毛尔盖水电站预应力T形屋面板施工技术

李晓琴，李明，山继红

(中国水利水电第十工程局有限公司一分局，四川都江堰611830)

1 工程概述

毛尔盖水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内的黑水河中游红岩乡至俄石坝河段，是黑水河流域水电规划二库五级开发方案中的第3个梯级电站，该电站为大(2)型引水式单一发电工程;工程主要由砾石土直心墙堆石坝、引水隧洞、调压井、压力管道及地面厂房组成;厂内安装3台混流式发电机组，单机容量140 MW，总装机容量420 MW。地面厂房为单层框架结构，安装间及主机间尺寸为:86.06 m×26.2 m×26.5 m(长×宽×高)，发电机层高程为1 877.9 m，T形板安装高程为1 894.9 m，安装净跨为24.2 m，安装高度为17 m。

2 屋面结构设计方案比选

设计初期比选了三种屋面设计方案:①采用现浇屋面大梁，然后安装预制屋面板。由于厂房跨度大且高，因此屋面大梁的设计断面尺寸过大，其施工的支撑结构必将采用满堂脚手架施工，且与机电安装施工不能同时进行;施工难度加大，造价高且建设工期延长。②采用轻钢屋面结构，施工方便，快速，可以利用桥机进行安装，但抗外部冲击荷载的能力较差，一般适用于小型厂房及无外部冲击荷载的屋面结构。③采用预应力T形屋面板，这种梁板合一的屋面结构预制施工方便，而且该结构能够承受外部荷载;预制和安装施工不影响机电安装，节约投资、缩短建设工期。

毛尔盖水电站厂房后坡有一自然形成的冲沟，虽已进行过治理，但为充分确保厂房的安全，设计考虑了1.2 t的外部冲击荷载。因此，毛尔盖水电站厂房屋面结构经过技术、经济、安全比较后，拟采用这种新型的预应力T形板结构形式。

毛尔盖水电站厂房预应力T形屋面板结构型式见图1。T形板共计58件，单件长度为25.68 m，单件重量为26 t;混凝土强度等级为C45，预应力钢筋56φp5(fptk=1 770 N/mm2)消除预应力钢丝，强度标准值为fptk=1 770 N/mm2，张拉控制应力σcon=0.68 fptk，超张3%。张拉端锚具为柳州欧维姆建筑机械有限公司生产的“OVM”型群锚;当构件强度达到100%设计强度时方可张拉预应力筋。构件制作时不起拱，吊装时将吊点设在距梁端50 cm处。

图1 预应力T形板结构尺寸示意图

3 T形板施工技术控制的关键

(1)T形板为后张法预应力钢筋混凝土结构，对混凝土质量的要求较高。如果实际施工的混凝土达不到设计的强度等级，在设计的张拉应力下就会出现“断板”等现象，进而造成费用的增加、工期的延长，降低屋面板的使用寿命。因此，混凝土施工质量的过程控制是T形板施工技术的关键。

(2)预应力T形板的翼板厚度最薄处为6 cm，浇筑成型后，由于混凝土表面水泥浆的水份蒸发而收缩以及养护不及时等因素，使混凝土表面产生龟裂等现象，对于这种现象如果不加以预防，在张拉应力作用下，裂缝会逐渐增大，甚至在其它因素共同作用下形成贯穿裂缝，从而改变T形板的受力结构。

4 主要施工方法

4.1 T形板施工工艺

做基墩→立定型支架→关模→初校几何尺寸→布筋→校验几何尺寸→混凝土浇筑→养护→张拉→构件吊装。

4.1.1 施工准备

由于T形板为后张法预应力钢筋混凝土结构，构件未进行张拉前不能承受荷载，场地发生不均匀沉降等因素都将有可能导致构件开裂。因此，要保证构件不开裂，制作场地必须平整密实，要求场内无积水、无“弹簧土”。

厂房屋面T形板共计58件，所有构件一次性制作完成，分两次吊装，场地面积约需3 200 m2，预制场地设在距安装间150 m处，从而减少了吊装时的运输距离，且现有场地能满足一次性预制的需要。根据T形板型号以及施工进度要求，选用3套定型支架、异型模板，满足了连续施工要求。P.052.5水泥、钢筋、预应力钢丝、砂石骨料等所有进场材料均满足相关要求。

4.1.2 模板施工

模板施工之前，先进行支墩施工。支墩采用砖砌成240mm×240mm砖墩，纵向墩的间距为1 m，共27个支墩。做墩的具体方法:T形板制作不起拱，先做好纵向几个标准墩，根据其高度分别做好基墩，用墨线拉紧压在两端基墩上，然后根据各标准墩相对的位置高度做好标准墩，将各墩面调整齐平，然后进行立支架关模，将两个配对的支架按构件所须高度位置上好连接板，按模板长度所需的支架数量编好编号，按高度画好标记，要求梁和边柱同时画，将支架正立于支墩上面，并用钢模斜放在支架内稳定，以防倾倒，校直、校平、校正，随后便可以开始关模。先关好端头模板，端头模与转角模相连时，要求先将“U”型扣挂好后再敲紧，随后即可拼连梁底模和其它转角模。在关好端头的同时，用墨线将梁的方向校正校平固定，使之与整个构件中心线重合，并保证整个模板一开始就保持平直，为下一步校模打下基础，然后依次拼装，要求两边同时进行，直至拼完。在关好梁底模和梁一边侧模时即可绑扎梁钢筋，梁钢筋扎好后关一边侧模和翼板模。

