建筑工程中后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)

劉林軍

(安徽審計(jì)職業(yè)學(xué)院審計(jì)系,安徽合肥 230601)

0 引 言

現(xiàn)代建筑中,為了滿足建筑功能的需要,往往需要大跨度、大空間,普通混凝土梁無(wú)法滿足大跨度帶來(lái)的抗裂、抗彎要求。預(yù)應(yīng)力混凝土充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土,通過(guò)預(yù)先對(duì)受拉區(qū)的混凝土施加壓力的方法,來(lái)提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度。后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土主要指先在構(gòu)件中留置孔道后進(jìn)行混凝土澆注,在混凝土強(qiáng)度滿足要求時(shí)把預(yù)應(yīng)力筋穿于孔道中,且將構(gòu)件自身當(dāng)成臺(tái)座,在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中對(duì)混凝土施加壓力,然后結(jié)合錨具實(shí)現(xiàn)預(yù)壓應(yīng)力的傳遞。近幾年,后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果[1-9]。本文結(jié)合實(shí)際工程案例,對(duì)建筑工程中后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)進(jìn)行探討。

1 工程概況

某工程,其二層、屋面層局部大跨度梁使用了黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu),預(yù)應(yīng)力梁總數(shù)10榀,其中二層有7榀預(yù)應(yīng)力梁,屋面層有3榀預(yù)應(yīng)力梁。預(yù)應(yīng)力梁的跨度最大在22 m,梁的最大截面達(dá)600 mm×1 400 mm。該工程的預(yù)應(yīng)力鋼筋均選擇了Ⅱ級(jí)松弛 Φj15.24鋼絞線,預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為 fptk=1 860 MPa,張拉控制應(yīng)力σcon=1 302 MPa,單根預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力Ncon=182.3 kN,錨具均選擇了Ⅰ類(lèi)錨具,張拉端選擇夾片錨具,固定端選擇擠壓錨具,預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)都達(dá)C45。

2 后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力梁的施工工藝

2.1 工藝流程

先完成梁模板的安裝,但對(duì)預(yù)應(yīng)力梁邊側(cè)模的安裝需要相對(duì)延遲,這是為了給穿預(yù)應(yīng)力筋的布置保留空間,扎常規(guī)鋼筋及穿預(yù)應(yīng)力筋;安裝張拉端錨墊板和間接鋼筋,對(duì)梁邊模板密封處理。對(duì)于黏結(jié)預(yù)應(yīng)力砼施工的處理,則主要是將其融合在常規(guī)鋼筋砼施工工序里,詳細(xì)施工操作流程如圖1所示。

圖1 后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力施工流程圖

2.2 預(yù)應(yīng)力材料與施工設(shè)備

(1)在預(yù)應(yīng)力鋼絞線材料的選擇上,通常選擇的是高強(qiáng)低松弛有黏結(jié)鋼絞線 Φs15.24,其抗拉強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)大小為 fptk=1 860 N/mm2。鋼絞線在運(yùn)送到施工場(chǎng)地時(shí)必須要經(jīng)過(guò)廠家的質(zhì)量檢測(cè),且具備合格證。在施工現(xiàn)場(chǎng)使用前,還需要進(jìn)行一次質(zhì)量檢查,可采取鋼絞線見(jiàn)證取樣的檢查,保證材料各方面的質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到工程施工的要求后才能投入使用。

(2)預(yù)應(yīng)力錨具選擇Ⅰ類(lèi)錨具,錨具效率系數(shù)ηA在0.95以上(含 0.95),試件破斷時(shí)的總應(yīng)變?chǔ)纽淘?%以上(含0.2%),產(chǎn)品質(zhì)量、性能檢查必須與施工要求相符合。

(3)有黏結(jié)選擇群錨,主要組成包括了群錨錨具、喇叭管、Φ 12螺旋筋等,如圖2所示。

(4)通常預(yù)應(yīng)力波紋管的各個(gè)孔道中都設(shè)置了6鋼絞線,選擇的內(nèi)徑大小為 Φ 65 mm,接頭管內(nèi)徑大小 Φ 70 mm,這類(lèi)尺寸的產(chǎn)品經(jīng)過(guò)國(guó)家質(zhì)量檢測(cè)部門(mén)驗(yàn)收合格,可放心使用。

(5)選擇高壓油泵ZB4/500型作為預(yù)應(yīng)力筋張拉設(shè)備,千斤頂為YCW250型,在切割處理預(yù)應(yīng)力筋時(shí)選擇砂輪機(jī),灌漿設(shè)備為BW-120型灌漿泵。

