大跨度混凝土梁緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)研究

岳雪生，許海文，劉子健

（中建二局第二建筑工程有限公司，江蘇 南京 210000）

在大跨度結(jié)構(gòu)施工中，用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)代替鋼結(jié)構(gòu)，可以獲得較好的綜合效益，后張法中主要分為無(wú)粘結(jié)和有粘結(jié)兩種施工工藝，但有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋施工復(fù)雜，張拉端鋼筋密集，施工難度大，灌漿質(zhì)量不可控，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力會(huì)削弱截面，抗震性能較差，如何在保證進(jìn)度及成本的前提下，高質(zhì)量快速地解決施工問題，是所有施工單位必須面對(duì)的重大課題。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力形式替代有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力，減少灌漿工序，避免灌漿不可控風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約工期時(shí)間，但造價(jià)較高，考慮緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋兩種預(yù)應(yīng)力形式構(gòu)造類似，施工工藝相同，若采用兩者結(jié)合的方式，可以在保證抗震效果的同時(shí)，達(dá)到減少工序，節(jié)約成本，保證工期等多贏的效果。

1 工程概況

阜陽(yáng)潁州正榮府一期項(xiàng)目位于安徽省阜陽(yáng)市南郊，城南新區(qū)內(nèi)，城泉路與三清路交口東南側(cè)?？偨ㄖ娣e為：217 938.91m2，其中地下建筑面積約38 866.79m2，地上建筑面積約178 027.21m2。含人防地庫(kù)，非人防地庫(kù)，建筑設(shè)計(jì)使用年限50年。由3 個(gè)地塊組成，包含21 棟9～18 層商業(yè)住宅，一棟小學(xué)綜合樓，一棟商務(wù)辦公樓，一棟社區(qū)中心，一棟菜市場(chǎng)，一棟幼兒園，一棟社區(qū)活動(dòng)用房，一棟派出所。二地塊共有A1#派出所、A2#商務(wù)辦公樓、A3#社區(qū)文化用房、A4#菜市場(chǎng)、A5#社區(qū)中心、A6#幼兒園六棟公建建筑，其中A4#菜市場(chǎng)頂板跨度較大，運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用過高，所以決定采用預(yù)應(yīng)力混凝土施工，并且在保證抗震要求的前提下，達(dá)到減少工序，降低成本，節(jié)省工期的效果，經(jīng)過研究決定將緩粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)進(jìn)行結(jié)合，形成了大跨度混凝土梁緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力綜合施工工法。

2 工藝原理

在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力解決大跨度結(jié)構(gòu)的施工問題時(shí)，常因抗震性能、工期導(dǎo)致無(wú)法正常使用，若通過應(yīng)用緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力綜合施工技術(shù)，即指結(jié)合緩粘結(jié)、無(wú)粘結(jié)各自優(yōu)勢(shì)，通過主梁采用緩粘結(jié)筋，次梁采用無(wú)粘結(jié)筋的方式，使兩種預(yù)應(yīng)力共同受力，實(shí)現(xiàn)整的施工性能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本，保證工期等多贏的效果。

2.1 預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造

在主梁采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋結(jié)合次梁采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，使其具備二者優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)各自不足。

1）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造 如圖1 所示，緩粘結(jié)主材采用的高強(qiáng)低松弛鋼絞線，涂緩粘結(jié)粘合劑，最外包裹高密度聚乙烯套管，套管上刻有與鋼絞線垂直的橫肋，用來提高混凝土與緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的握裹力。

圖1 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造圖

2）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造 如圖2 所示，無(wú)粘結(jié)主材采用高強(qiáng)低松弛鋼絞線，涂料或油脂，最外部包裹塑料布（管）。

圖2 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋構(gòu)造圖

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土梁綜合施工技術(shù)

1）緩粘結(jié)是把無(wú)粘結(jié)油脂材料取代成為緩粘結(jié)的粘結(jié)劑，緩粘結(jié)材料前期不易固化，會(huì)根據(jù)齡期的增長(zhǎng)逐漸硬化把混凝土和鋼絞線粘接在一起，成為像有粘結(jié)的鋼絞線一樣。緩粘結(jié)劑標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期180 天，標(biāo)準(zhǔn)固化時(shí)間540 天，它使緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉適用期能像無(wú)粘結(jié)鋼絞線一樣自由滑動(dòng)和張拉；其次是緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線外包護(hù)套的壓痕，只有通過壓痕才可以使鋼絞線與混凝土緊密咬合、可靠粘結(jié)，達(dá)到有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的粘結(jié)效果和力學(xué)性能。

