站房新建及改擴(kuò)建中預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的運(yùn)用分析

岳俊夫，董業(yè)廷

1.山東高速軌道交通集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000

2.中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000

隨著人們出行需求量和物流運(yùn)輸量需求的不斷增加，鐵路部門進(jìn)一步加大了對(duì)地鐵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的投入力度，并對(duì)站房提出了新的標(biāo)準(zhǔn)要求，站房建設(shè)及擴(kuò)改建工程施工要求更為嚴(yán)格，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)應(yīng)用也提出了更高的要求。為保證工程建設(shè)質(zhì)量，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)及其應(yīng)用展開研究，保證技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，能夠在工程中得到充分性發(fā)揮，極具現(xiàn)實(shí)意義。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)

為提升構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境中的抗裂性能和工作性能，需事先對(duì)其施加一定的應(yīng)力，而這種內(nèi)應(yīng)力即為預(yù)應(yīng)力。通過(guò)施加預(yù)應(yīng)力，可以幫助結(jié)構(gòu)有效應(yīng)對(duì)各種應(yīng)變及應(yīng)力，能夠最大限度地保證結(jié)構(gòu)性能及質(zhì)量。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，會(huì)先對(duì)鋼筋預(yù)先施加拉力，再實(shí)施混凝土澆筑，利用鋼筋回縮力，在構(gòu)件內(nèi)部形成一定壓力，確?；炷潦芾瓍^(qū)能夠預(yù)先受壓，從而有效避免混凝土出現(xiàn)裂縫問(wèn)題，保證鋼筋抗拉強(qiáng)度及混凝土抗壓強(qiáng)度。該技術(shù)具有抗裂性能理想及剛度較大等方面的優(yōu)勢(shì)，在大跨度結(jié)構(gòu)及大體積混凝土中的應(yīng)用效果顯著，將其用于站房工程施工，可對(duì)整體工程施工起到積極影響。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土類型

2.1 部分預(yù)應(yīng)力混凝土與全預(yù)應(yīng)力混凝土

按照設(shè)計(jì)要求，全預(yù)應(yīng)力混凝土不允許出現(xiàn)裂縫，全應(yīng)力鋼筋要滿足結(jié)構(gòu)對(duì)于拉應(yīng)力的各方面需要，要保證預(yù)應(yīng)力鋼筋配置數(shù)量。該類型混凝土施工工藝要求極為嚴(yán)格，且需要投入的施工成本也相對(duì)較高，大多數(shù)使用在對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性和剛度有特殊要求的結(jié)構(gòu)之中。部分預(yù)應(yīng)力混凝土允許有裂縫存在，但在裂縫寬度方面有著明確要求，強(qiáng)調(diào)必須與相關(guān)規(guī)范要求相符合，整體預(yù)應(yīng)力鋼筋配置數(shù)量相對(duì)較少，施工成本投入也相對(duì)較低，可通過(guò)對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用，代替預(yù)應(yīng)力鋼筋展開相關(guān)操作，在剛度和抗裂性方面要強(qiáng)于普通混凝土，整體應(yīng)用范圍相對(duì)較廣。

2.2 無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土與有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土

有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)\(yùn)用鋼筋的握裹力將預(yù)應(yīng)力傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)中，在張拉操作及施工設(shè)備方面要求并不高時(shí)，整體施工較為靈活，在大型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較廣。但就使用情況來(lái)看，混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)力，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力作用效果形成了一定負(fù)面影響，并不利于混凝土早期受壓應(yīng)力。

混凝土和鋼筋之間的黏結(jié)力與預(yù)應(yīng)力作用效果呈現(xiàn)反比例關(guān)系，黏結(jié)力越小，作用效果也越明顯，也正因如此，無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開始出現(xiàn)。應(yīng)用無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，在施工過(guò)程中，需先將鋼筋放置在設(shè)定位置，再實(shí)施澆筑施工，通過(guò)對(duì)鋼筋實(shí)施塑料薄膜纏繞或涂抹潤(rùn)滑油脂，保證混凝土和鋼筋之間不會(huì)發(fā)生粘連狀況，整體施工較為簡(jiǎn)單，可將拉應(yīng)力優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大，保證混凝土抗裂性能。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在站房新建及改擴(kuò)建中的運(yùn)用

3.1 工程案例

該工程為地區(qū)火車站南站主站房，站房地上共3層，分別為出站層、站臺(tái)層及高架候車層?？傮w建筑面積為40萬(wàn)m2，西落客平臺(tái)、站房、高架候車層均采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，整體項(xiàng)目施工要求較為嚴(yán)格。高架候車層的平行軌道方向跨度為30m，分為無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和黏結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)兩種，垂直軌道方向跨度為24m。落客平臺(tái)框架梁最大跨度為50m，高架層上部采用鋼結(jié)構(gòu)屋頂模式，平行軌道方向及垂直軌道方向跨度分別為30m、65m，設(shè)計(jì)主要以預(yù)應(yīng)力索殼結(jié)構(gòu)與大跨度拱索結(jié)構(gòu)為主，通過(guò)運(yùn)用結(jié)構(gòu)柱與桁架展開相應(yīng)連接施工。

由于主站房結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜，屋頂采用大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，下部采用鐵路橋梁結(jié)構(gòu)，而中部采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)。為保證工程施工效率和施工質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員通過(guò)多方面分析及研究決定，此次施工采用逆作法施工技術(shù)，并重點(diǎn)應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)。

