豎向緩粘結(jié)預應力鋼筋混凝土外墻施工控制要點

□文/李言戈 齊云霄 龐云濤

1 工程概況

天津濱海新區(qū)于家堡金融區(qū)中心某項目總建筑面積44 965 m2，主體建筑層數(shù)地下2層，地上最高6層，地上建筑面積21 780 m2，地下建筑面積2 3185 m2。地上的主體為鋼結(jié)構(gòu)，建筑屋頂最高點標高為相對標高38 m。

地下2層的西南角約80 m長的外墻采用預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，預應力筋沿鋼筋混凝土外墻高度豎向布置，從地下室底板布置到地上1層結(jié)構(gòu)標高處。

2 豎向預應力筋在結(jié)構(gòu)中的設計

2.1 概述

緩粘結(jié)預應力多用在大跨度梁、柱、板等結(jié)構(gòu)上；而本工程是地下墻體的應用，預應力筋豎向布置。因為西側(cè)靠近海河（30 m），西南處連續(xù)的鋼筋混凝土墻體沒有水平方向的支撐橫梁設計，西墻及南墻共80 m成近似直角，結(jié)構(gòu)墻體主要承受外側(cè)支護樁傳來的側(cè)向荷載。

豎向安裝的緩粘結(jié)預應力鋼絞線，在混凝土凝固期間伸縮變形自由、不與周圍緩凝粘合劑產(chǎn)生粘結(jié)，而在施工完成后的預定時期內(nèi)預應力筋通過固化的緩凝粘合劑與周圍混凝土產(chǎn)生粘結(jié)作用，具有結(jié)構(gòu)延性好，抗震性能優(yōu)等特點。

2.2 預應力筋施工設計

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外墻垂直向共布置75道豎向預應力筋，間距1 000 mm，每道分成兩組配束，每組12根；墻體高度為12 m，垂直方向筋長大約13.75～14.75 m，見圖 1。

圖1 預應力筋在鋼筋混凝土墻體中豎向布置

預應力筋設計為15.2 mm的高強低松弛緩粘結(jié)預應力鋼絞線，強度標準值fptk=1 860 MPa，彈性模量Ep=195 GPa，其緩凝粘合劑的標準張拉適用期為180 d，標準固化時間為540 d。

預應力筋張拉端采用M15-1型單孔夾片錨，固定端采用M15-1P型擠壓錨，其配套的錨墊板、螺旋筋，均選用廠家配套產(chǎn)品。質(zhì)量及使用應符合GB/T 14370—2015《預應力筋用錨具、夾具和連接器》、JGJ 85—2010《預應力筋用錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程》的規(guī)定。

3 施工工藝及質(zhì)量控制

3.1 預應力筋的制作

1）預應力筋下料應使用剪切工具，不能用氧氣乙炔氣體燒斷。

2）預應力筋垂直長度除了一般圖紙要求外，也考慮施工環(huán)境等相關，具體計算方法為

式中：L——垂直向預應力筋的長度；

La——預應力筋在構(gòu)件內(nèi)的投影長度；

Lb——預應力筋在構(gòu)件內(nèi)每跨曲線增量；

Lc——頂部尾端（張拉）預留工作長度。

式（1）中，預應力筋在構(gòu)件內(nèi)的投影長度按設計圖中預應力筋考慮，頂部尾斷預留工作長度考慮將來的工具類型。

3）預應力筋下料前核對鋼絞線盤上的標牌，鋼絞線軸（卷）吊入專用放線轉(zhuǎn)盤架內(nèi)。離放線轉(zhuǎn)盤架3 m處為起始點，按L值切斷，然后復核第一根鋼絞線的下料長度（包括料單和現(xiàn)場校核），準確無誤后方可成批下料。

