房建工程大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)應(yīng)用實踐

張文波

（蘭州高科投資（控股）集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

大型工業(yè)廠房、大型倉庫等結(jié)構(gòu)梁的設(shè)計，避免不了大跨度梁施工的難題，為提高施工結(jié)構(gòu)安全性及經(jīng)濟(jì)性，工程上常采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)[1]。該技術(shù)既能滿足結(jié)構(gòu)安全性，也能滿足造價經(jīng)濟(jì)性，因此備受施工單位的青睞。

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁大部分選用后張法施工技術(shù)，該技術(shù)在減輕結(jié)構(gòu)自重的同時，通過預(yù)加張力，提高結(jié)構(gòu)自身的受力性能，同時，在抗震、抗裂等性能上有著顯著地提升。本文以某實際工程項目進(jìn)行施工實踐，采用后張法施工方式，對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)進(jìn)行分析，重點針對施工過程中的技術(shù)難點進(jìn)行介紹，以供參考。

1 工程實踐案例

某市政府綜合辦公樓項目，綜合樓由主樓和裙樓組成，主樓共16層，樓高54m，總建筑面積為16500m2。該建筑西、南、東三面有裙樓，其中西裙樓設(shè)計有三層的多功能會議大廳，會議大廳跨度為33m，南裙樓設(shè)計有1層的大會議廳，跨度為25m，廳內(nèi)均未設(shè)立柱，主梁采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)。

（1）預(yù)應(yīng)力混凝土施工。首先，按照設(shè)計要求進(jìn)行埋管，埋管間距設(shè)計不超過1m，埋管處接頭做好密封處理；其次，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋鋼絞線的穿束，將鋼絞線整體包扎穿入預(yù)埋管內(nèi)；鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋后安裝灌漿孔；最后進(jìn)行灌漿處理。

（2）施工材料的選取。預(yù)埋管采用的是金屬波紋管，結(jié)構(gòu)性能好、抗變形能力強(qiáng)；預(yù)應(yīng)力筋采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其規(guī)格、直徑等應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224-2014設(shè)計要求，強(qiáng)度等級不低于1980MPa；錨具、夾具、連接器形式應(yīng)符合《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370-2015 技術(shù)規(guī)范，如采用LQM夾片型式錨具時需進(jìn)行技術(shù)驗收和靜載荷試驗等；灌漿用的混凝土采用普通硅酸鹽水泥，不能使用強(qiáng)度等級低于42.5級水泥，添加劑材料為高效早強(qiáng)堿水劑、膨脹劑，滿足性能強(qiáng)度要求。

（3）施工機(jī)具的選用。應(yīng)根據(jù)施工工藝流程和技術(shù)實施特點按要求選取合適的施工機(jī)具，如電動型高壓油泵、液壓型拉伸機(jī)、灌漿機(jī)具、穿心式千斤頂?shù)?；施工前檢查機(jī)具質(zhì)量，確保機(jī)具使用性能完好。

2 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工流程和施工準(zhǔn)備

2.1 施工工藝流程

預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝流程如下：金屬波紋管預(yù)埋安裝，預(yù)應(yīng)力筋的制作和穿管，錨具及張拉設(shè)備的安裝和調(diào)試，預(yù)應(yīng)力拉張，孔道灌漿，錨頭封堵。其中，預(yù)應(yīng)力灌漿孔道非常重要，施工前應(yīng)檢查孔道的安裝質(zhì)量，保證孔道尺寸及定位的準(zhǔn)確性和平順性，杜絕局部彎曲問題[2]，避免影響混凝土澆筑質(zhì)量；孔道接頭處應(yīng)嚴(yán)格做好密封處理，且孔道處鋼板應(yīng)與孔道軸線垂直，灌漿孔和排氣孔的位置必須符合設(shè)計要求，各工序間要求密切配合、協(xié)調(diào)穿插、無縫銜接。

