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建筑工程无粘结预应力加筋技术的应用

发表时间：2020/12/25 来源：《基层建设》2020年第24期作者：黄志成

[导读] 摘要：近年来，我国在此方面技术的日趋提高，先进的材料、器具层出不断，预应力锚索和土体抗滑桩在滑坡治理中得到普遍应用。

        身份证号码：37131119850119xxxx 山东临沂 276000
        摘要：近年来，我国在此方面技术的日趋提高，先进的材料、器具层出不断，预应力锚索和土体抗滑桩在滑坡治理中得到普遍应用。
        关键词：建筑工程；预应力；加筋；技术应用；
        1.无粘结预应力加筋技术在整治滑坡中的应用
        近几年，滑坡整治的工程中不断应用了无粘结预应力加筋技术，为了保证抗滑的效果，一些新型的抗滑结构应用而生[1]。最常见的有抗滑桩和预应力锚索，这两种结构将主动约束与被动约束相结合，充分发挥了挡体与预应力筋的支撑能力，能够对坚硬土、半岩石土、岩石类土、松散土产生很好的防滑作用，而且较高的机械化程度高保证了施工的效率。近年来，我国在此方面技术的日趋提高，先进的材料、器具层出不断，预应力锚索和土体抗滑桩在滑坡治理中得到普遍应用。2003年春，广西省南宁至坛洛的某段高速公路，经暴雨冲刷，边坡产生了变形，导致边坡发生滑动，坡面的结构也发生了变化，表面被破坏，出现了较多裂缝。进行治理时，运用了抗滑桩与预应力锚索技术，在稳定层固定桩身，在预应力锚索的作用下，抗滑桩主动约束与被动约束相结合，极大的减小了桩身截面尺寸和配筋量[2]。无粘结预应力加筋技术在整治滑坡方面，经济效益和处理效果更加明显，是未来滑坡挡壁整治的一种趋势。
        2.无粘结预应力加筋技术在土工格栅工程中的应用
        将无粘结预应力技术运用到土工格栅工程之中，所建成的工程结构牢固、抗拉、有柔性，增加了土体的稳定程度，且施工成本较低，经济效益显著。目前该技术已得到社会的认可并在各大土工格栅工程中使用。上填筑路堤时，路基一旦失稳，产生的后果将不堪设想。填土具有巨大的荷载作用，地基易产生不同程度的沉降，路面结构很容易受到破坏，行车安全无法保证。针对此问题，采用无粘结预应力土工格栅加筋技术可以有效维持地基表面约束状况，有效预防地基失稳，增加边坡的稳定性，从而提高地基的承载力。塑料的土工格栅以其优越的性能，正在普遍使用。它有单向、双向土工两种，具有耐腐蚀、质量轻、均匀稳定、变形模量大、摩擦系数大等优点，它通过预留管道，所以与土体之间的接触比例很高，发挥加筋作用后，格栅结构发挥作用，能防止格栅上部填料下陷，减小坝体发生裂缝的可能性，以此保证土体的安全性[3]。目前，该技术对增强土坡稳定性的效果已经非常显著，已经被应用到各大土工格栅工程之中，将来会有更好的发展前景。
        3.无粘结预应力加筋技术在排沙洞中的应用
        排沙洞工程是修建河坝的关键，关系到堤坝泄洪的性能。现代的排沙洞使用了环向后张拉无粘结预应力环锚，不仅使排沙洞整体结构得到加固，同时环锚对原生的裂缝起到了收拢固定作用，使混凝土达到更高的防渗效果。小浪底水利枢纽工程的排沙洞工程，采用了后张法，有效避免了钢筋在受拉时混凝土产生裂缝，将钢绞线、锚具深埋于混凝土之中，进而与外界隔开，这样不仅可以使其发挥作用时更加安全可靠，而且可以减少周围复杂环境对它们的锈蚀[4]。锚固区内，将润滑油注入管子产生润滑保护作用，使防腐的保护性能更好。小浪底使用了无粘结预应力技术，减少了内压力，使用的衬砌较薄，从而开挖工程量大大降低，对洞群及山体的稳定性都有利，环向后张拉无粘结预应力环锚技术在小浪底排沙洞工程中的成功应用，必将会得到推广。
        4.无粘结预应力加筋技术在桥梁中的应用
        桥梁设计施工的过程中，结构要求极其精密，每一个微小的误差都关系到桥梁的安全性能。所以，在无粘结预应力加筋技术刚发展的时候，便在桥梁工程中得到了应用。