3.2 逆作法施工流程

為了保證工程質(zhì)量，確保工程施工能夠有序展開，施工單位需要按照施工流程逐步展開各項(xiàng)規(guī)劃及操作，以便在規(guī)定時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量完成各項(xiàng)施工任務(wù)。根據(jù)整體工程設(shè)計(jì)情況和各施工節(jié)點(diǎn)，安排此次施工流程如下：開展屋頂部分鋼結(jié)構(gòu)施工；開展下部橋梁結(jié)構(gòu)施工；開展高架候車層和落客平臺(tái)混凝土結(jié)構(gòu)施工；開展其他部分結(jié)構(gòu)、相關(guān)項(xiàng)目施工。

3.3 施工重難點(diǎn)

由于此次工程支撐屋頂結(jié)構(gòu)柱直接與橋梁橋墩相連接，其施工與軌道梁之間并沒(méi)有直接關(guān)系。同時(shí)，由于高架層混凝土柱與梁直接和支撐屋蓋鋼柱連接，該部分施工會(huì)對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接作用，具體主要影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面，在完成高架層及落客平臺(tái)混凝土澆筑施工之后，混凝土?xí)纬梢欢ǖ膭偠?，此時(shí)屋頂鋼結(jié)構(gòu)柱底約束條件會(huì)隨之發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)發(fā)生改變；另一方面，在進(jìn)行高架層及落客平臺(tái)預(yù)應(yīng)力混凝土張拉施工時(shí)，混凝土量彈性壓縮會(huì)對(duì)屋頂鋼柱產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致柱頂發(fā)生位移，進(jìn)而使屋頂鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，位移狀態(tài)產(chǎn)生變化?？紤]到混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，屋頂鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力拉索已經(jīng)處于張拉成型的狀態(tài)，下部預(yù)應(yīng)力混凝土梁張拉及施工過(guò)程中，會(huì)對(duì)屋頂預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)成型狀態(tài)產(chǎn)生作用，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼拉索拉力產(chǎn)生影響，且計(jì)算模型是一次加載完成的。因此需要做好各項(xiàng)施工規(guī)劃，合理利用有限元軟件，模擬工程施工全過(guò)程，進(jìn)而通過(guò)仿真分析確定工程設(shè)計(jì)是否合理，明確工程建設(shè)細(xì)節(jié)及建設(shè)重點(diǎn)，設(shè)置針對(duì)性較強(qiáng)的施工管控方案，以求達(dá)到最佳工程施工效果。

3.4 工程施工注意事項(xiàng)

（1）注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模擬測(cè)試。由于設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置的合理性會(huì)直接影響預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員需要加大對(duì)工程設(shè)計(jì)模擬測(cè)試工作的關(guān)注力度，通過(guò)各種測(cè)試方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置的合理性，以便及時(shí)對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，保證預(yù)應(yīng)力質(zhì)量，防止因設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致工程施工出現(xiàn)質(zhì)量下降及結(jié)構(gòu)變形的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員可通過(guò)運(yùn)用有限元分析軟件，按照勘察數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)工程結(jié)構(gòu)展開模擬測(cè)試，并通過(guò)仿真模擬對(duì)工程整體施工展開驗(yàn)證，從而做好細(xì)節(jié)優(yōu)化及參數(shù)調(diào)整，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工的有效性。

（2）注重施工養(yǎng)護(hù)。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)的過(guò)程中，需要做好一系列養(yǎng)護(hù)措施，保證混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，以便為工程高質(zhì)量施工奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。為保證工程施工的有效性，需要對(duì)混凝土施工質(zhì)量的具體情況展開檢查，制訂配套養(yǎng)護(hù)作業(yè)舉措和管理制度，通過(guò)推行績(jī)效考核的方式，將各部分混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)工作落實(shí)到實(shí)處，保證責(zé)任人能夠嚴(yán)格對(duì)自己需要負(fù)責(zé)的部分進(jìn)行管理，從而實(shí)現(xiàn)各結(jié)構(gòu)的有效維護(hù)，降低結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題發(fā)生的可能性，減少不必要的返工，降低工程投入成本，提高施工效率。

（3）注重施工安全管理。由于站房工程施工涉及大量高空作業(yè)施工，機(jī)械設(shè)備使用也較為頻繁，為保證工程施工安全，避免出現(xiàn)人員傷亡，需要加大對(duì)工程施工全過(guò)程安全情況的管理力度。一方面，需要對(duì)人員展開安全培訓(xùn)，幫助人員明確施工安全操作規(guī)范和防護(hù)措施正確使用方式，確保在發(fā)生問(wèn)題時(shí)人員能夠及時(shí)進(jìn)行自我保護(hù)，并且能夠通過(guò)合理操作，將各種不安全因素控制影響控制在最?。涣硪环矫妫枰M(jìn)行安全巡查，組織專業(yè)人員對(duì)施工各項(xiàng)情況展開檢查及監(jiān)督，及時(shí)對(duì)不合理之處展開調(diào)整與糾正，保證各種安全隱患能夠得到及時(shí)消除。同時(shí)，需要設(shè)置安全指示銘牌及防護(hù)網(wǎng)等安全設(shè)施，真正將安全防范意識(shí)落到實(shí)處，提高人員安全意識(shí)水平，確保整體施工能夠安全高效展開。

4 結(jié)束語(yǔ)

站房施工質(zhì)量與鐵路使用體驗(yàn)關(guān)系密切，為保證乘客能夠獲得更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，在進(jìn)行站房改擴(kuò)建及新建的過(guò)程中，技術(shù)人員需要加強(qiáng)對(duì)各種施工技術(shù)的研究與運(yùn)用，不僅要明確工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況，同時(shí)還要積極應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，保證該技術(shù)能夠在結(jié)構(gòu)施工中發(fā)揮出更大的作用，使站房各部分工程施工都能符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)及要求，進(jìn)而達(dá)到理想的工程建設(shè)效果，保證站房最終建設(shè)質(zhì)量。