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摘要：结合工程实际，介绍了无粘结预应力技术在圆形水池中的应用情况及发展前景。
关键词：无粘结；预应力；固形水泥
1 圆形水池应用预应力技术的回顾
分段张拉无粘结预应力技术在圆形水池中的应用在我国是从20 世纪90 年代初开始的，此前，我国圆形水处理池大多采用预制壁板拼装结构，对特殊高大的圆形水处理池，则采用现浇结构。随着我国预应力技术和张拉工艺迅速发展，特别是近10 年来无粘结预应力成套技术，包括无粘结预应力筋的制作和所用锚具、张拉设备的完善、配套以及后张拉工艺的日趋成熟，无粘结预应力技术在圆形水池中得到較快的推广和应用。20 世纪80 年代开始，全国各地更多地兴建城市给水厂和城市污水处理厂，规模越来越大，水处理构筑物的容量亦日趋增大。由于在水压作用下环向轴拉力很大，普通钢筋混凝土池壁，既使壁厚很厚，也难以避免混凝土产生开裂。因此在大型圆形水处理池设计中采用预应力技术已势在必行。
20 世纪80 年代后期，无粘结预应力技术日趋成熟，无粘结预应力筋的制作已经形成流水线生产，其规模和质量均达到较高水平；预应力锚具厂、设备厂家也研制出一批适合我国无粘结预应力筋（包括无粘结钢丝束和无粘结钢绞线）的锚具和张拉设备；有关部门制定了无粘结预应力结构设计和施工规程，使无粘结预应力技术开始在圆形钢筋混凝土筒仓、水处理池等结构中得到推广应用。
2010 年首先在山东省泰安市污水处理厂内径为18m、直壁高12m、容量为3000m3 的污泥消化池中采用了无粘结预应力分段张拉技术，成为国内首例无粘结预应力钢筋混凝土污泥消化池。通过泰安污水处理厂2 座无粘结预应力污泥消化池的设计、施工和应力实测的实践，探讨和摸索出一些无粘结预应力技术在圆形水处理池中应用的经验，后又于2010～ 2012年期间在江苏省南京市江心洲污水处理厂、河北省石家庄市桥西污水处理厂、山东省青岛市海泊河污水处理厂分别设计了内径为24m、2 6m 和28m 的无粘结预应力钢筋混凝土污泥消化池共13 座，均成功建成并投入安全运行。2003-2007 年期间，在沈阳、乌鲁木齐、包头、青岛、大连、烟台、三亚、海口、杭州、漳州、枣庄、淄博等城市污水处理厂中先后建起圆形沉淀池、曝气池和污泥消化池，直径18～ 60m，共约50座无粘结预应力圆形水处理池，加上全国各地正在施工建造的无粘结预应力圆形水处理池已近100 座。
2 技术特点
十几年来，近百座无粘结圆形水处理池的设计、施工和运行，证明了无粘结预应力技术在圆形水处理池中有着广泛的应用前景。
（1）采用无粘结预应力技术，可不受预应力吨位的限制，随着圆形水处理池直径的增大、高度增高、容量的增大，水池的环向轴拉力大大增加，要求环向预加应力的强度也相应增大，采用无粘结钢绞线束可获得较高的抗拉强度，预应力筋由多根钢绞线组成，每束可达数百千牛甚至上千千牛的预加力，解决了采用连续配筋时受到预加力强度限制的难题。因此一般直径大、水位高、环拉力大的大容量圆形水处理池，采用无粘结预应力技术是首选方案。
（2）采用无粘结预应力技术，由于其摩擦损失较有粘结预应力筋要小得多，获得的预应力有效值要比有粘结预应力筋大30%～ 40%。从节材节能角度来看，无粘结预应力技术比有粘结预应力要优越些