2）無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是帶防腐隔離層和外護(hù)套的專用預(yù)應(yīng)力筋，構(gòu)造簡(jiǎn)單、自重輕，無(wú)須預(yù)留管道、灌漿等復(fù)雜工序。

3）緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋兩種預(yù)應(yīng)力形式構(gòu)造類似，施工工藝相同，通過主梁使用緩粘結(jié)筋，次梁使用無(wú)粘結(jié)筋，使兩種預(yù)應(yīng)力共同受力，緩粘結(jié)結(jié)合無(wú)粘結(jié)的綜合施工，無(wú)預(yù)留管道，簡(jiǎn)化灌漿工序，早期施工方便快捷，后期安全可靠，施工前景較好。但緩粘結(jié)結(jié)合無(wú)粘結(jié)在多種大跨度工程的施工中使用相對(duì)來說還比較少，本工程將無(wú)粘結(jié)與緩粘結(jié)結(jié)合預(yù)應(yīng)力筋在室內(nèi)風(fēng)雨操場(chǎng)、室內(nèi)體育館中的施工后，對(duì)其施工步驟和注意事項(xiàng)進(jìn)行了總結(jié)。

3 工藝特點(diǎn)

1）綜合優(yōu)勢(shì)強(qiáng) 緩粘結(jié)筋具有粘結(jié)筋在后期使用上的特點(diǎn)和安全性，同時(shí)緩粘結(jié)筋與無(wú)粘結(jié)筋均具有布索自由、使用方便、無(wú)須孔道的設(shè)置和壓漿的優(yōu)點(diǎn)。

2）安裝簡(jiǎn)單 現(xiàn)場(chǎng)操作容易，具有較強(qiáng)的施工靈活性。

3）成本低 無(wú)須灌漿，有效減少污染物的排放，綠色環(huán)保，節(jié)約資源，降低成本。

4）效率高 可保證施工進(jìn)度，施工前已完成節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)直接預(yù)埋施工，混凝土滿足強(qiáng)度后直接張拉錨固、封錨，無(wú)須預(yù)埋孔道、穿筋、灌漿等，加快施工進(jìn)度。

4 工藝流程及施工要點(diǎn)

4.1 工藝流程

深化設(shè)計(jì)→支撐梁底模板、綁扎普通梁筋→無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的存放、下料及組裝→緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的存放、下料及組裝→鋪放預(yù)應(yīng)力筋→澆筑混凝土→預(yù)應(yīng)力張拉→張拉端處理→張拉結(jié)構(gòu)裂縫控制。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 預(yù)應(yīng)力梁深化設(shè)計(jì)

根據(jù)結(jié)構(gòu)圖紙進(jìn)行分析（圖3～圖6），保證抗震設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)安全的前提下，主梁采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，次梁采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，同時(shí)對(duì)預(yù)應(yīng)力梁中的預(yù)應(yīng)力曲線定位進(jìn)行深化，明確預(yù)應(yīng)力筋曲線的反彎點(diǎn)、最低點(diǎn)、固定端及張拉端位置，出具相應(yīng)的曲線定位示意圖、剖面圖，同時(shí)深化固定端、張拉端大樣及做法，報(bào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院審核確認(rèn)。

圖3 主、次梁預(yù)應(yīng)力深化

圖4 次梁無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋深化

圖5 主梁緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋深化

圖6 預(yù)應(yīng)力曲線深化

4.2.2 支撐梁底模板、綁扎普通梁筋

1）在樓板上彈出軸線和梁柱位置線，并對(duì)線進(jìn)行校核，按照模板專項(xiàng)方案進(jìn)行滿堂架搭設(shè)，施工過程中要加強(qiáng)過程控制，每搭設(shè)兩步架體，由驗(yàn)收組成員對(duì)架體情況進(jìn)行檢查驗(yàn)收，不符合要求處及時(shí)進(jìn)行整改，并采用扭矩扳手檢驗(yàn)扣件的緊固力，架體搭設(shè)完成后，安裝梁底模板，兩側(cè)模板暫不安裝。

