緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在工程中的應(yīng)用及問題研究

丁 偉,胡世金,趙成成

(1.中航工程監(jiān)理(北京)有限公司，北京 100088；2.北京市政路橋管理養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司，北京102308)

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是介于無(wú)粘結(jié)和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力之間的一種預(yù)應(yīng)力技術(shù)，兼有無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工簡(jiǎn)便和有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力良好延性的特點(diǎn)。本文以河北省廊坊某工程為例，對(duì)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)進(jìn)行了分析總結(jié)。

1 工程概況

本工程是商務(wù)酒店，包括主樓及裙房，總建筑面積55 200 m2。裙樓是地下一層，地上二層，建筑總高度11.0 m，結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)。在裙樓宴會(huì)廳10 m高的屋面結(jié)構(gòu)中共有4根次梁和8根框架主梁采用了緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，詳見表1。

表1 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁匯總表

本工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)用北京市建筑工程研究院的專利成果，采用φS15.2高強(qiáng)1860級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，張拉端和固定端分別采用夾片式和擠壓式錨具。張拉時(shí)結(jié)構(gòu)實(shí)體混凝土強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95 %即40×95 %=38 MPa，張拉控制應(yīng)力是鋼絞線強(qiáng)度的75 %即1 860×75 %=1395 MPa，施工時(shí)超張拉3%。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 施工組織

預(yù)應(yīng)力施工屬于特殊的專項(xiàng)工程，通過招標(biāo)擇優(yōu)選擇具有設(shè)計(jì)和施工資質(zhì)及施工經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)分包單位深化設(shè)計(jì)和專業(yè)施工。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力一般都按后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，深化設(shè)計(jì)圖完成后經(jīng)原設(shè)計(jì)單位審核同意后方可實(shí)施，預(yù)應(yīng)力施工專項(xiàng)方案編制完成后經(jīng)專家論證會(huì)論證并修改完成方正式施工。

2.2 工程物資

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)的核心是緩粘結(jié)膠粘劑，即涂包在預(yù)應(yīng)力鋼絞線和外包護(hù)套之間的具有一定厚度的、有良好防腐性能的、緩凝特性的專門膠結(jié)材料，緩粘結(jié)的性能全部由緩粘結(jié)膠粘劑提高。本工程采用北京市建筑工程研究院研制開發(fā)的BUPC高效預(yù)應(yīng)力成套體系及其產(chǎn)品，其中緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結(jié)劑和外包PE組成，經(jīng)試驗(yàn)全部合格。

由于緩粘結(jié)膠粘劑最佳張拉時(shí)間為2個(gè)月內(nèi)，因此本工程提前1個(gè)月通知廠家訂貨，穿筋前7天通知廠家生產(chǎn)并到貨，為施工預(yù)留充足時(shí)間。因預(yù)應(yīng)力筋材料試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)而張拉又有最佳時(shí)間控制，故本工程先取預(yù)應(yīng)力筋和緩粘結(jié)膠粘劑進(jìn)行試驗(yàn)，待成品緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋到場(chǎng)后再取樣驗(yàn)證。

3 施工

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工的工序?yàn)椋捍钤O(shè)梁板模板支架和梁的底?！壴旱姆穷A(yù)應(yīng)力筋→緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋測(cè)量定位、調(diào)整非預(yù)應(yīng)力筋、綁扎緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力定位筋→穿緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋并固定→安裝錨墊板和支設(shè)梁側(cè)模、板底模和側(cè)?！壴邃摻睢鷿仓喊寤炷良梆B(yǎng)護(hù)混凝土至不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的95%→張拉緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋→錨固、封錨→拆除梁板支架、模板。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的施工基本同后張法預(yù)應(yīng)力施工，只是不再需要注漿填實(shí)，現(xiàn)將重點(diǎn)、特別之處和施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)作一說(shuō)明供同類工程參考借鑒。

3.1 材料存放、下料、安裝

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存放、下料、安裝、張拉的全部過程中不得受碰撞刮擦等外力損傷、受凍和受烘烤高溫，整盤移動(dòng)時(shí)應(yīng)使用尼龍繩綁扎吊運(yùn)。

3.1.1 材料存放

(1)因?yàn)榫徴辰Y(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)在張拉適用期內(nèi)使用，所以緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)隨生產(chǎn)隨用，不能長(zhǎng)期存放備用，經(jīng)計(jì)算張拉時(shí)將會(huì)超過張拉適用期的筋不得使用。

(2)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)按不同規(guī)格型號(hào)分類放置在平整的墊木上，若應(yīng)置于通風(fēng)良好的室內(nèi)或有遮蔭防熱設(shè)施的室外，嚴(yán)禁太陽(yáng)暴曬或高溫受熱。

