超長樓板曲線預應力筋施工技術(shù)的研究與應用

常亮

（山西三建集團有限公司，山西晉城 048000）

1 工程概況

晉城市丹河新城金村新區(qū)起步區(qū)教育園區(qū)共享項目（職院范圍）及教育園區(qū)酒店項目設(shè)計施工總承包-體育場工程，總建筑面積為33362m2；主看臺分為東、西兩個看臺地上三層，基礎(chǔ)形式為柱下條形基礎(chǔ)；主體為框架結(jié)構(gòu)、局部型鋼柱。

本工程東、西看臺主體二層樓板厚130mm、長230m，在C軸-D 軸范圍內(nèi)沿環(huán)向字母軸方向布置@600 預應力筋板內(nèi)居中布置，預應力筋采用1860 級（GB/T 5224—2014）高強低松鋼鉸線，鋼絞線抗拉強度標準值fptk=1860MPa，彈性模量Es=1.95×105MPa，直徑=15.2mm 且單根截面面積為140mm2。

2 項目主要特點及難點

（1）本工程中作為溫度筋布置的無粘結(jié)預應力筋長度較長，施工時跨越幾個流水段，因此，這部分預應力筋的鋪設(shè)是本工程施工中的一個難點。

（2）本次施工中的連續(xù)預應力樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計施工未超長長度、超大面積，這一施工相對較為少見，其后張預應力結(jié)構(gòu)變形的施工、設(shè)計環(huán)節(jié)相對較為復雜。

（3）為了進一步完善超長樓板混凝土極易出現(xiàn)收縮的問題，選擇在樓板位置進行后澆帶的設(shè)置，同時預應力筋需進行二次設(shè)計，施工流水會與張拉環(huán)節(jié)相結(jié)合，這也導致施工質(zhì)量控制難度較大。

（4）后澆帶的數(shù)量設(shè)置、設(shè)定預應力張拉時間等措施，可能會對混凝土建立有效應力帶來極大影響。此外，混凝土材料的應用、混凝土的日常養(yǎng)護、混凝土配合比設(shè)置等各個因素都將會對無縫設(shè)計施工帶來困難。

3 施工流程及要求

3.1 施工準備

為確保預應力筋的安裝質(zhì)量及施工安全，實施安裝前編制專項施工方案，經(jīng)企業(yè)技術(shù)負責人審批，報總監(jiān)理工程師審核后，嚴格按方案組織實施；同時根據(jù)二次深化后的施工圖紙設(shè)計要求，選擇有資格證且經(jīng)驗豐富的工人進行預應力筋張拉的施工，按要求進行工藝性能檢驗并做好預應力張拉記錄。

3.2 預應力筋鋪設(shè)

該項技術(shù)在樓板下部非預應力筋綁扎完畢后，結(jié)合設(shè)計圖紙確定預應力筋位置通過預應力筋自身松弛性能形成自然曲線，與下部非預應力筋用綁扎絲綁扎固定牢固；對于無粘結(jié)筋而言，其垂直位置，更適合應用鋼筋馬鐙或是支撐鋼筋進行控制，這一過程應保障間距在1~2m。另外，應注意保障無粘接筋始終把持順直的水平位置。在雙向化連續(xù)平板當中，各個不同無粘結(jié)筋曲線高度控制點應采用鐵馬凳鋪墊，并注意扎牢。支座位置，可以將無粘結(jié)筋直接綁在墻、梁的頂端鋼筋區(qū)域；如在跨中位值時，則可在板的底部鋼筋上直接進行無粘結(jié)筋的綁扎。在本次工程當中，混凝土樓板的設(shè)計大多屬于多跨性連續(xù)雙向板，特別是在無粘結(jié)預應力筋上需相應的搭配兩個方向的懸垂曲線。在這一過程中，由于無粘結(jié)預應力筋需要進行互相穿插操作，施工難度相對較大。因此在正式施工開始前，施工人員需首先計算出不同無粘接筋搭接點的標高，同時針對有關(guān)數(shù)值進行比較，首先設(shè)置在標高點上低于相較各筋的無粘接筋，并依據(jù)這一規(guī)律制定好所有無粘接筋的對應鋪設(shè)順序。此外，在常規(guī)情況下，無粘接預應力筋的鋪設(shè)往往需要在完成底部鋼筋布設(shè)這一步驟后才可進行，而水電線則更多應用在無粘接筋鋪設(shè)之后，同時切記不可將變動任意一個無粘接筋的豎向位置，最后再進行支座處負彎矩鋼筋的鋪設(shè)。施工人員需嚴格根據(jù)設(shè)計要求中的曲線開頭就位，并將無粘接預應力經(jīng)固定牢靠，在垂直位置上可以選用馬凳或支撐鋼筋進行控制，要注意保持其間距在1~2m。固定無粘接筋的水平位置，可以運用鐵馬凳將其固定。在支座位置，可以將無粘接近幫扎到墻、梁的頂部鋼筋之上；在跨中位置，則可將無粘接筋，直接綁扎在板下方的底部鋼筋上。