2）梁鋼筋綁扎時(shí)，應(yīng)先畫出梁箍筋間距，驗(yàn)收合格后放置梁箍筋、穿梁底縱筋及彎起筋，最后放置上層縱向架立筋并完成綁扎。

4.2.3 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的存放、下料及組裝

無(wú)粘結(jié)鋼絞線需驗(yàn)收合格后，按圖紙下料。吊運(yùn)時(shí)采取豎直或盤螺吊運(yùn)，盤螺直徑不小于2m，長(zhǎng)度不超過200m。堆放應(yīng)按品種、規(guī)格成盤或順直堆放在干燥通風(fēng)的地方，放置于地面時(shí)需用墊塊墊起。

4.2.4 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的存放、下料及組裝

緩粘結(jié)鋼絞線需驗(yàn)收合格后，按圖紙下料。下料需用砂輪切割，禁止使用焊割。一端錨固一端張拉的緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋需逐根組裝，按規(guī)格排列放置。已加工好的需要放置在墊塊上保持干燥通風(fēng)，防止高溫暴曬。在整個(gè)運(yùn)輸及施工過程中禁止磕碰刮蹭等外力損傷，禁止低溫或高溫運(yùn)輸，吊運(yùn)時(shí)應(yīng)用尼龍繩成盤吊運(yùn)。

4.2.5 鋪放預(yù)應(yīng)力筋

通過發(fā)明的鋼筋混凝土梁預(yù)應(yīng)力鋼絲繩加固裝置輔助鋪放預(yù)應(yīng)力筋，先鋪設(shè)次梁無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，后鋪設(shè)主梁緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，二者鋪放做法工序一致，流程為：安放定位筋→鋪放梁底預(yù)應(yīng)力筋→鋪放上部預(yù)應(yīng)力筋→節(jié)點(diǎn)安裝。

預(yù)應(yīng)力筋張拉端、錨固端做法見圖7～圖10。

圖7 預(yù)應(yīng)力筋張拉端組件

圖8 預(yù)應(yīng)力筋固定短組件

圖9 張拉端做法大樣

圖10 錨固端做法大樣

4.2.6 混凝土的澆筑及振搗

預(yù)應(yīng)力筋鋪放完成后，鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力梁端板加固鋼筋，支設(shè)預(yù)留的梁端模和側(cè)模，完成后應(yīng)由施工單位、總包和監(jiān)理單位進(jìn)行隱檢驗(yàn)收，主要檢查其拋物線型是否完好、定位鋼筋是否存在松動(dòng)情況，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確認(rèn)合格后，方可澆筑混凝土。混凝土澆筑時(shí)，嚴(yán)禁踏壓碰撞鋼絞線、固定裝置、定位鋼筋以及端部預(yù)埋部件，土建單位澆筑混凝土，應(yīng)認(rèn)真振搗，保證混凝土的密實(shí)。尤其是承壓板、錨板周圍的混凝土必須振搗密實(shí)。張拉端和固定端區(qū)域混凝土應(yīng)力集中，不得出現(xiàn)蜂窩或孔洞。

4.2.7 預(yù)應(yīng)力筋張拉工藝流程

1）預(yù)應(yīng)力筋張拉流程：清理張拉端→安裝錨具和角度調(diào)整→裝千斤頂→張拉至張拉控制力→鎖定錨固→退出千斤頂→測(cè)量伸長(zhǎng)值→校核伸長(zhǎng)值。

2）拆除端部模板，將影響張拉的雜物清理干凈；準(zhǔn)備380V，15～20A 電源箱數(shù)個(gè)；根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定預(yù)應(yīng)力筋的控制張拉力值，計(jì)算出其理論伸長(zhǎng)值，在實(shí)際張拉前報(bào)給總包方；張拉用千斤頂和油泵根據(jù)控制張拉力值事先標(biāo)定好，張拉千斤頂與壓力表配套標(biāo)定、配套使用，有效期不超過6 個(gè)月，當(dāng)在使用過程中出現(xiàn)反常現(xiàn)象時(shí)或在千斤頂檢修后，應(yīng)重新標(biāo)定，張拉設(shè)備標(biāo)定時(shí)，千斤頂活塞的運(yùn)行方向應(yīng)與實(shí)際張拉工作狀態(tài)一致，壓力表的精度不應(yīng)低于0.4 級(jí)。