3.1.2 預(yù)應(yīng)力筋下料

(1) 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)是通長(zhǎng)不得有接頭，為節(jié)省材料，一般將成盤的緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋置于梁端，穿筋調(diào)整好適用長(zhǎng)度后再截?cái)唷?/p>

(2)應(yīng)用砂輪鋸切斷緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，嚴(yán)禁電弧焊切斷。

(3)截?cái)嗪蟮?個(gè)端頭應(yīng)立即用水密性膠帶或熱收縮塑料密封，不得長(zhǎng)時(shí)間敞口。

(4)施工人員接觸緩粘結(jié)膠粘劑時(shí)，必須戴橡膠手套。

3.1.3 預(yù)應(yīng)力筋安裝

(1)綁扎完梁的非預(yù)應(yīng)力筋后，按設(shè)計(jì)圖紙測(cè)設(shè)預(yù)應(yīng)力筋坐標(biāo)位置，嚴(yán)禁偏移。

(2)當(dāng)非預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)應(yīng)力筋交叉打架時(shí)，調(diào)整非預(yù)應(yīng)力筋位置保證預(yù)應(yīng)力筋準(zhǔn)確到位，不得偏移預(yù)應(yīng)力筋繞過。

(3)不得在梁非預(yù)應(yīng)力筋上直接焊接預(yù)應(yīng)力筋定位筋，當(dāng)綁扎定位困難時(shí)可在非預(yù)應(yīng)力筋上綁扎附加筋，將定位筋焊接在附加筋上。

4)穿預(yù)應(yīng)力筋前應(yīng)在筋端頭上寫上筋的編號(hào)，穿完截?cái)嗪笤诹硪欢艘矊懮舷嗤木幪?hào)并掛牌標(biāo)識(shí)。

5)混凝土應(yīng)分層澆筑密實(shí)，特別是承壓板、錨板周圍的混凝土嚴(yán)禁漏振，不得有蜂窩或孔洞。

6)做好成品保護(hù)，特別注意預(yù)防電焊和振搗混凝土?xí)r損傷預(yù)應(yīng)力筋。

3.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉和錨固

(1)當(dāng)梁板混凝土實(shí)體強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可張拉預(yù)應(yīng)力筋，其強(qiáng)度值以現(xiàn)場(chǎng)同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊的強(qiáng)度為準(zhǔn)，不得以標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度代替。

(2)張拉設(shè)備的校驗(yàn)周期不應(yīng)超過半年且校驗(yàn)后的使用次數(shù)不超過200次，否則和張拉設(shè)備出現(xiàn)反?，F(xiàn)象或在張拉設(shè)備檢修后一樣應(yīng)重新校驗(yàn)。

(3)校驗(yàn)后的張拉設(shè)備應(yīng)配套使用，不得互換或改換。

(4)張拉前同規(guī)格鋪設(shè)的鋼絞線，必須在現(xiàn)場(chǎng)至少取3根進(jìn)行摩阻損失試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)測(cè)的摩阻系數(shù)調(diào)整張拉力。

(5)施加預(yù)應(yīng)力以張拉力為控制量，張拉伸長(zhǎng)值為校核量，當(dāng)實(shí)際伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)值偏差超過±6%應(yīng)馬上停止張拉，經(jīng)分析原因并采取措施后方可繼續(xù)張拉。

(6)張拉錨固完畢后，用砂輪鋸切斷多余的預(yù)應(yīng)力筋，然后必須封堵密實(shí)預(yù)應(yīng)力筋的兩外露端。本工程原設(shè)計(jì)使用加微膨脹劑的細(xì)石混凝土封堵梁頭，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可改為微膨脹無(wú)收縮灌漿料進(jìn)行封堵，但灌漿料的強(qiáng)度比預(yù)應(yīng)力梁的提高一級(jí)為C45。封堵前將梁端混凝土面鑿毛并清理干凈雜物。

將既符合人身從屬性質(zhì)，卻又和傳統(tǒng)用工關(guān)系有明顯區(qū)別的這種特殊用工關(guān)系歸入勞動(dòng)法進(jìn)行調(diào)整十分必要，是對(duì)財(cái)產(chǎn)和勞動(dòng)者合法權(quán)益進(jìn)行有效保護(hù)的重要措施，也是當(dāng)代政府平衡兩者關(guān)系的有效策略。所以，必須要對(duì)雇主責(zé)任明確劃分。即勞動(dòng)者進(jìn)行勞務(wù)過程中所產(chǎn)生的后果需要用人單位負(fù)責(zé)，承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。這十分有利于進(jìn)一步保障財(cái)產(chǎn)安全和勞動(dòng)者的人身權(quán)益。

4 問題與處理措施

4.1 預(yù)應(yīng)力筋斷筋、傾斜

在張拉時(shí)有1根緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在張拉到30 MPa時(shí)斷裂，另外有2根開始張拉時(shí)鋼絞線發(fā)生嚴(yán)重傾斜。

