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【摘要】圆形构筑物无粘结预应力混凝土技术，已是比较的成熟技术，一般圆形预应力均采用扶壁肋、承压板等锚固点，影响美观。而采用环锚式无粘结预应力应用于圆形构筑物的情况比较少见。
【关键词】环锚、无粘、预应力
1.工程概况
本工程为4个直径44米的圆形池体结构,施工的结果表明：采用环锚式无粘结预应力混凝土技术施工的圆形构筑物工序少、工艺先进、施工速度快、工程质量容易控制、池壁美观大方，经济效益也很明显。本工程采用内嵌式首尾相连张拉法。
2.工程特点
2.1 环锚(又称中间锚具、游动锚)应用，环锚是集张拉端与固定端于一体的特殊锚具。
2.2 节省原材料，与普通预应力混凝土技术相比，池壁混凝土厚度可大大减少，可节省混凝土和钢筋的用量。
2.3 预应力筋张拉只能采用变角张拉。且一次张拉过程中三台千斤顶必须同时工作，协调难度较大。
2.4 池体底板与池壁采用杯口连接，池壁为薄壁预应力混凝土结构，施工工艺先进。技术含量高，能够缩短工期，质量容易保证，并且能产生明显的经济效益。
3. 适用范围
本施工工法，适用于各种近些年来,被广泛应用在涵洞、隧道、圆形水池,污水处理厂的卵形消化池等工程采用环锚式无粘结预应力混凝土的结构。
4. 工艺原理
環锚式无粘结预应力混凝土是指配有无粘结预应力筋，靠环形锚具自我约束传力的一种预应力混凝土。一般的无粘结预应力施工为一端固定，一端张拉。而环锚式其原理不同，环锚(又称中间锚具、游动锚)应用，环锚是集张拉端与固定端于一体的特殊锚具。其施工过程是：先将预应力筋铺设在模板中，待浇筑混凝土达到规定强度后，进行张拉锚固。用于圆形构筑物池壁的无粘结预应力混凝土施工工艺，就是在绑扎构筑物池壁或筒身钢筋的同时，将预应力筋按设计要求逐环固定在模板内，然后浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，利用无粘结预应力筋与混凝土不粘连，可滑动的特点，在中间三个张拉槽内同时进行张拉，再利用工作锚具将钢绞线抽出使其钢绞线自我收缩，从而达到对圆形构筑物产生预压应力的效果。
5.工艺流程及操作要点
该工法的工艺流程如下：施工准备→绑扎圆形构筑物池壁非预应力钢筋→焊接固定无粘结预应力筋位置的架立筋→铺设绑扎无粘结预应力钢筋→预留锚具槽的位置→隐蔽验收→安设两侧模板→浇筑混凝土→混凝土养护龄期→安装环锚夹具，张拉设备→三组（每组两根）首尾相连的预应力筋同时张拉→锚固封堵。
5.1 无粘结预应力筋下料。钢绞线的下料长度，应计算确定，综合考虑其曲率、张拉伸长值及混凝上压缩变形等因素，并应根据不同的张拉方法和锚固形式，适当增加预留长度50-100mm。
5.2 无粘结预应力筋的铺设和固定。无粘结预应力筋的竖向及水平方向的位置应按设计要求进行绑扎和固定，其垂直高度可用特制的定位支架来控制主筋位置的准确性。铺设钢绞线时，应从下部开始，每一固定点都要用22 铅丝绑牢。无粘结预应力筋的位置应保持平顺，其安装偏差应符合标准要求。
5.3 锚具槽位置的预留，采用聚苯乙稀泡沫板置于锚具槽位置固定好。
5.5 张拉
本工程预应力筋均需采用变角张拉，根据实际情况所采用的变角角度为30°。工作锚采用OVMl5-2型锚具。正式张拉之前，通过试张拉，了解到变角垫块摩阻损失较小(变角角度为25。时，摩阻损失仅为2.34％)；孔道摩阻损失比规范规定的小1倍左右；实际伸长值均超过理论值的110％(为理论值的115％左右)；单根张拉建立的有效预应力可满足设计要求。从而确定了张拉控制应力σcon＝0.726fptk＝1350N／mm2，摩擦系数μ取0．10，采用单根两端张拉的方法进行张拉。
OVM的HM15-2T环形锚具施工构造图锚具详图
张拉顺序为：环向筋从下往上隔圈(即J1、J3、J5、…J11)张拉→环向筋从上往下隔圈(即J12、J10、…J2)张拉。