3.3 錨固端的固定

針對粘結(jié)預應力筋的錨固段部分，可以選用擠壓錨具并使用內(nèi)埋式方法進行。對于根數(shù)較多的無粘接預應力筋而言，為了防止其由于錨固段拉力過于集中導致混凝土開裂的問題出現(xiàn)，因此本次工程中選用錯開位置的形式進行錨固，并分段張拉。施工人員應注意在版面凹槽區(qū)域進行預應力筋張拉端的設(shè)置，緊接著將錨固段在板內(nèi)進行埋設(shè)。預應力筋的搭接處區(qū)域，因為無粘接筋有效高度的降低，導致混凝土的抗彎能力受到影響，這也會使錨具周邊區(qū)域的混凝土出現(xiàn)拉應力，由于拉應力導致的應變，一旦超過混凝土自身允許的應變值后，很可能導致裂縫問題的出現(xiàn)，這一過程中則需在其中補充一些非預應力鋼筋。

3.4 張拉端固定

在這一環(huán)節(jié)中，應將有關(guān)施工圖紙中設(shè)置完成的無粘結(jié)預應力筋位置作為打孔位置，以此來完成張拉端模板的固定，此外張拉端承壓板，可以通過使用釘子，來將其固定在端模板上，或是通過應用點焊的形式來將其固定在鋼筋上。施工人員需保證無粘結(jié)預應力曲線或是折線筋末端區(qū)域的切線與承壓板的水平方向保持垂直，而在張拉端錨固點與曲線段起始點中間應當存有大于300mm 的直線段。

3.5 張拉準備

預應力筋張拉前應精心組織、策劃、作好各項施工準備工作，以保證施工順利進行。張拉準備工作主要包括：材料設(shè)備及配套工具的準備；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的準備；施工操作條件的準備；張拉施工技術(shù)的準備；施工安全及技術(shù)交底等。具體如下。

（1）按施工段的劃分順序完成相應澆帶的混凝土澆筑。

（2）清除錨墊板面的混凝土、毛刺等。

（3）搭設(shè)可靠的張拉操作平臺；用線與孔道未端中心線的切線重合。

（4）預應力張拉前，應提供相應部位混凝土強度試壓報告，當同條件試塊立方體抗壓強度達到混凝土設(shè)計強度的100%以后，方可進行預應力筋的張拉。

3.6 張拉順序

張拉順序按對稱的原則并考慮水平構(gòu)件彈性壓縮分批完成，同時考慮盡量減少張拉設(shè)備的移動次數(shù)。根據(jù)張拉方式，分為單端張拉和兩端張拉。兩端張拉的方式是用一臺千斤頂在梁的一側(cè)張拉，待所有預應力筋一端張拉完成后，再分批在另一端補拉，這種張拉順序減小了分批張拉的彈性壓縮損失。采取以上張拉順序張拉，使預應力張拉不占工期、保證了主構(gòu)件的預應力建立以及使構(gòu)件不產(chǎn)生超應力，不扭轉(zhuǎn)及側(cè)彎。