4.1.1 預(yù)應(yīng)力筋斷裂、傾斜的原因

梁柱節(jié)點(diǎn)處的鋼筋太密造成承壓板與預(yù)應(yīng)力筋錨具不垂直，梁端頭未打磨平整就張拉，張拉角度過大后錨具硌傷鋼絞線發(fā)生斷裂。

4.1.2 處理和預(yù)防措施

(1)提高同一道梁上的其它預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力，以補(bǔ)償斷筋損失的承載力；

(2)由于梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋太密，剔鑿混凝土不能解決問題，決定在不影響裝修的前提下在外部再加一個(gè)斜墊片和承壓板，使預(yù)應(yīng)力筋與錨具垂直，張拉完畢后使用灌漿料摻中砂將其封堵；

(3)施工過程中盡量放緩張拉速度。

4.2 同束的各鋼絲伸長(zhǎng)值不同

4.2.1 原因分析

(1)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)單位與設(shè)計(jì)院所設(shè)計(jì)的圖紙基本一致，斷筋原因與設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)；

(2)預(yù)應(yīng)力筋及相關(guān)材料進(jìn)場(chǎng)后都做了試驗(yàn)檢測(cè)且結(jié)果合格，斷筋與材料關(guān)系不大；

(3)張拉千斤頂在加壓過程中產(chǎn)生未勻速?gòu)埨?，突然加力，?duì)預(yù)應(yīng)力筋造成損傷；

(4)錨具壓片沒有完全壓到位，造成預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)受力不均，是造成一根鋼絞線上幾束鋼絲拉伸長(zhǎng)度不同的主要原因。

4.2.2 處理和預(yù)防措施

(1)預(yù)應(yīng)力施工分包單位對(duì)斷筋梁按現(xiàn)有的預(yù)應(yīng)力筋重新進(jìn)行了強(qiáng)度、撓度、裂縫寬度等項(xiàng)的驗(yàn)算，該驗(yàn)算結(jié)果經(jīng)設(shè)計(jì)單位和審圖單位審核，認(rèn)可該預(yù)應(yīng)力梁滿足結(jié)構(gòu)安全和使用功能要求，不需加固；

(2)張拉前必須對(duì)施工人員做好技術(shù)交底，檢查設(shè)備、設(shè)施是否到位并運(yùn)行正常，必須垂直勻速?gòu)埨?/p>

4.3 伸長(zhǎng)值誤差值超標(biāo)

預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值誤差值應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)規(guī)定時(shí)，應(yīng)控制在6 %以內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調(diào)整后，方可繼續(xù)張拉。

當(dāng)誤差值超過允許值10 %以上且發(fā)生率在50 %以上，這就不是操作不當(dāng)?shù)膯栴}，要從理論上分析：首先是檢測(cè)力筋的彈性模量是否等于或大于理論伸長(zhǎng)值的取用值；伸長(zhǎng)值是否有計(jì)算錯(cuò)誤；壓力與讀表回歸方程系數(shù)是否精確或換算中有錯(cuò)；這些方面檢查定會(huì)發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)或多個(gè)問題，重新調(diào)整計(jì)算理論伸長(zhǎng)值或油壓表?yè)Q算值繼續(xù)張拉。

當(dāng)誤差值超過允許值不大，在10 %以內(nèi)且是個(gè)別束筋，這就是操作不當(dāng)?shù)膯栴}：最主要的是初始應(yīng)力(即10 %荷級(jí))的伸長(zhǎng)值不準(zhǔn)，力筋未調(diào)順直，錨環(huán)與錨板未貼緊，各股受力不均，且含有非彈性值，兩端開始張拉不同步，兩端伸長(zhǎng)值成倍的差誤，甚至讀尺錯(cuò)誤，種種原因使得伸長(zhǎng)值未反映彈性真值。做到各個(gè)環(huán)節(jié)細(xì)心操作，問題會(huì)得到解決，特別是力筋調(diào)直、錨環(huán)貼緊錨墊板不露空隙最為重要。 (1)本工程結(jié)構(gòu)施工于2012年9月完成，12根緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁評(píng)定合格，2013年12月底交付使用。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)回訪，未發(fā)現(xiàn)裂紋、下?lián)系扔绊懡Y(jié)構(gòu)安全性和可靠性的問題。

5 結(jié)論與建議

(2)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的核心是如何確保緩粘結(jié)劑能發(fā)揮作用實(shí)現(xiàn)緩粘結(jié)的效果，全程加強(qiáng)成品保護(hù)；施工的關(guān)鍵是緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力放置位置準(zhǔn)確、勻速垂直張拉到設(shè)計(jì)值。

[1] DB/T29-190-2010 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)規(guī)程 [S]

[2] GB 50010-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]

[3] GB 50204-2002(2011版)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 [S]