每组筋均采用三个张拉槽同时张拉的方式，然后在一端装上变角垫块，用手提式千斤顶(YCN-23型)逐组进行同时张拉，张拉时需要做好统一协调工作，避免出现张拉时间不统一造成各段应力不一的现象。由同时在另一端派专人查看每根筋夹片的跟进顺序，并用色笔在池壁上做好记号，对于张拉力不足的采用用千斤顶逐根进行补足张拉。张拉加载分级为0.2σcon→0.5σcon→0.7σcon→1.0σcon →1.03σcon。在张拉过程中，测读0.2σcon一1.0σcon之间的伸长值，并按正比例关系推算出实际伸长值(0一1.0σcon之间的值)。
整个工程预应力张拉实际伸长值为理论伸长值的96％一109％，均在允许范围内，未发生断丝等异常现象。在张拉过程中，进行了张拉力抽样检测、有效预应力和预应力损失测定、混凝土应力应变测定等3项测试，测试结果表明，张拉力控制准确，建立的有效预应力乃至建立在池体混凝土上的预压应力满足设计要求。
预应力筋张拉后，在距锚具300mm处将外露预应力筋切除，清理锚具及外露预应力筋上的油漆和张拉孔杂物，然后在张拉孔口焊2ф12短钢筋、支模，最后用C45微膨胀混凝土填实。
6.材料与设备
6.1 原材料的选用，除应符合GB5024《钢筋混凝上施工验收规范》中的要求外，还应符合下列要求：
1）预应力筋采用带有专用防腐涂层和外包层的无粘结预应力钢绞线，钢绞线选用标准强度ftpk=1860mPa，弹性模量E=1.95×105mPa，延伸率≥3.5%，公称直径d=15.2mm，其质量要求应符合《无粘结预应力钢绞线》JG161和《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JG3007的规定。
2）预应力钢筋进厂时，每一合同批号应附有质量证明书，每盘应挂标牌，在标牌上应注明供应方预应力筋品种、强度级别、规格、执行标准号、净重、检验日期等。
3）对进场预应力筋，应按照现行国家标准的规定，抽取试件，进行物理力学性能检验，其质量要符合有关标准规定。
6.2 锚具选用OVM的HM15-2T环形锚具、夹具和连接器的性能应满足现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T1430）和《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85—2002的规定。尤其要求静载锚固性能及疲劳锚固性能必须满足上述规范（规程）的要求。锚具：锚具、夹具和连接器进厂应具备检验合格证书，出厂检验报告、出厂证明文件等，进厂后应根据上述的规范和标准要求进行外观、硬度检验和静载锚固性能试验等，上述检验全部合格后方可用于本工程中。
1）锚具：锚具、夹具和连接器进厂应具备检验合格证书，出厂检验报告、出厂证明文件等，进厂后应根据上述的规范和标准要求进行外观、硬度检验和静载锚固性能试验等，上述检验全部合格后方可用于本工程中。
2）预应力钢筋的张拉机具设备和仪表必须经校验合格之后方可进厂，并定期维修，张拉设备应配套标定并配套使用。
7.质量控制
7.1 对钢绞线的检验及要求。
（1）进场检查，对进场的预应力钢绞线，应按照GB／T5224-1995 标准规定。检验其力学性能。按JG3 和JG3007-93 标准规定检查预应力筋外包层材料和内灌油脂的质量。
（2）铺设检查，检查预应力筋的下料长度和其摆放位置的准确性和牢固程度。铺设完后的两端头外露长度为＋50mm。
7.2 对混凝土的质量要求及检查。检查混凝土同条件试块的抗压强度，确认其达到设计要求后，方可进行张拉。检查端头锚具承压板与混凝土表面的平整度，其平整度应不大于3mm。
7.3 对锚夹具的质量检查。锚夹具的检验应按《预应力筋用锚具。夹具和连接器应用技术规程》GB／Tl4370-93 执行。
7.4 静载锚固性能试验。对经过检验合格的锚具，取出6套，组装成3个预应力组装件，进行静载锚固性能试验，应满足《无粘结预应力混凝土结构技术规程》中第2.3.1 条要求。检查结果如有l 组试件不符合要求，则应再取双倍数量的锚具重做试验，试验后如果仍有1个不符合要求，则判该批锚具不合格。
7.5 对张拉设备的检验。选用YCN-23型前置内卡式拉伸机和与之配套的油泵。技术参数：分别为工作压力50MPa，额定压力230kN，工作行程170mm，重量24kg。张拉设备的检验期限，正常使用不宜超过半年，对新购置的张拉设备和使用过程中发生异常情况的，要及时进行配套检验，并应有校验报告，要求压力表的精度不宜低于1.5 级。
