畅通，在最大工作油压下保持5min以上不得漏油。
若有损坏及时修理更换。
8.2.7、特殊情况下，在更换夹具时，两端都装上千斤顶，采取其它措施放松预应力筋时，仔细做好施工现场的安全防护工作。
8.2.8、张拉设备使用前，对高压油泵、千斤顶进行空载试运行，无异常情况方可正式使用。
8.2.9、电器设备由专人管理，电闸箱符合安全技术要求，电源线在使用前进行测试，不得违章作业，作业完毕后必须将总电源切断，所有电器设备必须遮盖，所有施工人员严格遵守施工现场的用电制度。
8.2.10、切割钢绞线时应注意防止砂轮片破碎伤人，操作人员需带防护眼镜。
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