站房工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)

姜桂芳

（中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)部，北京 100040）

0 引言

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是一種新型預(yù)應(yīng)力技術(shù)，既具有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工簡(jiǎn)便可行的優(yōu)點(diǎn)，又具有有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)良好的傳力機(jī)制［1］，為此在國(guó)內(nèi)外的土木工程中得到了廣泛應(yīng)用。徐卓君［2］以緩粘結(jié)劑的固化度對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁力學(xué)性能的影響為研究對(duì)象，采用ABAQUS 軟件對(duì)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行有限元數(shù)值模擬分析，為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)，為該技術(shù)的發(fā)展及推廣提供理論依據(jù)。肖勇等［3］提出緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)具有結(jié)構(gòu)可靠和施工方便等優(yōu)點(diǎn)。黃成立［4］總結(jié)了施工中常見的質(zhì)量問題，并給出了施工驗(yàn)收項(xiàng)目，以取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。郝玉松等［5］闡述緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在空心樓蓋中的應(yīng)用，有效提高結(jié)構(gòu)的承載力。尚仁杰等［6］的試驗(yàn)表明，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線與混凝土之間有良好的粘結(jié)性。李洋等［7］使建筑施工更加簡(jiǎn)單，且建筑具有較強(qiáng)的抗震性能，安全性更高。劉運(yùn)動(dòng)等［8］從設(shè)計(jì)和施工2 個(gè)方面闡述緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)存在的優(yōu)勢(shì)。孫長(zhǎng)江［9］提出由預(yù)應(yīng)力鋼筋和其外包裹的緩凝砂漿共同組成一種新型預(yù)應(yīng)力筋。馬柯佳等［10］總結(jié)了緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)以及研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)單介紹了緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用情況，并針對(duì)研究現(xiàn)狀闡述了幾點(diǎn)展望。

由此可知，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)是在有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)之后發(fā)展起來的一種預(yù)應(yīng)力技術(shù)，秉承了無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具備有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力力學(xué)性能的優(yōu)點(diǎn)，是預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展的一大創(chuàng)新。近幾年有許多研究者進(jìn)行了試驗(yàn)研究并取得成功，且在多項(xiàng)工程中應(yīng)用。通過對(duì)雨棚與站房區(qū)域9.8 m 標(biāo)高及16.9 m 標(biāo)高頂板采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，介紹緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工方法。

1 工程概況

北京朝陽(yáng)站中央站房主體部分共3層，其中地上為2 層（底部架空站臺(tái)層、高架層，局部設(shè)高架夾層）、地下為1 層（地下一層，局部設(shè)地下夾層）；西站房主體部分共3 層，其中地上為2 層（地面層，局部設(shè)地面層夾層；高架層，局部設(shè)高架夾層），地下為1 層（地下一層，局部設(shè)地下夾層），與市政西廣場(chǎng)樞紐地下一層平接。工程效果見圖1。

圖1 北京朝陽(yáng)站效果圖

2 施工重難點(diǎn)

2.1 預(yù)應(yīng)力筋成品保護(hù)及綁扎困難

工程一步過渡段預(yù)應(yīng)力先期施工，9.8 m 標(biāo)高結(jié)構(gòu)施工完成后甩出的預(yù)應(yīng)力筋需要成品保護(hù)并且在二期結(jié)構(gòu)施工時(shí)需要重新將預(yù)應(yīng)力筋挑起，施工難度大。為此制定以下解決措施：

（1）一步過渡段的預(yù)應(yīng)力筋甩出后正值夏季，緩粘結(jié)劑可能會(huì)沿膠皮破損的位置流出，影響緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工效果。將破損的膠皮進(jìn)行粘接，使其密封完善。甩出的預(yù)應(yīng)力筋端頭做好包裹，防止緩粘結(jié)劑流出（見圖2）。

（2）在進(jìn)行二期結(jié)構(gòu)施工前，先搭設(shè)好盤扣架，安排工人將甩出的預(yù)應(yīng)力筋調(diào)上去搭接在盤扣架上，這樣有利于將預(yù)應(yīng)力筋穿入結(jié)構(gòu)梁鋼筋內(nèi)。

圖2 甩出的預(yù)應(yīng)力筋端頭

2.2 轉(zhuǎn)場(chǎng)施工不利于預(yù)應(yīng)力筋甩筋

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鐵路轉(zhuǎn)場(chǎng)施工的需要，優(yōu)先施工B-D 軸，導(dǎo)致B-A 軸線預(yù)應(yīng)力筋甩筋，但A 軸線位置為預(yù)應(yīng)力筋固定端，固定端錨板較大，導(dǎo)致梁體箍筋無法施工穿筋。施工縫的設(shè)置導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋甩筋后，梁體鋼筋綁扎難度增加，同時(shí)鋼骨柱與預(yù)應(yīng)力梁節(jié)點(diǎn)位置鋼筋布置形式復(fù)雜、交叉作業(yè)多，不利于現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)施工與質(zhì)量控制。為此制定以下解決措施：