8.安全措施
8.1 张拉时，每一台拉伸机处应有3 人操作，分别为：操作拉伸机1人，测量记录1人，操作油泵1人；一个水池张拉时所需人员为：每个张拉槽端3人，指挥1人，电工1人，安全员1人。
8.2 安全措施。
1）为防止张拉时预应力筋发生断裂和油管崩裂伤人现象，操作现场周围10 米范围内不应有闲杂人员，以防不测。
2）搭设操作平台应稳固，应能承受设备及操作人员的重量。
3）所选用的电缆线应完好元损，如有破损应及时用防水绝缘胶带缠裹严密，以防漏电伤人。
4）张拉时，拉伸机应与承压板垂直，高压油管不能出现死弯现象。
9.环保措施
9.1 建立現场环境管理制度，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规，机械废油排放必须符合国家规范要求。
9.2 严格控制钢绞线等材料的消耗量。
9.3 防止施工噪音污染
在施工现场遵照《中华人民共和国施工场界噪音限值》（GB12523-90）要求指定如下降噪措施：切割机、张拉机具白天时噪音限值为60分贝，夜间时为40分贝。
9.4 废弃物管理措施
施工现场设立专人负责施工下脚料及废弃物的回收工作，做到不散撒，不混放，不滞留施工操作面，及时清理，临时堆放及时回收。
【结语】
1、原材节约。以四个直径44m的二沉池为例，与普通砼池壁、电热张拉施工方法相比较，除了池壁混凝上应具备的钢筋混凝土外，还要对主筋再包裹一层混凝上，仅此部分钢筋混凝上就可节约179200元左右，即每立方米池壁混凝土可节约250元。还可节约脚手架费用10元/m2。与常规扶壁肋预应力比较，环锚预应力节约混凝土12立方米、预应力钢筋288米、普通锚具144套。
2、工具节约。以此工法施工圆形水池免除电热张拉法所用的机械设备和喷射混凝上的机具。
3、不受气候影响。采用先张法或电张法施工的混凝土水池、油池等构筑物，在进入冬季后，便不宜室外施工，而用该技术施工，则不受气候的影响。冬期施工中，仅在锚端封堵时，局部采取防冻保温措施，费用很少。
注：文章内所涉及的公式和图表请用PDF格式打开
【关键词】环锚、无粘、预应力
1.工程概况
本工程为4个直径44米的圆形池体结构,施工的结果表明：采用环锚式无粘结预应力混凝土技术施工的圆形构筑物工序少、工艺先进、施工速度快、工程质量容易控制、池壁美观大方，经济效益也很明显。本工程采用内嵌式首尾相连张拉法。
2.工程特点
2.1 环锚(又称中间锚具、游动锚)应用，环锚是集张拉端与固定端于一体的特殊锚具。
2.2 节省原材料，与普通预应力混凝土技术相比，池壁混凝土厚度可大大减少，可节省混凝土和钢筋的用量。
2.3 预应力筋张拉只能采用变角张拉。且一次张拉过程中三台千斤顶必须同时工作，协调难度较大。
2.4 池体底板与池壁采用杯口连接，池壁为薄壁预应力混凝土结构，施工工艺先进。技术含量高，能够缩短工期，质量容易保证，并且能产生明显的经济效益。
3. 适用范围
本施工工法，适用于各种近些年来,被广泛应用在涵洞、隧道、圆形水池,污水处理厂的卵形消化池等工程采用环锚式无粘结预应力混凝土的结构。
4. 工艺原理
環锚式无粘结预应力混凝土是指配有无粘结预应力筋，靠环形锚具自我约束传力的一种预应力混凝土。一般的无粘结预应力施工为一端固定，一端张拉。而环锚式其原理不同，环锚(又称中间锚具、游动锚)应用，环锚是集张拉端与固定端于一体的特殊锚具。其施工过程是：先将预应力筋铺设在模板中，待浇筑混凝土达到规定强度后，进行张拉锚固。用于圆形构筑物池壁的无粘结预应力混凝土施工工艺，就是在绑扎构筑物池壁或筒身钢筋的同时，将预应力筋按设计要求逐环固定在模板内，然后浇筑混凝土。待混凝土达到设计强度后，利用无粘结预应力筋与混凝土不粘连，可滑动的特点，在中间三个张拉槽内同时进行张拉，再利用工作锚具将钢绞线抽出使其钢绞线自我收缩，从而达到对圆形构筑物产生预压应力的效果。
5.工艺流程及操作要点