（3）无粘结预应力技术施工比较简便。无粘结预应力分段张拉技术，对于无粘结筋这种钢材，可和非预应力钢筋一样放置在模板内，只需按标高与非预应力钢筋绑扎在一起，控制好每圈的水平位置，绑扎牢固。为了防止浇灌混凝土时错位、碰坏或破皮，在锚固肋处，张拉端要留出足够的长度。为了减少摩擦损失，采用两端同时张拉。张拉时无粘结预应力筋可自由滑动，简化了留孔、灌浆等一系列繁重而又不易保证质量的隐蔽工程，仅在张拉完毕，测定其张拉力和伸长值，合格了即可锚固钢绞线，最后用砼封堵张拉端，缩短了施工工期。
（4）有粘结预应力技术是通过灌浆后，预应力钢材和孔道产生的粘结力与周围混凝土产生的摩擦力来施加预应力。而无粘结预应力技术是通过锚具来施加预加应力，无粘结预应力筋在池壁内可作自由滑动，利用这种自由滑动的特性进行张拉锚固，借助两端锚具达到对池壁产生预加应力的效果。由此可见，对于锚具的质量，特别是锚环和夹片的材质以及加工质量均要求很高，不允许锚环开裂、夹片脆裂以及夹片夹断钢绞线，否则会造成工程质量事故和安全事故。同样对锚垫板也不允许开裂或压坏，否则因锚垫板变形而造成预应力钢绞线的松弛、变形或滑脱，影响施加的预应力值，也会造成质量事故。
（5）无粘结预应力钢绞线一般安放在钢筋混凝土池壁中，保护层比较厚，在5cm 以上，可不受外界空气介质的影响，因而其耐久性好，增加了结构的可靠度和安全性，不象连续配筋中的钢丝常常因保护不好而受到腐蚀。近几年，有的工程将无粘结预应力筋布置在圆形池壁外侧，称为无粘结筋体外张拉工艺。张拉完毕后必须对无粘结筋采取保护措施，现在一般是在池壁上用喷浆机喷涂高标号水泥砂浆来保护无粘结筋，喷涂厚度要求达到40～ 50mm，喷涂的高标号水泥砂浆要进行养护，以防止开裂。如果将无粘结筋用砼圈梁包裹起来，其保护效果更好，但在壁板上需预留钢筋和支模，增加绑钢筋、打砼等工序，比较麻烦。
（6）无粘结筋的综合造价随着无粘结钢绞线价格的下调和施工张拉费用下降，每吨无粘结筋的实际造价已绛至10000 元左右（包括无粘结筋材料费、锚具和张拉等各种施工费），相对而言，采用无粘结预应力分段张拉技术比有粘结预应力张拉技术工艺，总造价可节省30%。
（7）为了确保无粘结预应力筋的可靠性，采用无粘结钢绞线比无粘结钢丝束要好，对张拉和锚具的选择均安全、可靠。当圆形水处理池水位高（一般> 20m），直径大（> 26m），宜采用低松弛（1860 级）无粘结钢绞线。可使每根无粘结预应力筋的间距增大，便于无粘结筋的布置、张拉和锚固。同时，低松弛高强度钢绞线也有利于抗震，因此对地震区受动水压力作用下的圆形池壁更为合适。
3 应用前景和建议
在全国各地已建成并投入使用的50 余座无粘结预应力圆形水处理池中，目前尚没有发现一座出现问题，绝大部分无粘结预应力圆形水处理池均是一次闭水、闭气合格和交付使用。经过调查，用无粘结预应力钢绞线配筋的圆形水处理池，池壁无一例出现裂缝，在常年满水的情况下，池壁尚存在有一些剩余应力，池壁始终在压应力作用下工作，这对于混凝土材料是很适宜的。由于张拉端均用混凝土封堵锚具，也未出现锚具腐蚀现象，对少数采用体外张拉的无粘结筋水池，经检查也无一例出现任何不良情况。因此，可以认为无粘结预应力技术在圆形水处理池中的应用是成功的，具有广泛的推广应用价值和前景。
4总结：
为了推广应用无粘结预应力技术，建议：
（1）有关设计院要尽快加强无粘结预应力技术的推广，争取在较短时间内熟悉、掌握无粘结预应力技术的设计方法、计算理论，熟悉规范规程以及构造要求等。
（2）施工队伍要实现专业化，有条件的施工企业要成立专业队伍，以保证预应力施工的质量。预应力施工的从业人员必须先培训，后上岗，持证上岗，熟悉施工规程。张拉机具、设备施工前要进行检查标定，合格后方可使用。
