【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑施工，具体涉及一种高内压输水隧洞预应力内衬结构及钢绞线张拉方法。
技术介绍
1、预应力内衬是输水隧洞内水压的主要承载结构，对于高内压的输水隧洞，预应力内衬是一种较好的选择。
2、由于预应力内衬需要施加预应力，锚具槽的布置、钢绞线的布设及张拉方法会对预应力内衬结构产生较大影响，不合理的布置布设方案会导致预应力内衬在张拉完毕后，各处受力不均，出现应力集中导致结构发生损伤，不合理的张拉方案会使预应力内衬张拉过程中在张拉区与未张拉区产生过大的应力差，从而导致结构发生损伤。因此，需要一种合理的锚具槽布置及钢绞线布设与张拉方法来保障预应力内衬结构在张拉过程及后续运营过程中的质量。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种合理的高内压输水隧洞预应力内衬结构及钢绞线张拉方法以保障预应力内衬在张拉过程中及后续运营过程中的质量，通过设置内外两层张拉端，将内层钢绞线从锚固端开始环绕两圈进入内层张拉端，将外层钢绞线从锚固端起始沿外层圆周环绕两圈后进入外层张拉端，并采用特定的张拉方法有效地解决了预应力内衬张拉及运营过程中的结构损伤的技术问题，进而提高了预应力内衬结构的可靠性。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、高内压输水隧洞预应力内衬结构，预应力内衬断面形状为圆形，其中钢绞线采用双层双圈形式布设，环锚锚板锚固端和张拉端均设置多个锚孔，内层钢绞线从锚固端起始沿内层圆周环绕两圈后进入内层张拉端，外层钢绞线从锚
4、锚具槽采用高韧性纤维混凝土预制免拆模板成型；锚具槽的形状为内大外小、口窄底宽的倒置漏斗形，锚具槽的张拉端与底面呈直角布置，锚具槽的锚固端与底面呈直角布置，且预制免拆除模板的内侧为毛面模板成型，外侧面上设置有键槽。
5、锚具槽通过锚具槽支架设置在预应力内衬内壁上，并采用限位卡槽定位，锚具槽支架包括衬砌内侧环筋、衬砌外侧环筋、第一支腿钢筋、第二支腿钢筋、第三支腿钢筋、第四支腿钢筋和第五支腿钢筋，第一支腿钢筋、第二支腿钢筋、第三支腿钢筋和第五支腿钢筋均与限位卡槽焊接，支架定位后，将第四支腿钢筋与衬砌外层钢筋网焊接，同时第四支腿钢筋与第一支腿钢筋或第二支腿钢筋的对应部位紧靠焊接；焊接过程中对钢绞线进行防护，避免pe套管被破坏。
6、锚具槽内的钢绞线上做标记，保证张拉端与固定端钢绞线搭接长度不小于1200mm，并用角磨机将钢绞线从标记处切断，打磨钢绞线的端部；对锚具进行清理和检测，在锚板上锚孔内壁和夹片的外表面上涂抹退锚灵，并在每一根钢绞线上安装防腐连接套管。
7、上述高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，包括如下步骤：
8、步骤一：钢绞线的安装；
9、步骤二：锚具槽定位及安装；
10、步骤三：钢绞线张拉前的准备；
11、步骤四：钢绞线的张拉设置；
12、步骤五：预应力顶拱脱空处理措施。
13、步骤一中钢绞线安装时，先安装外圈钢绞线，后安装内圈钢绞线，外圈和内圈钢绞线在安装时，与工作面上设定的控制标志必须相对应，检验无误后，用铅丝将安装的钢绞线绑紧在托架上，并保证钢绞线所在平面与隧洞中心线垂直；
14、安装时，严禁在钢绞线周围进行有损包层的各种不利作业，避免套管在安装过程中出现刻痕、压纹或破裂；
15、安装过程中，钢绞线通过夹片固定在锚具锥形孔内，并控制钢绞线安装位置的误差，沿钢绞线圆周方向平均设置八个点，隧洞圆心与所设点距离与设计半径的允许误差值为±10mm，以控制钢绞线环向布设的圆滑度；每圈钢绞线桩号与设计桩号的允许误差值为±10mm，以控制钢绞线轴向布设的准确度。
16、锚具槽的具体安装步骤为：
17、(1)校核锚具槽盒与支撑钢筋安装是否稳固；
18、(2)放置锚索定位模板；
19、(3)分层安装锚索；
20、(4)安装外模边板、端板；
21、(5)安装边板连接杆；
22、(6)安装外模弧形顶模。
23、步骤三包括：设定并校核钢绞线安装控制标志，在外层钢筋架设后，根据钢绞线布设、埋置安装标志，同时安装较为灵活、方便的吊装装置。
24、步骤四的具体张拉过程包括如下子步骤：
25、(1)先从右侧端部3号锚具槽开始，沿水流方向依次张拉奇数位锚具槽，直至最后一个奇数位锚具槽，张拉力度从0％到50％σcon，而后从最后一个奇数位锚具槽返回至右侧端部1号锚具槽；
26、(2)从2号锚具槽开始，沿水流方向依次张拉偶数位锚具槽，直至最后一个偶数位锚具槽，张拉力度从0％到103％σcon；
27、(3)从最后一个奇数位锚具槽开始，逆水流方向张拉奇数位锚具槽，直至1号锚具槽，张拉力度从50％到103％σcon，完成全部钢绞线的张拉。
28、钢绞线张拉完成后，需要检测拱顶避免脱空现象，若存在脱空现象，即刻使用预留的注浆孔对盾构衬砌和预应力内衬间的空隙进行水泥注浆。
29、采用上述技术方案，本专利技术在工作使用时，通过设置内外两层张拉端，将内层钢绞线从锚固端开始环绕两圈进入内层张拉端，将外层钢绞线从锚固端起始沿外层圆周环绕两圈后进入外层张拉端。并采用特定的张拉方法，先从右侧端部3号锚具槽开始，沿水流方向依次张拉奇数位锚具槽，直至最后一个奇数位锚具槽，而后从最后一个奇数位锚具槽返回至右侧端部1号锚具槽；然后从2号锚具槽开始，沿水流方向依次张拉偶数位锚具槽，直至最后一个偶数位锚具槽，从最后一个奇数位锚具槽开始，逆水流方向张拉奇数位锚具槽，直至1号锚具槽，完成全部钢绞线的张拉。有效地解决了现有预应力内衬张拉及运营过程中的结构损伤问题，提高了预应力内衬结构的可靠性。
30、综上所述，本专利技术结构合理可靠，通过设置内外两层张拉端和锚固端和特定的张拉方法，避免了预应力内衬结构张拉过程中的损伤问题，提高预应力结构的可靠性。