最后进行模板校正。首先用专用水平尺端平两端头，按设计要求确定板的高度与宽度，并将支架固定，用墨线紧系在两端梁在支架上标好的标记上标记以支架的上口向下标一标准尺寸，看各支架的标记是否与广线平齐，若齐平则用撬棍撬起或下降并用木楔调平、楔紧，使整个支架标记与广线成一条直线。梁校正后接着校翼板，用同样的方法将广线张紧，固定在两端支架的立柱直线标记上，用撬棍、木楔将支架上的标记调到与广线平齐为止，并将各支架校正楔紧固牢，使两翼板在同一水平面上。校翼板的作用主要是保证构件的高度、宽度和几何尺寸，然后用卡尺卡住两翼板，这样操作整个构件的几何尺寸即符合设计尺寸。

4.1.3 钢筋施工

钢筋施工工艺:钢筋下料(调直)→成形→绑扎或焊接→验收。

对进场的钢材严格把好质量关，每批进场的钢筋必须有出厂合格证明书并按国家规范要求抽样试验合格后方能使用到工程中。钢筋制作及绑扎必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)的要求。

钢筋施工严格按照设计图纸进行下料，并在钢筋场集中加工，由5 t自卸汽车转运至施工现场进行人工现场绑扎，钢筋的间、排距及焊接质量必须符合设计图纸及相关规范的要求，对板面筋的保护层必须严格控制，确保构件的质量。

4.1.4 混凝土浇筑

在模板、钢筋工序完成并经“三检”合格、由监理工程师进行检查验收合格后，即可进行混凝土浇筑。

T形板混凝土标号为C45，混凝土拌制时严格按试验室的配料单进行配料，并在搅拌站集中搅拌、由混凝土罐车运至施工现场，由混凝土罐车的自带溜槽直接将混凝土料铺匀在板面上，及时用振动棒进行振捣，注意不得漏振及过振，特别是板梁端头及整个梁身应充分振捣密实，排除空气。混凝土浇筑完成后收仓面应平整，翼缘可用铁板或砂板拍打提浆再用平滑的铁板进行收光，做到无起伏，大面平整光滑，无明显的铁板印。将翼缘模上挡板上预埋铁件上的混凝土水泥浆刮干净，保证构件的外观质量。

混凝土浇筑完成2～3 h后，应一边转动钢管，一边用自制的绞盘将钢管拔出，并用电筒检查塌孔现象，如遇塌孔，将适当延长拔管时间。混凝土浇筑完成后12 h，待混凝土终凝，表面收水，应立即覆盖薄膜浇水养护不低于14 d，使混凝土表面保持湿润状态，同时防止混凝土受冻。

采用分段拆模法，待混凝土强度达到30%时便可脱模。拆模应轻拿轻放，严禁抛掷。拆除一段，立即做好梁上支墩，并用木楔楔紧受力;同时支撑好两边翼板撑子，要求只起稳定作用且不宜过紧，一般支墩的大小取480 mm×480 mm，最大间距不得大于2.5 m，以确保构件安全;端部支墩的位置一定要留出吊装孔的位置，不能影响吊装穿绳，高度根据现场场地确定。如果气温较低，应适当延长拆模时间。

厂房的跨度较大，T形板自重也大，加之有外部冲击荷载的影响，因此，T形板施工的关键是做好混凝土施工质量的控制，防止产生板面混凝土龟裂、“断板”或降低张拉设计标准等现象，应着重做好以下几方面工作:①严把原材料质量关，严禁将不合格的水泥及含泥量和石粉含量超标的砂石骨料用于拌制层面板混凝土;拌制混凝土时，严格按照试验室经过试验取得其强度满足设计要求的配合比进行配料，不得任意更改;严格控制水灰比，不得因施工原因改变混凝土坍落度;②入仓混凝土必须加强振捣，不得过振、欠振和漏振;③混凝土施工完成后，要及时做好混凝土的保温和养护工作，高标号混凝土水化热较大，保温和养护工作甚为重要;④根据气候的变化情况，适当延长模板的拆模时间。