该工法的工艺流程如下：施工准备→绑扎圆形构筑物池壁非预应力钢筋→焊接固定无粘结预应力筋位置的架立筋→铺设绑扎无粘结预应力钢筋→预留锚具槽的位置→隐蔽验收→安设两侧模板→浇筑混凝土→混凝土养护龄期→安装环锚夹具，张拉设备→三组（每组两根）首尾相连的预应力筋同时张拉→锚固封堵。
5.1 无粘结预应力筋下料。钢绞线的下料长度，应计算确定，综合考虑其曲率、张拉伸长值及混凝上压缩变形等因素，并应根据不同的张拉方法和锚固形式，适当增加预留长度50-100mm。
5.2 无粘结预应力筋的铺设和固定。无粘结预应力筋的竖向及水平方向的位置应按设计要求进行绑扎和固定，其垂直高度可用特制的定位支架来控制主筋位置的准确性。铺设钢绞线时，应从下部开始，每一固定点都要用22 铅丝绑牢。无粘结预应力筋的位置应保持平顺，其安装偏差应符合标准要求。
5.3 锚具槽位置的预留，采用聚苯乙稀泡沫板置于锚具槽位置固定好。
5.5 张拉
本工程预应力筋均需采用变角张拉，根据实际情况所采用的变角角度为30°。工作锚采用OVMl5-2型锚具。正式张拉之前，通过试张拉，了解到变角垫块摩阻损失较小(变角角度为25。时，摩阻损失仅为2.34％)；孔道摩阻损失比规范规定的小1倍左右；实际伸长值均超过理论值的110％(为理论值的115％左右)；单根张拉建立的有效预应力可满足设计要求。从而确定了张拉控制应力σcon＝0.726fptk＝1350N／mm2，摩擦系数μ取0．10，采用单根两端张拉的方法进行张拉。
OVM的HM15-2T环形锚具施工构造图锚具详图
张拉顺序为：环向筋从下往上隔圈(即J1、J3、J5、…J11)张拉→环向筋从上往下隔圈(即J12、J10、…J2)张拉。
每组筋均采用三个张拉槽同时张拉的方式，然后在一端装上变角垫块，用手提式千斤顶(YCN-23型)逐组进行同时张拉，张拉时需要做好统一协调工作，避免出现张拉时间不统一造成各段应力不一的现象。由同时在另一端派专人查看每根筋夹片的跟进顺序，并用色笔在池壁上做好记号，对于张拉力不足的采用用千斤顶逐根进行补足张拉。张拉加载分级为0.2σcon→0.5σcon→0.7σcon→1.0σcon →1.03σcon。在张拉过程中，测读0.2σcon一1.0σcon之间的伸长值，并按正比例关系推算出实际伸长值(0一1.0σcon之间的值)。
整个工程预应力张拉实际伸长值为理论伸长值的96％一109％，均在允许范围内，未发生断丝等异常现象。在张拉过程中，进行了张拉力抽样检测、有效预应力和预应力损失测定、混凝土应力应变测定等3项测试，测试结果表明，张拉力控制准确，建立的有效预应力乃至建立在池体混凝土上的预压应力满足设计要求。
预应力筋张拉后，在距锚具300mm处将外露预应力筋切除，清理锚具及外露预应力筋上的油漆和张拉孔杂物，然后在张拉孔口焊2ф12短钢筋、支模，最后用C45微膨胀混凝土填实。
6.材料与设备
6.1 原材料的选用，除应符合GB5024《钢筋混凝上施工验收规范》中的要求外，还应符合下列要求：
1）预应力筋采用带有专用防腐涂层和外包层的无粘结预应力钢绞线，钢绞线选用标准强度ftpk=1860mPa，弹性模量E=1.95×105mPa，延伸率≥3.5%，公称直径d=15.2mm，其质量要求应符合《无粘结预应力钢绞线》JG161和《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JG3007的规定。
2）预应力钢筋进厂时，每一合同批号应附有质量证明书，每盘应挂标牌，在标牌上应注明供应方预应力筋品种、强度级别、规格、执行标准号、净重、检验日期等。
3）对进场预应力筋，应按照现行国家标准的规定，抽取试件，进行物理力学性能检验，其质量要符合有关标准规定。
6.2 锚具选用OVM的HM15-2T环形锚具、夹具和连接器的性能应满足现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T1430）和《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85—2002的规定。尤其要求静载锚固性能及疲劳锚固性能必须满足上述规范（规程）的要求。锚具：锚具、夹具和连接器进厂应具备检验合格证书，出厂检验报告、出厂证明文件等，进厂后应根据上述的规范和标准要求进行外观、硬度检验和静载锚固性能试验等，上述检验全部合格后方可用于本工程中。