（3）按国家要求，开展预应力工程监理工作，监督施工单位确保工程质量，使预应力施工走上健康发展的道路。
关键词：无粘结；预应力；固形水泥
1 圆形水池应用预应力技术的回顾
分段张拉无粘结预应力技术在圆形水池中的应用在我国是从20 世纪90 年代初开始的，此前，我国圆形水处理池大多采用预制壁板拼装结构，对特殊高大的圆形水处理池，则采用现浇结构。随着我国预应力技术和张拉工艺迅速发展，特别是近10 年来无粘结预应力成套技术，包括无粘结预应力筋的制作和所用锚具、张拉设备的完善、配套以及后张拉工艺的日趋成熟，无粘结预应力技术在圆形水池中得到較快的推广和应用。20 世纪80 年代开始，全国各地更多地兴建城市给水厂和城市污水处理厂，规模越来越大，水处理构筑物的容量亦日趋增大。由于在水压作用下环向轴拉力很大，普通钢筋混凝土池壁，既使壁厚很厚，也难以避免混凝土产生开裂。因此在大型圆形水处理池设计中采用预应力技术已势在必行。
20 世纪80 年代后期，无粘结预应力技术日趋成熟，无粘结预应力筋的制作已经形成流水线生产，其规模和质量均达到较高水平；预应力锚具厂、设备厂家也研制出一批适合我国无粘结预应力筋（包括无粘结钢丝束和无粘结钢绞线）的锚具和张拉设备；有关部门制定了无粘结预应力结构设计和施工规程，使无粘结预应力技术开始在圆形钢筋混凝土筒仓、水处理池等结构中得到推广应用。
2010 年首先在山东省泰安市污水处理厂内径为18m、直壁高12m、容量为3000m3 的污泥消化池中采用了无粘结预应力分段张拉技术，成为国内首例无粘结预应力钢筋混凝土污泥消化池。通过泰安污水处理厂2 座无粘结预应力污泥消化池的设计、施工和应力实测的实践，探讨和摸索出一些无粘结预应力技术在圆形水处理池中应用的经验，后又于2010～ 2012年期间在江苏省南京市江心洲污水处理厂、河北省石家庄市桥西污水处理厂、山东省青岛市海泊河污水处理厂分别设计了内径为24m、2 6m 和28m 的无粘结预应力钢筋混凝土污泥消化池共13 座，均成功建成并投入安全运行。2003-2007 年期间，在沈阳、乌鲁木齐、包头、青岛、大连、烟台、三亚、海口、杭州、漳州、枣庄、淄博等城市污水处理厂中先后建起圆形沉淀池、曝气池和污泥消化池，直径18～ 60m，共约50座无粘结预应力圆形水处理池，加上全国各地正在施工建造的无粘结预应力圆形水处理池已近100 座。
2 技术特点
十几年来，近百座无粘结圆形水处理池的设计、施工和运行，证明了无粘结预应力技术在圆形水处理池中有着广泛的应用前景。
（1）采用无粘结预应力技术，可不受预应力吨位的限制，随着圆形水处理池直径的增大、高度增高、容量的增大，水池的环向轴拉力大大增加，要求环向预加应力的强度也相应增大，采用无粘结钢绞线束可获得较高的抗拉强度，预应力筋由多根钢绞线组成，每束可达数百千牛甚至上千千牛的预加力，解决了采用连续配筋时受到预加力强度限制的难题。因此一般直径大、水位高、环拉力大的大容量圆形水处理池，采用无粘结预应力技术是首选方案。
（2）采用无粘结预应力技术，由于其摩擦损失较有粘结预应力筋要小得多，获得的预应力有效值要比有粘结预应力筋大30%～ 40%。从节材节能角度来看，无粘结预应力技术比有粘结预应力要优越些
（3）无粘结预应力技术施工比较简便。无粘结预应力分段张拉技术，对于无粘结筋这种钢材，可和非预应力钢筋一样放置在模板内，只需按标高与非预应力钢筋绑扎在一起，控制好每圈的水平位置，绑扎牢固。为了防止浇灌混凝土时错位、碰坏或破皮，在锚固肋处，张拉端要留出足够的长度。为了减少摩擦损失，采用两端同时张拉。张拉时无粘结预应力筋可自由滑动，简化了留孔、灌浆等一系列繁重而又不易保证质量的隐蔽工程，仅在张拉完毕，测定其张拉力和伸长值，合格了即可锚固钢绞线，最后用砼封堵张拉端，缩短了施工工期。