圖2 張拉端示意圖

2.3 有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的鋪放方法

2.3.1 有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪放的前期準(zhǔn)備

(1)合理選擇端模預(yù)應(yīng)力梁張拉端的模板,通常施工中選擇的是木模,遇到特殊的施工工藝時(shí)可根據(jù)具體情況采取其它形式的模板。參照工程的具體要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于合端模前在預(yù)應(yīng)力筋穿出部位需采取打孔處理,保持孔徑和波紋管的直徑大小吻合。

(2)在設(shè)計(jì)架立筋時(shí)需要按照施工圖紙的要求進(jìn)行,對(duì)預(yù)應(yīng)力筋曲線的矢高正確規(guī)劃,定位架立筋選擇 Φ 10鋼筋,并將其焊在梁箍筋上,其間距大小為1 000 mm,具體高度大小的確定則根據(jù)波紋管中心線距梁底的高度減去波紋管的半徑加以確定,寬度則用梁寬減去30 mm,波紋管需固定設(shè)置于架立筋上。

(3)對(duì)于部分連接接頭的尺寸也要嚴(yán)格控制,波紋管的連接接頭與密封處理連接接頭的管徑要略大于波紋管管道直徑,通常需大一號(hào)尺寸,接頭管長(zhǎng)在20 cm以上,兩端需要完全擰入接頭內(nèi),且使用膠帶對(duì)接口進(jìn)行密封處理。

2.3.2 有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪放措施

當(dāng)結(jié)束了梁鋼筋龍骨綁扎操作后,需要對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行鋪放,在鋪放時(shí)需要選擇正確的方法。

(1)于梁端部結(jié)合具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)預(yù)應(yīng)力體系的選擇進(jìn)行科學(xué)的判斷,且結(jié)合圖紙標(biāo)注做好預(yù)埋施工,保證預(yù)埋位置準(zhǔn)確有效。

(2)綁扎架力筋,具體的位置、高度設(shè)計(jì)需要根據(jù)圖紙情況而定,先把波紋管安裝到位后,再參照設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱鋪放,尤其是波紋管、喇叭管的位置必須標(biāo)準(zhǔn)。

(3)把預(yù)應(yīng)力筋穿入波紋管中,且合理調(diào)整波紋管的位置。

(4)對(duì)各個(gè)連接部位進(jìn)行密封處理,主要是針對(duì)喇叭管與波紋管處、灌漿孔端頭等位置。

2.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

2.4.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉的施工工藝

(1)砼強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)方案強(qiáng)度的80%之后,則可以采取預(yù)應(yīng)力筋的張拉操作。而張拉過(guò)程中對(duì)于強(qiáng)度的把握,則需要與施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土試壓情況相符合,以便后面的混凝土養(yǎng)護(hù)。禁止在梁中預(yù)應(yīng)力筋張拉之前把預(yù)應(yīng)力梁的底模拆去,可把梁側(cè)模及板底模拆除。

(2)參照施工圖紙以及操作技術(shù)的具體標(biāo)準(zhǔn),張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk。如1×7-15.20-1860型號(hào)的鋼絞線,控制應(yīng)力為1 396 N/mm2,單根控制張拉力為199.69 kN,超張拉為3%。

(3)預(yù)應(yīng)力筋在張拉過(guò)程中要按照一定的順序進(jìn)行,結(jié)合施工周期檢測(cè)情況與施工操作經(jīng)驗(yàn),對(duì)預(yù)應(yīng)力梁選擇兩端張拉,張拉程序?yàn)?

2.4.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程注意方面

(1)張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)選擇雙控方式,重點(diǎn)對(duì)張拉力進(jìn)行控制,把伸長(zhǎng)值當(dāng)成校核。

(2)張拉過(guò)程中對(duì)張拉結(jié)果及時(shí)觀察,保證理論伸長(zhǎng)值與實(shí)測(cè)值的誤差在-6%～+6%。

(3)長(zhǎng)梁兩端需同時(shí)增加預(yù)應(yīng)力,在張拉到103%σcon時(shí),持續(xù)施壓1 min再進(jìn)行錨固。

(4)預(yù)應(yīng)力梁選擇一次到位張拉法,預(yù)應(yīng)力筋兩端在張拉過(guò)程中禁止站人以保證施工安全。

2.5 孔道灌漿

(1)預(yù)應(yīng)力梁張拉結(jié)束后需稍停,在應(yīng)力均勻傳遞之后才能孔道灌漿。

(2)波紋管內(nèi)的灌漿藥持續(xù)進(jìn)行,禁止停頓,一次灌滿。

(3)孔道灌漿結(jié)合42.5普通硅酸鹽水泥,對(duì)材料檢查合格后才能投入使用,而水泥漿的水灰比控制在 0.40～0.45,水泥漿中融合水泥量0.25%的木質(zhì)素磺酸鈣,灌漿使用的水需干凈清潔,水泥漿強(qiáng)度在30 N/mm2以上。