1）锚具：锚具、夹具和连接器进厂应具备检验合格证书，出厂检验报告、出厂证明文件等，进厂后应根据上述的规范和标准要求进行外观、硬度检验和静载锚固性能试验等，上述检验全部合格后方可用于本工程中。
2）预应力钢筋的张拉机具设备和仪表必须经校验合格之后方可进厂，并定期维修，张拉设备应配套标定并配套使用。
7.质量控制
7.1 对钢绞线的检验及要求。
（1）进场检查，对进场的预应力钢绞线，应按照GB／T5224-1995 标准规定。检验其力学性能。按JG3 和JG3007-93 标准规定检查预应力筋外包层材料和内灌油脂的质量。
（2）铺设检查，检查预应力筋的下料长度和其摆放位置的准确性和牢固程度。铺设完后的两端头外露长度为＋50mm。
7.2 对混凝土的质量要求及检查。检查混凝土同条件试块的抗压强度，确认其达到设计要求后，方可进行张拉。检查端头锚具承压板与混凝土表面的平整度，其平整度应不大于3mm。
7.3 对锚夹具的质量检查。锚夹具的检验应按《预应力筋用锚具。夹具和连接器应用技术规程》GB／Tl4370-93 执行。
7.4 静载锚固性能试验。对经过检验合格的锚具，取出6套，组装成3个预应力组装件，进行静载锚固性能试验，应满足《无粘结预应力混凝土结构技术规程》中第2.3.1 条要求。检查结果如有l 组试件不符合要求，则应再取双倍数量的锚具重做试验，试验后如果仍有1个不符合要求，则判该批锚具不合格。
7.5 对张拉设备的检验。选用YCN-23型前置内卡式拉伸机和与之配套的油泵。技术参数：分别为工作压力50MPa，额定压力230kN，工作行程170mm，重量24kg。张拉设备的检验期限，正常使用不宜超过半年，对新购置的张拉设备和使用过程中发生异常情况的，要及时进行配套检验，并应有校验报告，要求压力表的精度不宜低于1.5 级。
8.安全措施
8.1 张拉时，每一台拉伸机处应有3 人操作，分别为：操作拉伸机1人，测量记录1人，操作油泵1人；一个水池张拉时所需人员为：每个张拉槽端3人，指挥1人，电工1人，安全员1人。
8.2 安全措施。
1）为防止张拉时预应力筋发生断裂和油管崩裂伤人现象，操作现场周围10 米范围内不应有闲杂人员，以防不测。
2）搭设操作平台应稳固，应能承受设备及操作人员的重量。
3）所选用的电缆线应完好元损，如有破损应及时用防水绝缘胶带缠裹严密，以防漏电伤人。
4）张拉时，拉伸机应与承压板垂直，高压油管不能出现死弯现象。
9.环保措施
9.1 建立現场环境管理制度，严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规，机械废油排放必须符合国家规范要求。
9.2 严格控制钢绞线等材料的消耗量。
9.3 防止施工噪音污染
在施工现场遵照《中华人民共和国施工场界噪音限值》（GB12523-90）要求指定如下降噪措施：切割机、张拉机具白天时噪音限值为60分贝，夜间时为40分贝。
9.4 废弃物管理措施
施工现场设立专人负责施工下脚料及废弃物的回收工作，做到不散撒，不混放，不滞留施工操作面，及时清理，临时堆放及时回收。
【结语】
1、原材节约。以四个直径44m的二沉池为例，与普通砼池壁、电热张拉施工方法相比较，除了池壁混凝上应具备的钢筋混凝土外，还要对主筋再包裹一层混凝上，仅此部分钢筋混凝上就可节约179200元左右，即每立方米池壁混凝土可节约250元。还可节约脚手架费用10元/m2。与常规扶壁肋预应力比较，环锚预应力节约混凝土12立方米、预应力钢筋288米、普通锚具144套。
2、工具节约。以此工法施工圆形水池免除电热张拉法所用的机械设备和喷射混凝上的机具。
3、不受气候影响。采用先张法或电张法施工的混凝土水池、油池等构筑物，在进入冬季后，便不宜室外施工，而用该技术施工，则不受气候的影响。冬期施工中，仅在锚端封堵时，局部采取防冻保温措施，费用很少。
注：文章内所涉及的公式和图表请用PDF格式打开