（1）A-B 軸預(yù)應(yīng)力筋甩筋后梁體鋼筋無法綁扎，采取預(yù)應(yīng)力梁的固定端與張拉端互換位置，張拉端全部由梁面改為梁側(cè)，同時(shí)在特殊位置使用施工連接器將預(yù)應(yīng)力筋甩筋位置接長(zhǎng)，以避免梁體鋼筋無法綁扎。

（2）在鋼骨柱與預(yù)應(yīng)力梁節(jié)點(diǎn)位置，鋼筋布置形式復(fù)雜，提前采取在三維模型中放樣的方法，以避免預(yù)應(yīng)力筋與鋼板碰撞導(dǎo)致無法施工，再根據(jù)圖紙以及現(xiàn)場(chǎng)情況對(duì)預(yù)應(yīng)力施工各階段進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速并準(zhǔn)確的調(diào)整，提前熟悉甩筋部位，布置甩筋安放位置，減少此類問題給施工造成的影響。

2.3 變形縫部位的預(yù)應(yīng)力張拉空間小

工程很多位置的預(yù)應(yīng)力筋張拉端設(shè)置在變形縫端部，空間非常狹小，不利于預(yù)應(yīng)力筋張拉。

解決措施：及時(shí)將此部位的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通，將預(yù)應(yīng)力張拉端設(shè)置在頂板上，這樣有利于預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)械作業(yè)、張拉效果好，有利于質(zhì)量控制。

3 施工安排

3.1 施工材料準(zhǔn)備

預(yù)應(yīng)力工程所有材料需提前準(zhǔn)備，按時(shí)進(jìn)場(chǎng)，同時(shí)要求提供相應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告、質(zhì)量證明文件及產(chǎn)品合格證方可進(jìn)場(chǎng)。在材料進(jìn)場(chǎng)與施工過程中要對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，盡快完成材料復(fù)驗(yàn)，保證材料質(zhì)量。

（1）預(yù)應(yīng)力筋。工程預(yù)應(yīng)力梁采用φ21.8 mm的緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，產(chǎn)品標(biāo)記為：RPSR-180-540 21.8-1860 JG/T 369—2012。φ21.8 mm 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋理論質(zhì)量為2.95 kg/m。采用φ21.8 mm 高強(qiáng)低松弛鋼絞線fptk=1 860 MPa，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpy=1 320 N/mm2，彈性模量Ep=1.95×105MPa。

（2）緩粘合劑。緩粘合劑的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期為180 d，標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間為540 d，緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋需在張拉適用期內(nèi)完成張拉。

（3）夾片錨、擠壓錨。預(yù)應(yīng)力筋的張拉端采用夾片錨，固定端采用擠壓錨，承壓板采用90×110×16 鋼板，后附5-6 A90成品螺旋筋。夾片錨、擠壓錨質(zhì)量及使用應(yīng)符合GB/T 14370—2015《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》、JGJ 85—2010《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土中不得摻用氯鹽。

（4）為保證工程正常進(jìn)行，所有材料都應(yīng)提前7 d進(jìn)場(chǎng)（需要復(fù)驗(yàn)的原材料應(yīng)提前14 d進(jìn)場(chǎng)）。

3.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備

根據(jù)北京市地方標(biāo)準(zhǔn)DB11/T 695—2017《建筑工程資料管理規(guī)程》、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50204—2015《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定，材料進(jìn)場(chǎng)需要進(jìn)行以下復(fù)驗(yàn)：

（1）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5224《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》抽取鋼絞線試件做力學(xué)性能檢驗(yàn)，應(yīng)符合該標(biāo)準(zhǔn)7.2 條力學(xué)性能要求。預(yù)應(yīng)力筋每60 t 為1 個(gè)檢驗(yàn)批，每批抽取1 組試件，檢驗(yàn)產(chǎn)品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和進(jìn)場(chǎng)復(fù)驗(yàn)報(bào)告。

（2）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)場(chǎng)后，要求現(xiàn)場(chǎng)對(duì)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋中緩粘合劑取樣，送具有試驗(yàn)?zāi)芰Φ膶?shí)驗(yàn)室做拉伸、剪切強(qiáng)度檢驗(yàn)。