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1.高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：预应力内衬断面形状为圆形，其中钢绞线采用双层双圈形式布设，环锚锚板锚固端和张拉端均设置多个锚孔，内层钢绞线从锚固端起始沿内层圆周环绕两圈后进入内层张拉端，外层钢绞线从锚固端起始沿外层圆周环绕两圈后进入外层张拉端，钢绞线的锚固端与张拉端的包角为2×360°，在预应力内衬内壁设置有若干45°交替布置的锚具槽。
2.根据权利要求1所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：锚具槽采用高韧性纤维混凝土预制免拆模板成型；锚具槽的形状为内大外小、口窄底宽的倒置漏斗形，锚具槽的张拉端与底面呈直角布置，锚具槽的锚固端与底面呈直角布置，且预制免拆除模板的内侧为毛面模板成型，外侧面上设置有键槽。
3.根据权利要求2所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：锚具槽通过锚具槽支架设置在预应力内衬内壁上，并采用限位卡槽定位，锚具槽支架包括衬砌内侧环筋、衬砌外侧环筋、第一支腿钢筋、第二支腿钢筋、第三支腿钢筋、第四支腿钢筋和第五支腿钢筋，第一支腿钢筋、第二支腿钢筋、第三支腿钢筋和第五支腿钢筋均与限位卡槽焊接，支架定位后，将第四支腿
4.根据权利要求3所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：锚具槽内的钢绞线上做标记，保证张拉端与固定端钢绞线搭接长度不小于1200mm，并用角磨机将钢绞线从标记处切断，打磨钢绞线的端部；对锚具进行清理和检测，在锚板上锚孔内壁和夹片的外表面上涂抹退锚灵，并在每一根钢绞线上安装防腐连接套管。
5.如权利要求1-4任一所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，其特征在于：包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，其特征在于：步骤一中钢绞线安装时，先安装外圈钢绞线，后安装内圈钢绞线，外圈和内圈钢绞线在安装时，与工作面上设定的控制标志必须相对应，检验无误后，用铅丝将安装的钢绞线绑紧在托架上，并保证钢绞线所在平面与隧洞中心线垂直；
7.根据权利要求5所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，其特征在于：锚具槽的具体安装步骤为：
8.根据权利要求5所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，其特征在于：步骤三包括：设定并校核钢绞线安装控制标志，在外层钢筋架设后，根据钢绞线布设、埋置安装标志，同时安装较为灵活、方便的吊装装置。
9.根据权利要求6所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，其特征在于：步骤三具体张拉过程包括如下子步骤：
10.根据权利要求7所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构的钢绞线张拉方法，其特征在于：钢绞线张拉完成后，需要检测拱顶避免脱空现象，若存在脱空现象，即刻使用预留的注浆孔对盾构衬砌和预应力内衬间的空隙进行水泥注浆。
...【技术特征摘要】
1.高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：预应力内衬断面形状为圆形，其中钢绞线采用双层双圈形式布设，环锚锚板锚固端和张拉端均设置多个锚孔，内层钢绞线从锚固端起始沿内层圆周环绕两圈后进入内层张拉端，外层钢绞线从锚固端起始沿外层圆周环绕两圈后进入外层张拉端，钢绞线的锚固端与张拉端的包角为2×360°，在预应力内衬内壁设置有若干45°交替布置的锚具槽。
2.根据权利要求1所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：锚具槽采用高韧性纤维混凝土预制免拆模板成型；锚具槽的形状为内大外小、口窄底宽的倒置漏斗形，锚具槽的张拉端与底面呈直角布置，锚具槽的锚固端与底面呈直角布置，且预制免拆除模板的内侧为毛面模板成型，外侧面上设置有键槽。
3.根据权利要求2所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：锚具槽通过锚具槽支架设置在预应力内衬内壁上，并采用限位卡槽定位，锚具槽支架包括衬砌内侧环筋、衬砌外侧环筋、第一支腿钢筋、第二支腿钢筋、第三支腿钢筋、第四支腿钢筋和第五支腿钢筋，第一支腿钢筋、第二支腿钢筋、第三支腿钢筋和第五支腿钢筋均与限位卡槽焊接，支架定位后，将第四支腿钢筋与衬砌外层钢筋网焊接，同时第四支腿钢筋与第一支腿钢筋或第二支腿钢筋的对应部位紧靠焊接；焊接过程中对钢绞线进行防护，避免pe套管被破坏。
4.根据权利要求3所述的高内压输水隧洞预应力内衬结构，其特征在于：锚具槽内的钢绞线上做标记，保证张拉端与固定端钢绞线搭接长度不小于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈震，张愚卿，杨增强，陈福正，李晓克，陈贡联，刘世明，王慧，党钧陶，赵顺波，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：
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