4）預應力筋固定端擠壓錨的擠壓工藝：鋼絞線端頭用鋼鋸條將鋼絞線外皮剝掉10 cm；將擠壓簧套進剝完皮的鋼絞線，擠壓簧要飽滿；將套好擠壓簧的鋼絞線頭穿進擠壓模內(nèi)，同時穿進提前放進擠壓模內(nèi)側(cè)的擠壓錨內(nèi)，待擠壓的鋼絞線頭要頂在擠壓機頂桿凹槽內(nèi)，同時調(diào)整待擠壓的鋼絞線與擠壓機的擠壓模保持在同一軸線上；開泵給油，擠壓機缸體伸出，開始擠壓（油壓≮28 MPa），擠壓錨擠壓后預應力筋外端應露出擠壓錨1～5 mm。

5）預應力筋制作時，應采取措施防止緩粘結(jié)劑從端頭流出，尤其是固定端擠壓錨位置，要重點防護。注意成品保護，不得損壞緩粘結(jié)鋼絞線外皮，如造成局部破損，可用外包防水聚乙烯膠帶或熱熔膠棒進行修補。預應力筋下料后應及時覆蓋，在鋪放使用前，應將其妥善保存在干燥的地方，以避免材料銹蝕。

3.2 預應力筋的鋪設

1）外墻預應力筋鋪設之前，先提前預制好預應力筋定位支架，見圖2。

圖2 預應力筋支架

2）外墻預應力筋鋪設隨土建施工進度進行。鋪設之前，先綁扎墻壁普通鋼筋，待普通鋼筋綁扎完成后，將1束12根預應力筋兩端都粘貼好編號后，把固定端提前埋入墻中，見圖3。固定端錨墊板采用井字架將各墊板分散開，其水平和豎向排列間距≮60 mm。固定端位置埋好后，按預應力筋線型布置大樣圖位置點焊預應力筋支架，最后用綁絲將預應力筋與支架綁扎牢固。

圖3 內(nèi)埋式固定端做法

3）施工時，其他鋼筋應避讓預應力筋，不得改變預應力筋的位置。當預應力筋的鋪設與普通鋼筋在位置上有沖突時，應優(yōu)先保證預應力筋的位置。因緩粘結(jié)預應力筋帶肋，為便于預應力筋鋪設，避免預應力筋外包護套刮破，墻中拉筋宜在緩粘結(jié)預應力筋鋪設完畢后再綁扎。

4）超出澆筑混凝土高度部分的預應力筋暫時固定在墻壁普通鋼筋或外側(cè)支架上，待綁扎墻壁上層高度普通鋼筋時，再將預應力筋捋順，重新與預應力筋支架綁扎牢固?；炷翝仓陂g頂部筋采用在支撐梁頂部安裝鋼管、架子管的方法固定。

5）待整個墻壁預應力筋鋪設完畢后，固定張拉端錨墊板和螺旋筋，錨墊板應固定牢靠，與預應力筋中心線末端的切線相垂直。錨墊板中心位置應與預應力筋的線型矢高要求相吻合。

6）預應力外墻頂端布置有暗梁，由于暗梁鋼筋密集，張拉端只能采用外凸式做法，見圖4。張拉端封錨高度為150 mm。

圖4 張拉端外凸式做法

3.3 鋼筋混凝土的澆筑與振搗質(zhì)量要求

混凝土振搗時，要防止振動棒將緩粘結(jié)筋塑料外皮鑿破，保證混凝土的密實。因張拉端錨墊板周圍鋼筋較為集中，嚴禁漏振，不得出現(xiàn)蜂窩或孔洞。振搗棒不宜直接碰撞架立筋以及端部預埋部件。初凝1～2 d后，應及時清理混凝土周圍。發(fā)現(xiàn)有蜂窩孔洞現(xiàn)象應及時出具具體方案進行加固。