(4)于梁端的灌漿口實(shí)施灌漿,用灌漿機(jī)一次性把水泥漿壓入孔道,在另一端排氣孔流出濃水泥漿之后做好排氣孔的密封處理,再持續(xù)加壓以密封灌漿口。

2.6 施工過(guò)程中注意的幾個(gè)方面

(1)保持梁各個(gè)截面的群束中心與施工圖紙上的預(yù)應(yīng)力筋坐標(biāo)相統(tǒng)一,這就需要在梁底位置把波紋管位置往下偏移1 cm左右,在反彎點(diǎn)將上部的波紋管位置往上偏移1 cm。

(2)要使張拉操作有效展開(kāi),預(yù)應(yīng)力筋在接近邊模板處應(yīng)具備300 mm以上的水平段,且進(jìn)行正確的綁扎固定。

(3)考慮到避免預(yù)應(yīng)力束內(nèi)各根鋼絞線的長(zhǎng)度問(wèn)題而引起張拉后應(yīng)力大小不一,在張拉前需對(duì)鋼絞線進(jìn)行預(yù)張拉,以確保束內(nèi)各鋼絞線長(zhǎng)度處于相同水平。

(4)若張拉的鋼絞線過(guò)長(zhǎng),千斤頂?shù)膹埨钊谐踢_(dá)不到要求,則要采取分級(jí)張拉處理。

(5)在裝置錨具前,需要把孔道口剩余的波紋管除掉,將預(yù)埋墊板上的灰漿清理干凈。在塞放夾片過(guò)程中保證夾片間隙大小一致,避免出現(xiàn)脫落。

(6)張拉時(shí)還要防止預(yù)應(yīng)力鋼絲的滑絲、斷絲、斷裂,在張拉結(jié)束后需稍停頓,當(dāng)預(yù)應(yīng)力均勻后才能實(shí)施孔道灌漿、切割鋼絞線及封錨。

3 質(zhì)量控制措施

3.1 原材料質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力筋是預(yù)應(yīng)力分項(xiàng)工程中最重要的原材料之一,預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)場(chǎng)時(shí),要求廠家提供產(chǎn)品合格證,還應(yīng)提供反映預(yù)應(yīng)力筋主要性能的出廠檢驗(yàn)報(bào)告,兩者也可合并提供,但主要項(xiàng)目、內(nèi)容應(yīng)基本齊全。材料進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)根據(jù)進(jìn)場(chǎng)的批次和產(chǎn)品的抽樣檢驗(yàn)方案確定檢驗(yàn)批,進(jìn)行外觀檢查并抽樣進(jìn)行復(fù)驗(yàn),確認(rèn)合格后方能使用。

預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)按設(shè)計(jì)要求采用,其性能應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[10]。進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)抽樣進(jìn)行外觀檢查,并進(jìn)行組裝件試驗(yàn),確認(rèn)合格后方能使用。

3.2 張拉設(shè)備標(biāo)定

張拉設(shè)備應(yīng)配套標(biāo)定并配套使用,張拉設(shè)備的標(biāo)定期限不應(yīng)超過(guò)半年。在使用過(guò)程中,當(dāng)出現(xiàn)反常時(shí)或在千斤頂檢修后,應(yīng)重新標(biāo)定。

3.3 預(yù)應(yīng)力曲線放線

預(yù)應(yīng)力筋(波紋管)在梁中按設(shè)計(jì)要求的線布置,曲線形狀由反彎點(diǎn)、最低點(diǎn)、最高點(diǎn)等幾個(gè)特征點(diǎn)控制,通常在梁非預(yù)應(yīng)力鋼筋(箍筋)上畫(huà)出預(yù)應(yīng)力筋詳細(xì)的放線圖,每間隔1.0～1.5 m設(shè)1個(gè)控制點(diǎn)。放線應(yīng)由專人放線,并及時(shí)進(jìn)行復(fù)核檢查。

3.4 固定架的焊接

預(yù)應(yīng)力筋在各控制點(diǎn)處由固定架支承,普通鋼筋綁扎成型后,以波紋管管底標(biāo)高,按設(shè)計(jì)要求的預(yù)應(yīng)力曲線矢高在控制點(diǎn)處箍筋上劃線,將支架焊接在梁箍筋上,間距1 000 mm。為防止在澆筑混凝土?xí)r變位,固定架必須有足夠的支承力,直徑不小于10 mm,為保證固定架位置的準(zhǔn)確,宜由焊工及放線人員一起進(jìn)行焊接固定架。

3.5 波紋管安設(shè)