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        桥梁建设时，张拉力由无粘结预应力锚固传递，与有粘结不同，施工前不需要预留各种拉筋，且在施工时工序简单，施工速度较高。此外拉筋与管道摩擦力小，适用于各种大跨度桥梁结构的施工，为大型桥梁工程的稳定性和承载力提高奠定了基础。使用无粘结预应力加筋技术对研究桥梁优化配筋，设计对预应力的抵消模式提供了方便，解决了钢绞线位置的控制、预应力筋张拉、穿索、下料、施工的控制等一系列复杂的工艺问题。其中，大部分桥梁建设使用了无粘结加筋技术，目前，桥梁工程的主要支撑力由无粘结预应力技术提供[5]。在未来的大型桥梁施工工程之中，无粘结预应力技术必将成为最重要的工艺。
        5无粘结预应力筋施工工艺分析研究
        后张法预应力混凝土中，预应力筋分为“有黏结”预应力筋与“无黏结”预应力筋两种。凡是预应力筋张拉后，通过灌浆或其他措施使预应力筋与混凝土产生黏结力，在使用荷载作用下，构件的预应力筋与混凝土不发生纵向相对滑动的，称为“有黏结”预应力筋。反之凡是预应力筋张拉后，永久地允许预应力筋与其周围的混凝土产生纵向相对滑动的，称做“无黏结预应力筋”。无黏结预应力混凝土的施工方法是：在预应力筋的表面刷涂料并包塑料管后，如同普通钢筋一样先铺设在安装好的模板内，然后浇筑混凝土，待混凝土达到设计要求强度后，进行预应力筋张拉锚固。这种预应力工艺的优点是不需要预留孔道和灌浆，施工简单，张拉时摩擦阻力小，预应力筋易弯成曲线形状，适用于曲线配筋的结构。无黏结预应力混凝土结构的混凝土强度等级，对于板不应低于C30，对于梁及其他构件不宜低于C40，无黏结预应力筋涂料层应采用防腐油脂，其性能应符合下列要求：①在－20℃～＋70℃范围内，不流淌，不裂缝变脆，并有一定韧性；②使用期内，化学稳定性好；③对周围材料（如混凝土、钢材和外包材料）无侵蚀作用；④不透水、不吸湿、防水性好；⑤防腐性能好；⑥润滑性能好，摩阻力小。
        6无黏结预应力筋的制作技术。无黏结预应力筋是由7根Ф5碳素钢丝组成的钢丝束或用7根碳素钢丝扭结而成的钢绞线，通过专门设备以防腐油脂作涂料层，由聚乙烯塑料作护套而构成的一种新型无黏结预应力筋。无黏结预应力筋外包层材料，应采用聚乙烯或聚丙烯，严禁使用聚氯乙烯，其性能应符合以下要求：①在－20℃～＋70℃范围内，低温不脆化，高温化学稳定性好；②必须具有足够的韧性、抗破损性；③对周围材料（如混凝土、钢材）无侵蚀作用；④防水性好。钢丝束、钢绞线涂料层及包裹层的制作工艺为：并束→涂油→包塑→冷却→牵引→收盘，单根无黏结预应力筋的涂料层防腐油脂应完全填充预应力筋与外包层之间的环形空间，塑料外包层宜采用塑料注塑机注塑成形。成束无黏结筋可用防腐沥青或防腐油脂作涂料层。当使用防腐沥青时，应用密缠塑料带作外包层，塑料带各圈之间的搭接宽度不小于带宽的1/2，缠绕层数不应少于4层。黏结预应力筋的铺设要求：①无黏结预应力筋的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；②端部的预埋锚垫板应垂直于预应力筋；③内埋式、固定式端垫板不应重叠，锚具与垫板应夹紧；④无黏结预应力筋成束布置时应能保证混凝土密实并能裹住预应力筋；⑤无黏结预应力筋的护套应完整，局部破损处应采用防水胶带缠绕紧密。
        无粘结预应力加筋技术的优势已经不断地被人们所知，此项技术被广泛的应用于滑坡挡壁、土工格栅、道路路堤、排沙洞、圆形水池、挡土墙、涵闸上游挡墙、桥梁等工程领域。从作用机理上来讲，该技术是一种主动约束与被动约束相结合的工程增强技术，其作用机理借鉴了预应力锚杆技术，一方面提高了挡板对填料的侧向约束，减少了工程的竖向变形；另一方面，张拉后的无粘结预应力加筋材料对其上的填料可以产生向上的支承作用，并在挡板的共同作用下使填料处于三向受压状态，使挡板-填料-加筋材料形成整体受力体系。因此，该体系具有更高的承载能力及抵抗变形的能力，被广泛应用在各大工程领域。由此可见，无粘结预应力加筋技术具有广阔的发展前景，市场容量巨大。
        参考文献：
        [1]周俊华，梅业清，何晓刚.预应力锚索在滑坡治理中的应用[j].中国水运，2007，5，53
        [2]陈钊，周子龙.南宁至坛洛高速公路K17+100滑坡体雨水入渗研究[j].西部探矿工程，2005，12，278