根據(jù)施工安排，分別采用二端張拉和一端張拉的施工方法，張拉采用應力控制和伸長校核雙重控制，以保證預應力的有效建立。張拉過程中，要隨時檢查張拉結(jié)果，理論伸長值與實測值的誤差不超過±6%。如果發(fā)現(xiàn)實際測量的伸長值與理論伸長值的誤差超過上述范圍時，應立即停止張拉，分析原因并采取相應的措施以后方可繼續(xù)張拉。

3.7 張拉注意事項

（1）在開展預應力作業(yè)的過程中，應將安全原則放在第一位，由于高應力下的預應力筋往往具有較大的能量，因此如果預應力筋被拉斷的情況出現(xiàn)，很可能導致出現(xiàn)更大的危害。因此在實踐過程中，施工人員不可以站立在預應力筋兩側(cè)區(qū)域，并應在張拉千斤頂?shù)暮蠓轿恢?，進行防護裝置的設(shè)置。

（2）操作千斤頂和測量伸長值的人員，應站在千斤頂側(cè)面操作，嚴格遵守操作規(guī)程。油泵開動過程中，不得擅自離開崗位。如需離開，必須把油閥門全部松開或切斷電路。

（3）每根構(gòu)件張拉完畢后，應針對端部以及周邊部位進行全面檢測，同時根據(jù)檢測結(jié)果填寫相關(guān)記錄表。

（4）預應力筋的張拉應采用雙控方式，工作過程以張拉力的控制為核心，伸長值作為校驗依據(jù)。

（5）在張拉過程中，應注意核查張拉結(jié)果，常規(guī)情況下實測值與伸長值間的誤差，不可超出施工標準驗收范圍（±6%）。

3.8 張拉端的處理

預應力張拉完成后，應及時對錨固區(qū)進行保護。預應力筋錨固后外露長度不小于30mm，多余部分用手持磨光機切除。經(jīng)防腐處理后，再用C45 微膨脹細石混凝土封裹張拉端錨具，其保護層應不小于25mm。

3.9 施工技術(shù)措施

（1）由于錨具的特殊性，因此在其儲存、運輸?shù)冗^程中應重點管理，避免后續(xù)出現(xiàn)銹蝕情況[1]。

（2）鋼絞線的切割過程應在較為干燥平坦的場所進行，同時不可直接應用電弧焊進行切割，應采用砂輪鋸逐根進行切割。同屬于一束預應力筋的鋼絞線長度應基本一致。

（3）不論在梁的任一截面中，都應始終保持施工圖中的預應力筋坐標與群束中心保持一致，因此施工過程中應注意，在梁底區(qū)域下移管具，這一距離應在0.5~1.0cm。同時反彎點之上區(qū)域的管具位置需要向下偏移0.5~1.0cm。

（4）想要確保張拉工作有序開展，則應在靠近邊模板的區(qū)域為預應力筋預留大于300mm 長的水平段，簡單來說就是使預應力筋應與錨墊板之間形成垂直關(guān)系，并同時進行綁扎和固定。

（5）在進行預應力筋鋪設(shè)工作時，如周邊區(qū)域正進行電焊施工，則應采用多層板保護預應力筋，避免因焊渣飛堿導致管具受到損傷，并且也應保證電焊與預應力筋之間不發(fā)生接觸。

（6）為了避免出現(xiàn)同一預應力束內(nèi)的鋼絞線長度不一致導致張拉后應力不同的情況，施工人員張拉工作開始前及開始后，都應針對各個鋼絞線進行預張拉。這一過程中需用到型號為QYC-270 型的千斤頂進行逐根張拉，通過這樣的方式則可保障鋼絞線長度一致，避免各個鋼絞線之間應力不均衡的問題出現(xiàn)。