（3）錨具應(yīng)按設(shè)計(jì)要求選用，并應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，其性能應(yīng)符合GB/T 14370—2015《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》，錨具按相關(guān)規(guī)定進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，每2 000 套錨具作為1 批進(jìn)行檢查和驗(yàn)收。檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：

①外觀檢查。錨具包裝應(yīng)符合規(guī)定，錨板及夾片表面無裂紋，外觀尺寸符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

②夾片及錨環(huán)硬度檢驗(yàn)。送具備相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的鋼檢中心做洛氏硬度檢測(cè)。

③錨具組裝件靜載試驗(yàn)。

（4）預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備標(biāo)定。預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備需在有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定后方可進(jìn)行張拉。標(biāo)定有效期為半年。

4 施工工藝要點(diǎn)

4.1 施工工藝

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝主要有：預(yù)應(yīng)力筋的加工制作、安裝、張拉、封錨。

4.2 預(yù)應(yīng)力筋安裝

4.2.1 安裝梁底模板、綁扎普通鋼筋

預(yù)應(yīng)力鋼筋施工前應(yīng)先將梁底模板施工完成，梁側(cè)模板先不施工，為預(yù)應(yīng)力筋綁扎安裝預(yù)留足夠的操作空間，普通鋼筋綁扎完成后，按圖紙中預(yù)應(yīng)力筋的線形控制點(diǎn)位，進(jìn)行架立筋焊接，焊接完成后，穿設(shè)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。

4.2.2 預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)線形

單側(cè)張拉線形見圖3、雙側(cè)張拉線形見圖4。

圖3 單側(cè)張拉線形

圖4 雙側(cè)張拉線形

4.2.3 預(yù)應(yīng)力筋安裝

（1）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋鋪放之前，需檢查其規(guī)格尺寸和數(shù)量并確認(rèn)其端部組裝配件可靠無誤后，才能進(jìn)行下工序。對(duì)于預(yù)應(yīng)力筋護(hù)套破損位置，可采用防水聚乙烯膠帶進(jìn)行修補(bǔ)，每圈膠帶搭接寬度應(yīng)大于膠帶寬度的1/2，纏繞層數(shù)應(yīng)多于2 層，纏繞長(zhǎng)度應(yīng)超過破損長(zhǎng)度30 mm，嚴(yán)重破損的預(yù)應(yīng)力筋不可投入使用（每米破損點(diǎn)不大多于5處）。

（2）預(yù)應(yīng)力筋穿束方法主要采用人工單根多次穿束法進(jìn)行施工。具體施工部位可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。預(yù)應(yīng)力筋在固定端與張拉端處需用扎絲將其固定在普通鋼筋上。在梁體跨中部分每隔1～2 m 設(shè)1 個(gè)固定點(diǎn)，用扎絲將預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋進(jìn)行固定。

（3）穿設(shè)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)應(yīng)平行順直，要求其水平偏差不大于50 mm，豎向偏差不大于15 mm，以減少?gòu)埨瓡r(shí)的摩擦損失，保證張拉后有效應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（4）梁內(nèi)鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，應(yīng)保證每根預(yù)應(yīng)力筋走向順直，減少平面外彎曲，要求預(yù)應(yīng)力筋保持順直避免扭絞，至端部再散開。

（5）預(yù)應(yīng)力筋張拉端的承壓板采用牢固措施固定于端部模板上，且保持張拉作用線與承壓板面垂直，如采用木模板應(yīng)在合模板時(shí)留出預(yù)應(yīng)力筋孔槽，如采用鋼模板應(yīng)在鋼模板上采用加工廠預(yù)留機(jī)械鉆孔。固定端放置位置在墻端部或板端部。

4.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉

工程張拉端采用梁頂（個(gè)別位置在板頂）凸起、梁側(cè)凹式2種張拉方式。具體方式以設(shè)計(jì)單位簽字的深化圖紙為準(zhǔn)。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在框架梁的梁端錨固，且建筑不允許在柱面外凸出錨固時(shí)，承壓板過柱子中心線距離不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力筋公稱直徑的8倍。當(dāng)次梁內(nèi)緩粘結(jié)應(yīng)力筋在邊梁錨固時(shí)，承壓板過邊梁中心線距離不應(yīng)小于預(yù)應(yīng)力筋直徑的5倍。預(yù)應(yīng)力筋張拉做法見圖5—圖8。

圖5 錨固端位置

圖6 錨固端做法大樣圖

圖7 梁頂張拉端做法

4.4 預(yù)應(yīng)力張拉控制力

4.4.1 計(jì)算

（1）混凝土強(qiáng)度要求。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，以同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn)，預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能張拉，張拉前不得拆除梁板下支撐。