2.2 施工前的準(zhǔn)備工作

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工流程復(fù)雜，需要施工人員密切配合，充分作好準(zhǔn)備工作，對施工材料、施工機(jī)具等認(rèn)真檢查和核驗，以提高施工質(zhì)量和施工效率。具體準(zhǔn)備工作要求如下：

（1）檢查拉伸機(jī)、高壓油泵等機(jī)具的使用性能，試運行機(jī)具是否正常、可靠，進(jìn)行必要的參數(shù)校驗并做好記錄，確保機(jī)具準(zhǔn)備就緒。

（2）根據(jù)設(shè)計要求，檢查預(yù)埋管、預(yù)應(yīng)力筋等構(gòu)件的規(guī)格、尺寸、強(qiáng)度等參數(shù)指標(biāo)，并按照技術(shù)要求逐項檢查、驗收，確保材料構(gòu)件合格、達(dá)標(biāo)。

（3）施工所需的錨具夾具、連接器等數(shù)量、型式按照要求準(zhǔn)確齊全，其質(zhì)量驗收合格。

（4）預(yù)應(yīng)力筋鋼絞線提前按要求制作并捆扎完成，上好標(biāo)牌，分類存放，確保施工時隨用隨取。

（5）灌漿用的混凝土材料按要求進(jìn)行配比試驗，確定合適的材料配比，并按確定的配比參數(shù)配制混凝土砂漿材料。

（6）施工前進(jìn)行技術(shù)交底，將施工工藝流程、施工過程中的技術(shù)重點和難點交底到位，要求每一位施工作業(yè)人員熟記施工操作步驟和技術(shù)實施要點，各工種、各工序相互協(xié)調(diào)、密切配合，確保施工順利開展。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)要點

3.1 波紋管的安裝

波紋管的預(yù)埋和安裝是預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工工藝中的重要環(huán)節(jié)，該工程案例中選用的是強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)性能較好的金屬波紋管[3]。波紋管預(yù)埋安裝定位、連接和接口密封處理是施工中的重點。

3.1.1 波紋管的位置定位

波紋管是在底筋基礎(chǔ)上進(jìn)行安裝的，所以應(yīng)利用底部基礎(chǔ)鋼筋進(jìn)行定位?？梢园凑疹A(yù)應(yīng)力包絡(luò)曲線坐標(biāo)定位，波紋管間距不宜過大，一般設(shè)置在0.6～1m 范圍內(nèi)，該工程定位間距設(shè)定值為0.8m。本次施工波紋管長度在30m 以上，為提高定位筋的位置精度，施工中采用可刻度定位法，根據(jù)設(shè)計圖中的鋼絞線位置，確定定位筋位置，再進(jìn)行定位筋的位置焊接，提高定位準(zhǔn)確性。

3.1.2 波紋管的安裝連接

為確保連接順利，接頭管采用大一號的同型波紋管，有利于兩端波紋管的連接順暢。同時，為避免連接出現(xiàn)晃動等不穩(wěn)定問題，該工程對固定支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采用U 型固定支架型式，提高波紋管固定的穩(wěn)固性。

3.1.3 波紋管接頭處密封處理

確保接頭處連接密封可靠性，接頭密封可以采用密封膠帶封口，防止灌漿時漏漿。此外，考慮到該工程預(yù)應(yīng)力梁的跨度長、斷面截面大，鋼筋籠本身自重較大，如果直接作用在波紋管上，容易破壞波紋管的結(jié)構(gòu)，因此，可先進(jìn)行波紋管的定位、布管、穿束等工序，之后再下放鋼筋籠，以保護(hù)波紋管結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的制作和鋪設(shè)