（7）如果張拉過程的鋼絞線相對較長，且千斤頂張拉活塞的形成無法滿足要求時，則應進行分級張拉。同時在完成各級臨時固錨工作后，需重新進行千斤頂?shù)陌惭b，并將上次張拉的中值作為起始點，重新進行讀表，同時多次積累測量伸長值，防止伸長值影響測量位置[2]。

（8）在錨具正式安裝之前，應當消除孔道口區(qū)域多出的管具，清除存在于預埋墊板表面的灰漿，將錨環(huán)正對孔道中心，并相應套入預應力筋束。在錨環(huán)各個孔洞區(qū)域的預應力筋，應始終保持平行避免出現(xiàn)交叉情況。在塞放夾片后，應保障夾片中的間隙以及預留長度均勻，同時使用小錘、鋼管等將其敲緊，避免出現(xiàn)脫落問題。

（9）在張拉過程中，需防止預應力鋼絲出現(xiàn)斷絲、滑絲以及斷裂情況，一旦發(fā)生上述問題，則應立刻停止張拉，在查明有關(guān)原因后，采用糾正措施并重新開始張拉工作。

（10）在張拉工作結(jié)束后，應等待一段時間，等到預應力的傳遞均勻后，才可進行下一步工作。

4 質(zhì)量控制

4.1 無粘結(jié)預應力筋的鋪設(shè)應符合下列要求

（1）保證無粘結(jié)預應力筋定位始終保持牢固狀態(tài)，以此確?；炷翝仓鳂I(yè)時不會出現(xiàn)變形、位移等情況。

（2）應確保端部預埋錨墊板與預應力筋互相垂直。

（3）避免內(nèi)埋式固定端墊板呈現(xiàn)重疊狀態(tài)，應確保墊板與錨具之間互相貼緊。

（4）無粘結(jié)預應力筋成束布置時應能確保混凝土密實并能裹住預應力筋。

（5）應確保無粘接預應力筋護套的完整性，如果出現(xiàn)局部破損，則應使用防水膠帶將其嚴密纏繞。

4.2 預應力筋的張拉力、 張拉或放張順序及張拉工藝應符合下列規(guī)定

（1）張拉需保證同屬于一束當中的不同預應力筋的應力完全一致。

（2）采用先張法進行預應力筋放松操作的過程中，應注意緩慢松開錯固裝置，通過這樣的方式保證所有預應力筋緩慢放松。

5 安全措施

（1）嚴格執(zhí)行《建筑工程安全生產(chǎn)條例》安全操作規(guī)程進行施工。施工前要預先進行交底，每層施工前應對張拉操作人員進行安全教育，并做好安全教育記錄。

（2）進入現(xiàn)場的預應力專業(yè)施工人員必須佩帶安全帽，工作人員必須配備必要的勞動保護用品，高空作業(yè)時操作人員必須系安全帶。

（3）張拉預應力開始前，應禁止非預應力施工人員進入張拉區(qū)域。張拉錨固時，張拉端附近應無人站立或走動，特別是張拉中的千斤頂后方嚴禁站人。測量伸長值或敲打工具錨時，操作人員應站在千斤頂側(cè)面且與千斤頂角度大于45°的工作安全區(qū)域。

（4）嚴格遵守施工現(xiàn)場的用電制度，用電前與總包單位專業(yè)電工聯(lián)系，由專業(yè)電工指定后將張拉設(shè)備接入現(xiàn)場電源中，不隨意接線。