普通鋼筋綁扎成型及固定支架焊好后,就可進(jìn)行鋪管,鋪管時(shí)先將固定端錨墊板安裝就位,從張拉端處逐步套入波紋管。

波紋管的連接采用同一形式大一號(hào)的管,長(zhǎng)400 mm,每邊旋入150 mm,對(duì)接后用膠帶密封。波紋管與固定端鋼絞線連接用棉絲封堵,再用膠帶密封。整段波紋管在梁內(nèi)應(yīng)順直,不得有明顯彎折,水平允許偏差10 mm。

3.6 預(yù)應(yīng)力筋穿束

梁普通鋼筋綁扎完畢并焊接完固定架后,先鋪放波紋管,然后將預(yù)應(yīng)力筋穿入管內(nèi),全部鋪完后將波紋管綁扎在固定架上。預(yù)應(yīng)力筋穿束采用人工單根穿束。穿束端采用膠布或其它軟布包纏好,以減少穿束過(guò)程預(yù)應(yīng)力筋對(duì)波紋管造成破損現(xiàn)象的發(fā)生,預(yù)應(yīng)力筋穿束過(guò)程中及完畢后,應(yīng)對(duì)波紋管破損情況進(jìn)行檢查,如有破損應(yīng)立即用防水膠帶包纏。

3.7 混凝土澆筑

在混凝土澆筑過(guò)程中,應(yīng)特別注意振動(dòng)棒不要直接接觸波紋管。張拉端及梁柱節(jié)點(diǎn)等重點(diǎn)部位宜采用小直徑振動(dòng)棒振搗密實(shí),以免出現(xiàn)蜂窩,造成張拉時(shí)發(fā)生事故?；炷翝仓r(shí)要注意預(yù)留同條件養(yǎng)護(hù)混凝土試件,以便張拉時(shí)以其強(qiáng)度檢測(cè)值作為預(yù)應(yīng)力筋后張拉的依據(jù)。在澆完混凝土后要及時(shí)清理干凈錨墊板的面上的混凝土,以確保錨具能順利地安裝。

3.8 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿

預(yù)應(yīng)力筋張拉后,應(yīng)在24 h內(nèi)灌漿,如情況特殊不能及時(shí)灌漿時(shí),應(yīng)采取保護(hù)措施保證錨固裝置及鋼絞線不被銹蝕,以防滑絲?？椎拦酀{的質(zhì)量在有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力施工中是非常關(guān)鍵的工序,壓漿前對(duì)壓漿機(jī)進(jìn)行認(rèn)真檢查、標(biāo)定,用壓漿機(jī)向管道內(nèi)注壓清水,充分沖洗,潤(rùn)濕管道,至全部管道沖洗完后,方開(kāi)始?jí)簼{。預(yù)應(yīng)力孔道灌漿時(shí),利用灰漿泵將水泥漿灌到預(yù)應(yīng)力孔道中去。采用525硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制純水泥漿,水灰比控制在0.40～0.45,加少量的減水劑(5%左右)。每一道孔道灌漿一次性完成,中途不能停頓,在灌漿過(guò)程中噴嘴不能離開(kāi)關(guān)鍵孔以免空氣進(jìn)入形成氣泡。待排氣孔流出濃漿并穩(wěn)壓后撤除壓力,并及時(shí)封閉排氣孔、關(guān)鍵孔。

4 結(jié)束語(yǔ)

本工程采用了后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù),很好地解決了大跨度混凝土梁的撓度和抗裂問(wèn)題,提高了結(jié)構(gòu)的使用空間,降低了工程造價(jià)。本文從施工工藝和質(zhì)量控制措施方面,對(duì)后張有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行了詳細(xì)探討,為施工技術(shù)人員提供了一定的參考依據(jù)。

[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005:10-50.

[2]GB 50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]DGJ 08-235-1999,后張預(yù)應(yīng)力施工規(guī)程[S].

[4]熊學(xué)玉.黃鼎業(yè).預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003:1-80.

[5]夏智海,嚴(yán)建文,宋仁昕.后張法預(yù)應(yīng)力混凝土I形梁側(cè)向位移預(yù)控和糾正[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000,23(4):538-541.

[6]雷文軍,凌育洪.預(yù)應(yīng)力混凝土的裂縫控制[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,27(4):111-113.

[7]陳紅軍,王育軍,曲學(xué)武.24 m后張法預(yù)應(yīng)力混凝土折線屋架的質(zhì)量控制[J].廣東建材,2004,16(6):152-153.

[8]曹?chē)?guó)雄.后張法預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)在某大廈工程中的應(yīng)用[J].廣東建材,2010,27(6):95-98.

[9]甄 鳳,蔣紅妍.后張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的施工工藝[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),2008,(9):60-61,77.

[10]GB/T 14370-2000,預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器[S].