圖8 梁側(cè)凹式做法

（2）張拉控制力。預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制采取雙控法，以控制張拉力為主，同時(shí)用張拉后的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度作為校核依據(jù)。張拉控制力取0.75 倍鋼絞線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即1 860×0.75＝1 395（MPa）。

（3）理論伸長(zhǎng)值。預(yù)應(yīng)力筋理論伸長(zhǎng)值應(yīng)考慮摩擦損失σl2（N/mm2）因素，可按下列公式計(jì)算：

當(dāng)kx+μθ≤0.3時(shí)，σl2可按下列近似公式計(jì)算：

式中：k為考慮粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋護(hù)套壁每米長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù)，參照J(rèn)GJ 387—2017《緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，按表1 取用；μ為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與護(hù)套壁之間的摩擦系數(shù)，按表1 取用；x 為從張拉端到計(jì)算截面的曲線長(zhǎng)度，m，可近似取該曲線在縱軸上的投影長(zhǎng)度；θ為從張拉端到計(jì)算截面曲線各部分切線的夾角之和對(duì)應(yīng)的弧度值。

表1 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的摩擦系數(shù)

（4）伸長(zhǎng)值的實(shí)測(cè)和校核。實(shí)際伸長(zhǎng)值△L 應(yīng)等于：

式中： L2為張拉之后的實(shí)測(cè)外露長(zhǎng)度值；L1為張拉之前的實(shí)測(cè)外露長(zhǎng)度值；a 為錨具回縮及預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值。

張拉過程中，通過校核張拉伸長(zhǎng)值，可以反映出張拉力是否足夠、摩擦損失是否過大等問題。張拉完成后，實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值偏差應(yīng)在-6%～6%，若張拉伸長(zhǎng)值超出理論伸長(zhǎng)值，需立刻停止作業(yè)，查明原因并采取相應(yīng)措施后再繼續(xù)作業(yè)。

4.4.2 控制措施

安排專人進(jìn)行張拉盯控，張拉完成后用盒尺測(cè)量，張拉的長(zhǎng)度需符合規(guī)范及圖紙要求，此項(xiàng)工作作為重點(diǎn)工作，必須進(jìn)行監(jiān)督?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉見圖9。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉

4.5 封錨

4.5.1 措施

（1）預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)結(jié)束后，將多余預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行切割，剩余的外露部分長(zhǎng)度不小于30 mm，嚴(yán)禁采用電弧切斷，錨具進(jìn)行防腐處理、驗(yàn)收后按此方案施工。

（2）懸空張拉端需封堵混凝土的部位搭設(shè)好腳手架等高空操作平臺(tái)。

（3）預(yù)應(yīng)力錨具涂抹防腐油脂后，采用與錨具配套的封錨蓋進(jìn)行保護(hù)。

（4）封堵部位處理：錨具封堵前，清除預(yù)應(yīng)力筋上油污等雜物，同時(shí)剔除封錨槽內(nèi)松散的混凝土浮漿，并將殘留在混凝土表面的積水清除干凈。

（5）采用細(xì)石混凝土將張拉端穴槽進(jìn)行填充封堵。封堵材料中不得使用任何摻加氯化物的外加劑，且填充密實(shí)。

（6）封堵完后工作面料盡場(chǎng)清。

4.5.2 應(yīng)用分析

預(yù)應(yīng)力封錨采用灌漿料施工，提前進(jìn)行支模，確保在張拉預(yù)應(yīng)力完成后第一時(shí)間封錨，封錨沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在預(yù)應(yīng)力封錨后進(jìn)行標(biāo)識(shí)，防止人員及車輛碾壓，此措施效果明顯。預(yù)應(yīng)力封錨見圖10。

圖10 預(yù)應(yīng)力封錨

5 結(jié)束語

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力應(yīng)用于工程9.80 m 標(biāo)高及16.90 m 標(biāo)高頂板梁中，在預(yù)應(yīng)力施工前對(duì)此部位的鋼筋綁扎及預(yù)應(yīng)力位置進(jìn)行BIM 位置模擬，切實(shí)找出施工難點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化。在施工過程中，專人在預(yù)應(yīng)力張拉過程中進(jìn)行旁站監(jiān)督，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)保證施工質(zhì)量可控。

預(yù)應(yīng)力張拉完成后及時(shí)安排工人進(jìn)行封錨處理，由于9.80 m 頂板有運(yùn)輸機(jī)械通過，對(duì)于封錨位置進(jìn)行攔設(shè)，確保張拉端位置的成品保護(hù)。

對(duì)工程預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行研究，形成的緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可供同類大型站房緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工參考。