南水北调穿黄隧洞工程为我国首次采用盾构管片拼装式结构与衬砌预应力结构相结合的新型双层复合衬砌型式,隧洞内衬直径7 m,衬砌厚度45 cm,仅为直径的1 /16,较常规混凝土偏薄,而且要承受单束锚索2 250 kN 的张拉力,预应力偏高。为了解决薄壁混凝土环锚预应力施工中出现的锚具槽裂纹、钢绞线伸长值不足及预埋波纹管堵塞的难题,依托南水北调穿黄隧洞工程,采取理论分析计算、现场张拉试验等方法,探讨并解决了隧洞薄壁混凝土有粘结环锚预应力施工的技术难题,相关研究成果可供类似工程借鉴。
现浇后张法有粘结预应力混凝土结构是预应力混凝土结构的主要结构型式之一。后张法预应力钢筋混凝土衬砌为主动式预应力,国外在20 世纪70 年代已应用于引水隧道中。国内于20 世纪80 年代末至90 年代初在清江隔河岩大型水电站引水隧道工程中亦首例开发并成功应用,其后在天生桥电站引水隧道和小浪底水利枢纽排砂洞中推广应用[3]。后张法预应力钢筋混凝土衬砌的工艺特点是通过张拉预应力筋,在混凝土构件中产生预压应力,张拉完后灌浆,使预应力筋与混凝土可靠粘结,充分发挥材料的强度并使所建立的预压应力有更好的保障。文献[1]和文献[2]从设计角度出发介绍了张拉施工原理及技术要点,对隧洞环锚预应力分布进行了研究。相关文献对预应力的理论分析较多,但对施工中存在的问题涉及较少。穿黄隧洞作为薄壁式预应力混凝土结构和小半径多曲线预应力结构,施工中遇到的问题较典型。本文通过施工实践,对环锚预应力张拉中存在的问题进行系列研究,并找出解决方法,以期为类似工程提供借鉴。