3）張拉時(shí)，應(yīng)按照先張拉次梁預(yù)應(yīng)力筋，后張拉主梁預(yù)應(yīng)力筋順序進(jìn)行張拉，如主次梁平行布置時(shí)，可同一側(cè)向 另一側(cè)依次張拉。

4）根據(jù)設(shè)計(jì)要求的預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力取值，張拉控制應(yīng)力系數(shù)為0.75，即緩粘結(jié)單束預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力為1 395MPa，張拉控制力為436.635kN。無(wú)粘結(jié)單束筋的張拉控制力為1 395MPa，張拉控制力為195.3kN。

5）測(cè)量記錄，填寫《預(yù)應(yīng)力張拉記錄匯總表》。操作前依次測(cè)量外露鋼筋的原長(zhǎng)，記錄為張拉操作前初始長(zhǎng)度。張拉操作后二次測(cè)量預(yù)應(yīng)力筋的外露長(zhǎng)度，減去操作前實(shí)測(cè)原長(zhǎng)，即為張拉的實(shí)際長(zhǎng)度。以此來核算的理論伸長(zhǎng)值。

4.2.8 張拉端處理

1）張拉完成經(jīng)總包、監(jiān)理驗(yàn)收合格后，需把錨具外露出的預(yù)應(yīng)力筋超出30mm 預(yù)留長(zhǎng)度的部分用砂輪機(jī)切除，嚴(yán)禁電焊切割，再將張拉端清理干凈。

2）將夾片及預(yù)應(yīng)力筋外露部分涂上防腐防銹漆，要求涂刷均勻，不能有遺漏。最后用同預(yù)應(yīng)力梁混凝土標(biāo)號(hào)的微膨脹混凝土將穴模封堵密實(shí)。

4.2.9 張拉結(jié)構(gòu)裂縫控制

本工程裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，環(huán)境類別為二a 類。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力按照J(rèn)GJ387-2017《緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》要求，裂縫控制寬度不大于0.1mm。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力按照GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（2015 年版）》，按照最大裂縫寬度限值0.2mm。

張拉后需進(jìn)行裂縫觀察監(jiān)測(cè)：①緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裂縫≤0.1mm，可不進(jìn)行裂縫處理，當(dāng)裂縫＞0.1mm，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)裂縫值報(bào)設(shè)計(jì)確認(rèn)；②無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裂縫≤0.1mm，可不進(jìn)行裂縫處理，當(dāng)0.2 ≥裂縫＞0.1mm，可采用開槽填補(bǔ)法或壓力注漿法進(jìn)行封閉，當(dāng)裂縫＞0.2mm，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)裂縫值報(bào)設(shè)計(jì)確認(rèn)是否填補(bǔ)后二次張拉。

5 效益分析

以本工程使用緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力綜合施工工法為例，以小學(xué)風(fēng)雨操場(chǎng)為例分析（預(yù)應(yīng)力梁跨度29m），緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁4 根，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁5 根，采用緩粘結(jié)結(jié)合無(wú)粘結(jié)優(yōu)化后整體成本費(fèi)用比全部采用緩粘結(jié)所需費(fèi)用可節(jié)約成本14 253.27 元；節(jié)約率≈13.61%。

緩粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力綜合施工技術(shù)，響應(yīng)了我國(guó)在建筑市場(chǎng)大力推行綠色施工、節(jié)能減排的需要，節(jié)約了資源，避免了現(xiàn)場(chǎng)二次灌漿，能滿足業(yè)主對(duì)工程質(zhì)量、成本、安全、工期的要求，得到業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理的好評(píng)，值得推廣及應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程通過采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋結(jié)合的施工方法，有效地解決了施工工序復(fù)雜、灌漿質(zhì)量不可控、抗震性能差、造價(jià)高昂等問題。同時(shí)有效地節(jié)省材料，節(jié)約成本，減少了資源的浪費(fèi)，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。在各種大型市政的大跨度梁施工中均可應(yīng)用，值得后續(xù)大力推廣。緩粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)結(jié)合施工工法既保證了工程的施工質(zhì)量，又達(dá)到了簡(jiǎn)單易操作，綠色環(huán)保，降本增效，節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)為工程創(chuàng)優(yōu)中的一大亮點(diǎn)，在今后的大跨度梁施工中有很大的發(fā)展前景。