3.4 預應力筋的張拉

3.4.1 張拉前的準備工作

1）當預應力外墻的混凝土強度達到90%以上時（以同條件混凝土試塊的試驗報告為準），方可進行預應力筋張拉。

2）張拉前應清理預應力張拉端的雜物，安裝錨具前應將緩粘結(jié)鋼絞線表面清理干凈。

3）準備好檢測合格的（誤差＜2%）千斤頂。

3.4.2 張拉力計算

預應力筋張拉控制應力σcon=0.75fptk=1 395 N/mm2則單根預應力筋的張拉力為1 395×140=195.3（kN）。

3.4.3 張拉伸長值依據(jù)

在張拉前，要先進行拉伸量驗算。

式中：ΔL——拉伸量，mm；

Fpm——豎向緩粘結(jié)預應力筋的平均張拉力，N；

Lp——豎向緩粘結(jié)預應力筋長度，mm；

Ap——豎向緩粘結(jié)預應力筋的截面面積，本工程取140 mm2；

Ep——豎向預應力筋彈性模量，取195000N/mm2。

式中：Fpm——豎向預應力筋張拉端的力，N；

k——每米孔道局部偏差對摩擦影響的系數(shù)。

3.4.4 張拉方法

1）豎向預應力筋張拉時，當實際拉伸長度與上面計算的值的誤差超過±6%時應暫停，檢查引起超誤原因并采取相應對策后可繼續(xù)進行。

2）環(huán)境溫度要求：在環(huán)境溫度低于20℃進行緩粘結(jié)預應力筋張拉時，預應力筋應力范圍從0張拉至1.05σcon并在持荷后進行端錨固定。當溫度高于20℃可不持荷超張拉；當溫度低于5℃時不宜進行此工序。

3.4.5 張拉后張拉端的處理

豎向預應力筋的張拉完成后，應把預應力筋頂部保留長度＞30 mm，對錨具的防腐按照規(guī)范進行并要求用強度等級C40的混凝土抹封。

3.4.6 張拉期間異常情況處理

1）實測數(shù)據(jù)與驗算長度相差超過規(guī)范規(guī)定的范圍。這種異常狀況通常由兩類原因造成：一是理論計算本身存在較大的偏差，這類的偏差往往會造成理論計算伸長值整體偏大或偏小，此時應根據(jù)實際的張拉狀況對計算參數(shù)進行適當調(diào)整；二是由于作業(yè)條件不符合而造成的，此時應主要檢查設備的標定、設備使用時是否配套以及張拉操作是否規(guī)范。當出現(xiàn)伸長值異常狀況后應立刻停止張拉，待查明原因后重新進行張拉作業(yè)。

2）在張拉作業(yè)過程斷絲的情況。首先針對鋼絞線的斷口及現(xiàn)場的其他條件判斷出斷絲的原因，排查出原因后可以對豎向預應力筋進行第二次張拉作業(yè)。如果不能，應會同各部門共同協(xié)商處理。

3）張拉完成后。用角磨機切割超長緩粘結(jié)預應力筋，切除后的外露預應力筋露出夾片外長度≮30 mm。

4 鋼筋混凝土中豎向預應力筋的質(zhì)量控制要點

1）緩粘結(jié)預應力筋采用符合設計要求的1860級φs15.2 mm成品鋼絞線，具有產(chǎn)品質(zhì)量保證書。產(chǎn)品符合JG/T 369—2012《緩粘結(jié)預應力鋼絞線》。

2）圖紙設計緩粘結(jié)筋的固化時間為6月，因此對預應力外墻的澆筑進度有了時間限制，即緩粘結(jié)筋出廠到墻壁預應力張拉完成在6月內(nèi)必須完成，否則緩粘結(jié)筋張拉后產(chǎn)生的預應力效果就不會滿足設計要求，影響工程質(zhì)量。

3）封錨前必須應將鋼絞線頂端周圍的混凝土處理干凈并把錨具做防腐。

5 結(jié)語

緩粘結(jié)預應力施工的許多工藝細節(jié)上已經(jīng)有相應的工法，本工程共進行150組、1 800根預應力筋的施工，給讀者提供一個連續(xù)墻因側(cè)向荷載進行豎向預應力筋施工的借鑒。