波紋管預(yù)埋安裝完成以后，需進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的穿束。

3.2.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋的制作

（1）應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求提前下料制作好預(yù)應(yīng)力鋼筋，包括鋼筋數(shù)量、規(guī)格、尺寸等，做好選型和下料前的準(zhǔn)備工作。預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑、規(guī)格等嚴(yán)格按照圖紙設(shè)計要求選取，下料長度應(yīng)根據(jù)預(yù)埋管曲線長度和材料張拉端工作長度提前考慮，過長或過短都會影響安裝質(zhì)量。由于預(yù)應(yīng)力鋼筋需要進(jìn)行張拉處理，因此，下料制作時應(yīng)提前考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性回縮量，預(yù)留鋼筋張拉端的外伸長度。不同的鋼材品種彈性回縮量有所差異，張拉設(shè)備的張拉行程也有所不同，因此，需要提前根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋材料，做好張拉設(shè)備選型，并采用合適的施工方法，完成相應(yīng)的施工步驟[4]。

（2）鋼筋制作完成后應(yīng)合理存放，露天存放時應(yīng)盡量不要接觸地面，并蓋好雨布，避免雨淋生銹或地面腐蝕。

3.2.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋的鋪設(shè)

在預(yù)應(yīng)力鋼筋鋪設(shè)前，需要進(jìn)行捆扎處理，捆扎過程由預(yù)應(yīng)力束和普通鋼筋組合在一起完成，將普通鋼筋的主筋和預(yù)應(yīng)力束同時放入捆扎，預(yù)應(yīng)力束的高度根據(jù)設(shè)計曲線形狀計算后確定。為確保捆扎質(zhì)量，需要在預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)置的控制點位主筋處焊接馬凳箍，尤其是預(yù)應(yīng)力束的反彎點位置，必須設(shè)置馬凳箍，將預(yù)應(yīng)力束與鋼筋牢牢捆扎結(jié)實。此外，鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋時，應(yīng)時刻保持預(yù)應(yīng)力束的曲線流暢，鋼筋籠放入梁模板后應(yīng)觀察預(yù)應(yīng)力束曲線形狀，發(fā)現(xiàn)水平偏擺時應(yīng)及時調(diào)整、修復(fù)。

3.3 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力張拉是預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)的核心工藝，該工程采用后張法形式，先安裝預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備，待預(yù)應(yīng)力鋼筋籠在梁模板固定后再進(jìn)行張拉[5]。

3.3.1 張拉設(shè)備的安裝和調(diào)試

確保張拉設(shè)備選型滿足張拉技術(shù)要求，安裝后對張拉設(shè)備進(jìn)行試運行，確保設(shè)備運行可靠，無使用故障。

3.3.2 預(yù)應(yīng)力張拉前準(zhǔn)備工作

預(yù)應(yīng)力張拉前，先進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑對混凝土強(qiáng)度要求較高，因此，張拉前必須查驗混凝土強(qiáng)度是否達(dá)到設(shè)計要求，待確認(rèn)達(dá)到設(shè)計要求后才可張拉。張拉過程按照應(yīng)力從小到大的程序進(jìn)行，達(dá)到張拉應(yīng)力最大要求值后，保持張拉載荷2min，對其一端進(jìn)行錨固，另一端應(yīng)根據(jù)張拉要求補(bǔ)齊應(yīng)力損失后再進(jìn)行錨固。同時，張拉過程應(yīng)避免鋼筋發(fā)生偏移，時刻保持孔道、錨具、千斤頂三者中心線處于同一直線上，在時間上，兩端同時張拉，同步進(jìn)行，張拉過程應(yīng)做好記錄。

3.3.3 張拉完成后的檢查

該工程由于預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)尺寸較大，一次澆筑難以完成，故采用分層澆筑方式，但張拉預(yù)應(yīng)力筋需一次張拉完成，因此，預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后，分層澆筑混凝土強(qiáng)度也必須達(dá)到設(shè)計要求。此外，采用2 臺張拉設(shè)備左右兩端同時張拉同一束預(yù)應(yīng)力鋼筋時，必須對張拉力讀數(shù)和鋼絞線的預(yù)應(yīng)力伸長值同時進(jìn)行控制。張拉前計算張拉值，觀察張拉后的實際值并比較其與計算值的差異，保持誤差控制在±6%以內(nèi)，嚴(yán)格控制誤差值，一旦發(fā)現(xiàn)誤差偏大時，應(yīng)立即停止張拉，查明原因，及時處理修復(fù)。