（5）切割鋼絞線時應注意防止砂輪片破碎傷人。

（6）施工過程中注意防火（切割機產(chǎn)生的火花對安全網(wǎng)、木模板以及用電與機械線路等產(chǎn)生的影響。

（7）每一個工作面完成后，及時清理，做到“工完、料盡、場地清”即保證達到工地安全文明施工的要求，又為下步工序提供良好的工作面，便于施工組織和施工進度計劃的安排。

6 環(huán)保措施

（1）不得隨地丟棄施工應用機械設(shè)備的保養(yǎng)潤滑油，避免出現(xiàn)污染地面的情況。

（2）工作完畢后應切斷電動設(shè)備電源，將工作范圍內(nèi)廢料和垃圾清理干凈。

7 驗收標準

（1）原材料驗收。本次工程中應用的預應力鋼絞線為高強低松弛有粘結(jié)鋼絞線，同時鋼絞線抗拉強度的標準值為1860N/mm2[3]。在正式進場前，應檢查附鋼絞線產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的復檢合格證、出廠合格證等，同時進行鋼絞線見證取樣核查工作，核查過后的產(chǎn)品質(zhì)量應符合相關(guān)規(guī)定。本次工程的抽檢數(shù)量為：以每60t 為一批，在其中隨機選擇三盤鋼絞線，并在每一盤當中隨意選擇一段截取其中的試件，并針對鋼絞線進行拉伸試驗，以此來核驗鋼絞線自身具備的力學性能，高強低松弛有粘結(jié)鋼絞線如圖1 所示。

圖1 高強低松弛有粘結(jié)鋼絞線

預應力錨具均選擇使用Ⅰ類錨具，同時張拉端選擇QM15 夾片式錨具，錨具質(zhì)量必須符合施工規(guī)定要求。同時按照施工設(shè)計規(guī)范中的要求，制備出錨具、墊板以及定位支架等。本次工程的抽檢數(shù)量為：每1000 套為一批，每一批的抽取比例為2%，并且數(shù)量不可低于3 套。根據(jù)施工產(chǎn)品標準規(guī)定的范圍和位置，進行硬度試驗。

（2）應定期對預應力筋張拉機具設(shè)備以及儀表展開周期性的校驗和維護。同時應注意配套標定張拉設(shè)備必須配套應用。另外，張拉設(shè)備自身的標定期限不可超出半年，如果張拉設(shè)備在應用過程中出現(xiàn)異常情況或是針對千斤頂進行檢修后，應當重新進行標定。

（3）應用于預應力筋張拉工作過程的夾具、錨具以及連接器在應用前需先展開彎管檢查，確保其表面區(qū)域整潔，無銹蝕、裂紋等。

（4）在進行到預應力筋的安裝工作時，必須保證其規(guī)格、品種、數(shù)量等滿足施工標準。

（5）預應力筋必須符合下列要求。首先，預應力筋需要應用切斷機進行切斷，不可直接應用電弧切割。其次，如果在鋼絲束梁端部分應用鎰頭錨具，則同樣應用在同一束鋼絲束中。不同鋼絲長度間的極差，不可超過鋼絲長度的1/5000，這一數(shù)值應低于5mm。如果成組張拉長度低于10m 時，不同鋼絲長度之間的極差應小于2mm。

（6）預應力鋼筋端部位置的錨具制作應符合下列標準。首先，在制作擠壓錨具的過程中，應保證壓力表油壓符合說明書規(guī)定，在擠壓完成之后，應使預應力筋的外端透過擠壓套筒1～5mm。其次，在鋼紋線壓花錨制作完成后，應確保其表面無雜物、油污，并使其直線段以及梨形頭長度的符合施工設(shè)計標準。

（7）當安裝預應力筋時，則其級別、規(guī)格、品種等應滿足有關(guān)設(shè)計需求。

（8）注意使錨具的封閉保護符合有關(guān)設(shè)計需求，如果設(shè)計工作缺乏實踐要求，則應注意滿足下列規(guī)定。首先，應用針對性措施避免錨具腐蝕。其次，所有凸出式錯固端錯具的保護層厚度不可低于50mm。

8 結(jié)語

該施工技術(shù)應用在體育場工程在東、西看臺主體二層預應力樓板內(nèi)，施工上解決了預應力筋安裝、固定難的問題，保證了安裝質(zhì)量、提高了工作效率、縮短了工期、節(jié)省了大量馬凳筋、降低了施工成本。