（4）有粘结预应力技术是通过灌浆后，预应力钢材和孔道产生的粘结力与周围混凝土产生的摩擦力来施加预应力。而无粘结预应力技术是通过锚具来施加预加应力，无粘结预应力筋在池壁内可作自由滑动，利用这种自由滑动的特性进行张拉锚固，借助两端锚具达到对池壁产生预加应力的效果。由此可见，对于锚具的质量，特别是锚环和夹片的材质以及加工质量均要求很高，不允许锚环开裂、夹片脆裂以及夹片夹断钢绞线，否则会造成工程质量事故和安全事故。同样对锚垫板也不允许开裂或压坏，否则因锚垫板变形而造成预应力钢绞线的松弛、变形或滑脱，影响施加的预应力值，也会造成质量事故。
（5）无粘结预应力钢绞线一般安放在钢筋混凝土池壁中，保护层比较厚，在5cm 以上，可不受外界空气介质的影响，因而其耐久性好，增加了结构的可靠度和安全性，不象连续配筋中的钢丝常常因保护不好而受到腐蚀。近几年，有的工程将无粘结预应力筋布置在圆形池壁外侧，称为无粘结筋体外张拉工艺。张拉完毕后必须对无粘结筋采取保护措施，现在一般是在池壁上用喷浆机喷涂高标号水泥砂浆来保护无粘结筋，喷涂厚度要求达到40～ 50mm，喷涂的高标号水泥砂浆要进行养护，以防止开裂。如果将无粘结筋用砼圈梁包裹起来，其保护效果更好，但在壁板上需预留钢筋和支模，增加绑钢筋、打砼等工序，比较麻烦。
（6）无粘结筋的综合造价随着无粘结钢绞线价格的下调和施工张拉费用下降，每吨无粘结筋的实际造价已绛至10000 元左右（包括无粘结筋材料费、锚具和张拉等各种施工费），相对而言，采用无粘结预应力分段张拉技术比有粘结预应力张拉技术工艺，总造价可节省30%。
（7）为了确保无粘结预应力筋的可靠性，采用无粘结钢绞线比无粘结钢丝束要好，对张拉和锚具的选择均安全、可靠。当圆形水处理池水位高（一般> 20m），直径大（> 26m），宜采用低松弛（1860 级）无粘结钢绞线。可使每根无粘结预应力筋的间距增大，便于无粘结筋的布置、张拉和锚固。同时，低松弛高强度钢绞线也有利于抗震，因此对地震区受动水压力作用下的圆形池壁更为合适。
3 应用前景和建议
在全国各地已建成并投入使用的50 余座无粘结预应力圆形水处理池中，目前尚没有发现一座出现问题，绝大部分无粘结预应力圆形水处理池均是一次闭水、闭气合格和交付使用。经过调查，用无粘结预应力钢绞线配筋的圆形水处理池，池壁无一例出现裂缝，在常年满水的情况下，池壁尚存在有一些剩余应力，池壁始终在压应力作用下工作，这对于混凝土材料是很适宜的。由于张拉端均用混凝土封堵锚具，也未出现锚具腐蚀现象，对少数采用体外张拉的无粘结筋水池，经检查也无一例出现任何不良情况。因此，可以认为无粘结预应力技术在圆形水处理池中的应用是成功的，具有广泛的推广应用价值和前景。
4总结：
为了推广应用无粘结预应力技术，建议：
（1）有关设计院要尽快加强无粘结预应力技术的推广，争取在较短时间内熟悉、掌握无粘结预应力技术的设计方法、计算理论，熟悉规范规程以及构造要求等。
（2）施工队伍要实现专业化，有条件的施工企业要成立专业队伍，以保证预应力施工的质量。预应力施工的从业人员必须先培训，后上岗，持证上岗，熟悉施工规程。张拉机具、设备施工前要进行检查标定，合格后方可使用。
（3）按国家要求，开展预应力工程监理工作，监督施工单位确保工程质量，使预应力施工走上健康发展的道路。