張拉完成后應(yīng)做好現(xiàn)場保護(hù)，嚴(yán)禁撞擊張拉端頭，切割多余鋼絞線時嚴(yán)禁使用電弧切割，否則將會影響預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用強(qiáng)度，切割時用濕棉布包裹錨具并對錨具進(jìn)行加水冷卻。

3.4 孔道灌漿

孔道灌漿需要在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉后的48h 內(nèi)完成，灌漿前應(yīng)檢查鋼絞線和錨具是否存在破損、變形等異常情況，如無異常方可進(jìn)行灌漿施工作業(yè)。孔道灌漿施工過程應(yīng)遵循以下施工要求：

3.4.1 孔道的清理

灌漿前的準(zhǔn)備工作必須充分、周全，灌漿前必須做好孔道的清渣處理，保證孔道灌漿通暢，清理時可采用高壓水槍沖洗，待孔道內(nèi)雜質(zhì)沖洗干凈以后，也應(yīng)先清理孔道內(nèi)的積水，避免雜質(zhì)、積水等影響灌漿質(zhì)量。灌漿作業(yè)開始前，仔細(xì)檢查排氣孔、壓漿孔以及灌漿設(shè)備等質(zhì)量，確保灌漿施工過程的順利進(jìn)行。

3.4.2 灌漿砂漿配制

灌漿用的砂漿配制必須嚴(yán)格按照試驗確定的配比進(jìn)行。該工程采用普通硅酸鹽水泥，試驗確定的水泥漿水灰比為0.45，配制時必須嚴(yán)格按照配比進(jìn)行，添加物料時必須計量準(zhǔn)確，嚴(yán)格控制水灰比值，確保砂漿配制滿足使用性能要求。配制砂漿在使用前和澆筑過程中應(yīng)保持?jǐn)嚢锠顟B(tài)，提高水泥漿的性能質(zhì)量。

3.4.3 孔道澆筑

由于該工程預(yù)應(yīng)力混凝土梁結(jié)構(gòu)跨度尺寸超過30m，梁的孔道過長，因此，一次性澆筑成型難以實現(xiàn)，容易出現(xiàn)空隙等澆筑缺陷，為確保澆筑質(zhì)量，該工程采用兩次澆筑施工完成。第一次澆筑完成以后，待水泥漿中的水充分泌出且未初凝時，立即進(jìn)行二次壓漿。二次壓漿過程需緩慢進(jìn)行，速度不宜過快，壓漿量應(yīng)均勻，二次壓漿時，達(dá)到一定壓力后觀察排氣孔位置，發(fā)現(xiàn)流出濃水泥漿時，封閉排氣孔，繼續(xù)加壓，持續(xù)加壓到設(shè)定值后，停止壓漿并進(jìn)行封堵。此外，灌漿應(yīng)在預(yù)應(yīng)力張拉后及時進(jìn)行，不宜超過48h，灌漿完成后應(yīng)對混凝土梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證混凝土澆筑質(zhì)量。待檢驗無質(zhì)量問題后，施工完成。

4 結(jié)束語

大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)在大型建筑體系中應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟，鑒于其施工結(jié)構(gòu)安全性以及工程造價經(jīng)濟(jì)性，諸如廠房、倉庫、多功能展廳、會廳等大型建筑體，通常都會應(yīng)用到大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)。施工單位應(yīng)認(rèn)真分析和總結(jié)類似的施工經(jīng)驗，掌握施工工藝流程，并針對預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工過程中的重點和難點進(jìn)行嚴(yán)格把控，提高現(xiàn)場施工管理水平，確保預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工的質(zhì)量。