探讨无粘结预应力结构施工技术
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摘要：预应力技术是一项大力推广的建筑结构技术，预应力混凝土是一种将高强钢材和高强混凝土能动的结合在一起的建筑材料，具有强度高、耗材少的优点，与普通混凝土相比，可以有效的加大结构跨度，满足大柱网、大开间建筑的使用功能需要。无粘结预应力混凝土作为现代混凝土的发展趋势之一，在商品建筑中的应用越来越广泛，特别是在今后，在巨大的市场动力下，一户一板的住宅将会大量涌现。本文结合工程实例对长隆酒店施工要点及质量控制措施作了分析，以供同行参考！
关键词：预应力钢筋混凝土施工工序 质量控制
一、工程概况及特点
本工程位于广州市番禺区长隆集团的中心地段，征地面积149637平方米，在原长隆酒店的基础上扩建成一个全新的超五星级酒店。扩建工程地下室平面尺寸为282.75×227.40m，建筑面积为51550m2，其室内范围内的地下室层高6.5m、室外地下室层高为4.5m，室外部分覆土2.0m。基本柱网尺寸为8.1×9.0m、9.0×9.0m等等，现室外部分地下室顶板（面积约25409m2）、夹层局部（面积约3438m2）楼板采用预应力混凝土无梁平板结构
1.1结构超长
地下室顶板面积约5万m2，其中采用预应力平板的面积约有一半约2.5万m2，结构不设缝超长。在设计中设置纵、横数道后浇带，跨过后浇带的预应力筋需在后浇带混凝土浇筑并达到75%设计强度才能张拉。
1.2板面有数个标高、板厚及柱帽尺寸也有区别
地下室顶板根据建筑功能标高不同，局部有斜板；而且根据覆土厚度及柱网尺寸的不同，设计了几种板厚，相应地，预应力筋在各处的数量也有区别。这使得施工较为复杂，必须对设计图纸非常熟悉及掌握。
1.3采用了有粘结、无粘结两种体系
两种预应力体系在本工程中都得到应用，其中绝大部分为有粘结预应力，施工工序较多、难度较大。而无粘结筋用于跨越后浇带的补筋，数量较少、施工相对简单。
1.4张拉端种类多、大多数设在结构内部
由于结构超长，且地下室侧壁周边不具备张拉条件，大多数预应力筋布置在后浇带处及结构内部，需要用大量的详图去确定柱筋、梁筋、波纹管、锚具等的具体位置，以便指导施工。本公司将在施工前出各类详图，以便顺利施工。
1.5双方向预应力
双方向平板中有粘结预应力波纹管需穿柱，对柱筋有严格要求。
二、预应力材料
①材料：本工程使用公称直径为Φ=15.24mm，强度等级为fptk=1860MPa的高强度低松弛钢绞线（松弛损失小于2.5%），其性能必须满足GB/T5224-1995的要求。
②混凝土：本工程结构设计的混凝土的强度等级分别为C40、C35、C30，预应力钢筋张拉完成后，采用同强度等级的混凝土封闭张拉端。③锚具：张拉端采用夹片式锚具，固定端采用挤压式具，均为Ⅰ类锚具，其端部距混凝土表面不小于25mm。
④端部承压垫板：张拉端90×90×12mm，固定端采用配套的铸铁垫板。
⑤端部承压钢筋：采用￠6螺旋筋，（螺距90mm）。⑥无粘结预应力钢筋包涂：由预应力专业包涂厂家采用建筑防腐油脂和高密度聚乙烯，包涂而成的。
4预应力构造方案
本工程主要柱网尺寸为9.6m×9.6m，由于结构较长，且结构设计时，已经设置了混凝土后浇带；因此，本工程在预应力的设计中，考虑利用各楼层的混凝土后浇带，这样就既减少了预应力钢筋的长度，满足设计规范的要求，又使得预应力钢筋的设置更加合理、经济。在地下室各楼面，由于后浇带将楼层结构分成九块大致相等的区域；因此，在四周临边区域，主要采取一端在框架梁边、墙边固定，另一端张拉；中间区域以及两端同为后浇带的部分则为两端同时张拉。附楼的会议室、多功能厅为大跨度的混凝土结构，该部分框架梁采用预应力混凝土梁，通过增设预应力钢筋，来减少混凝土框架的截面高度，增加室内的有效高度。由于框架柱节点的钢筋较密，在框架梁的钢筋绑扎完成后，主框架预应力钢筋，从梁侧穿入框架梁内，采用变角张拉技术张拉预应力钢筋。因此框架柱竖向钢筋绑扎时，一定要留出预应力钢筋以及锚具的位置。