4.2 预应力张拉

张拉施工工艺流程:预应力钢丝下料→锚固端镦头→穿预应力钢丝→张拉端装锚具→夹片→张拉→孔道灌浆→切割端部预应力筋→封闭端部。

4.2.1 张拉方法及计算数据

T形板内有两束56丝钢丝，在施工中先张拉上束，后张拉下束，并采用双控超张3%的工艺，即利用张拉力和伸长值进行校核。开始张拉时，先将千斤顶在空载的情况下将缸体打出100 mm左右以便排除顶内的空气，同时将配套的限位器先装入钢丝内，并让其紧贴锚具，装上千斤顶，再用相配套的工具锚板及工具夹片装入钢丝内，用专用工具将其敲紧并使夹片之间的距离一致，检查油表与顶编号是否相匹配。开始启动油泵，在送油过程应随时查看工具夹片的钢丝是否滑移，以保证钢丝的应力不受损失。张拉施工过程中，当张拉到10%F实际张拉力时，读取钢丝伸长值的初始读数δ1，张拉至100%F实际张拉力时开始测钢丝伸长值的终读数δ2，确定钢丝的实际伸长值=δ2－δ1，以此来校核预应力筋的伸长值并将实际伸长值与理论伸长值比较。实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为±6%。若伸长值不符合此项要求，则应暂停张拉，找出原因，采取措施直至符合要求再继续张拉。

张拉数据计算:预应力钢丝长度=T形板梁长+850mm;T形板预应力钢丝以设计为准，有关张拉数据如下所示:

(1)张拉控制值Ncon。

1束(上束)筋张拉控制值Ncon1=1 4 4 5.4 2 4 k N。

2束(下束)筋张拉控制值Ncon2=1 3 6 3.1 8 3 k N。

(2)钢筋束的理论伸长值Δ p。

1束(上束)筋的理论伸长值Δ P 1=1 6 7.5 5 m m。

2束(下束)筋的理论伸长值Δ P 2=1 5 8.0 2 m m。

(3)Ncon作用点处混凝土的弹性压缩值Δ c。

1束(上束)筋作用点处混凝土的弹性压缩值Δ C1=8.2 9 m m。

2束(下束)筋作用点处混凝土的弹性压缩值Δ C2=1 1.2 5 m m。

(4)油表读数:

利用《千斤顶校验报告》中的回归方程:P=0.0 3 4 6 F－0.1。

(5)钢筋束实际伸长值的量测、计算及允许误差。

10%Ncon时量得伸长值δ1。

100%Ncon时量得伸长值δ2。

实际伸长值Δ=(δ2－δ1)/0.9－Δc

4.2.2 孔道灌浆

张拉完毕宜尽快灌浆，采用一个不小于100 L的容器，按照水灰比不大于0.45的要求，用电动小型搅浆机将水泥浆调均。用液压灌浆机将水泥浆从锚固端的灌浆孔灌入。灌浆机在开始灌浆前，应先用清水将灌浆机及灌浆管湿润，将一个特制的灌浆嘴上在镦头锚板的孔内扭紧后启动灌浆机，当水泥浆从张拉端的OVM锚具中的缝隙射出水泥浆后即停止灌浆，关掉灌浆机后立即排出灌浆机内的压力，取出灌浆嘴并用干水泥抹在镦头锚板上，防止水泥浆倒流。

灌浆完毕静置1～2 d后，将用于操作张拉的钢丝切割，切割钢丝采用氧割，在割每小组钢丝时，事先用一根小水管一直冲淋着锚具内的夹片，以降低其由于温度过高而膨胀，导致钢丝滑脱。当钢丝切割完毕且冷却后，用细石混凝土封闭镦头锚具及OVM锚具。

4.3 T形板吊装施工

厂房预应力T形板共计58件，单件长度为25.68 m，单件重量为26 t，翼板宽度为1.48 m，T形板高度为1.25 m，安装采用布置在尾水平台上的MQ600B施工门机进行吊装，门机最大起吊重量为30 t，根据门机的机械性能及起重特性技术参数，满足T形板的吊装需要。

根据施工进度的总体安排及机电安装的需要，T形板预制、张拉一次性完成，分两次进行吊装，先吊装安装间及1#机屋面T形板，然后吊装2#机和3#机屋面板。场内采用一台70 t汽车吊将T形板吊至拖车的V型支架上，拖车的V型支架待T形板就位后在两侧加以固定，然后由拖车运输至施工门机的吊装区域内进行吊装，当接近屋面圈梁并略高于圈梁顶高程时，两侧用人工修正对中，控制构件两翼缘在同一水平线上，并在两端翼缘下撑牢支撑，及时对构件端座与托梁埋件施焊，使之与托梁连接稳固，如此逐一进行吊装。

5 结语

预应力T形屋面板在毛尔盖水电站厂房中的成功应用，充分体现了预应力T形板跨度大、结构简单、承受外部荷载大、抗震性能好、造型美观、屋面防水易处理及预制、安装方便等优点，缩短了建设工期，节约了投资;而且通过实施技术和管理措施，防止了板面混凝土较为普遍的龟裂现象的产生，T形板混凝土按设计值张拉完成后无一产生裂缝及“断板”等现象。因此，预应力T形屋面板可广泛应用于跨度大、有外部冲击荷载要求的地面厂房屋面结构中。