5预应力钢筋的下料
本工程采用现场下料，下料时采用无齿砂轮切割机进行切割。钢绞线的下料长度按以下公式计算：L=L1+L2+L3
L1为预应力钢筋埋入构件内的长度（平面长度+曲线增长）；L2为预应力钢筋张拉长度；L3为下料长度误差。
6锚具、垫板制作
6.1 固定锚具端张拉：本工程预应力钢筋部分采用一端张拉。埋设前，须对固定端锚具进行挤压制作。挤压时，应按挤压锚具控制油压对挤压质量进行控制，当挤压油压小于额度油压时，则该挤压锚具必须切除作报废处理，并对预应力钢筋重新挤压。挤压后的预应力钢筋必须保证挤压锚具与承压垫板的紧密和垂直。
6.2 张拉端垫板的安装：结构周边梁柱钢筋绑扎完成后，就可以安装张拉端承压端垫板。钢垫板按设计要求焊在钢筋骨架上，并按设计要求在钢垫板后安装螺旋筋。垫板及螺旋筋焊接固定，端部承压垫板必须与预应筋保持垂直。当无粘接预应力筋在结构周边梁或墙上锚固张拉时，承压垫板必须缩入混凝土构件表面锚固。因此，封模板前，在张拉端承压垫板前预埋穴模，以保证拆模后可以对垫板前混凝土及时清理并安装锚具，使张拉顺利进行，穴模长度一般不小于100mm。
7无粘接预应力钢筋的铺设
本工程预应力钢筋的施工如下：板中的预应力钢筋的施工，在板的下层钢筋铺设完成以后进行铺设，然后再铺设梁板负筋；在梁的普通钢筋绑扎完成后，开始铺设框架梁的预应力钢筋，预应力梁筋呈曲线布置。其曲线方程为：
Y1=－2FX2/LC+（h－ap）；Y2=2f（0.5L－X）2/L（0.5L－C）+ap；
其中：Y1为反弯点到支座处的曲线方程；Y2为反弯点到跨中处的曲线方程。f为预应力筋曲线矢高（mm）；C为预应力钢筋曲线反弯点（m），C=0.15L；H为梁高或板厚（mm）；Y为预应力筋曲线纵坐标（mm）；X―预应力钢筋曲线横坐标mm），C=0.15L；L为梁板轴线跨度（m）；ap―预应力中心至上截面边缘距离（mm）；ap为预应力中心至下截面边缘距离（mm）。
预应力梁筋曲线标高在支座、反弯点、跨中五个控制点由支撑架控制。无粘接预应力钢筋在运输及施工过程中，应防止无粘接筋包皮被其他钢筋刺穿或划破胶皮，如有破损，应立即用水密性胶带进行缠绕修复，胶带搭设宽度不应小于胶带宽度的1/2，缠绕长度应超过破损长度，严重破损的应予报废。预应力筋用扎丝绑扎固定，其净保护层厚度在梁中应大于50mm，板中应大于20mm。铺设的预应力钢筋要求顺直，曲线平滑流畅，不得有死弯或突变，标高误差不大于10mm。预应力钢筋采用￠12的圆钢焊接或绑扎在普通钢筋上，并按照设计要求确定绑扎高度和位置。
8预应力钢筋的张拉
根据施工方案，地下室分成九个大致相等的小流水施工段；主楼和附楼各三个小施工段，作为一个大的流水施工段进行等节奏流水施工。在混凝土强度达到设计强度的80%后方可张拉；张拉方式采用逐层施工，逐层张拉，且进行对称施工的方法。
8.1 张拉设备：YDCW26T\ZB-500油泵、及千斤顶；机具：顶压器（液压和弹簧两种）和工具锚等。钢绞线的张拉控制应力，梁σCON=1302MPa，单根张拉力181KN；板σCON=1209MPa，单根张拉力169KN；张拉控制程序：0-100%σCON；张拉顺序：按结构顺序依次逐根张拉。
8.2 施加预应力的管理：张拉过程中以应力控制为主，对预应力钢筋的张拉实行应力和伸长值双控管理。张拉前，计算预应力钢筋的理论伸长值，其实际伸长值（测量伸长值+推算伸长值）应不大于理论伸长值的6%，若超出此范围应停止张拉，查明原因后方可继续张拉。预应力钢筋理论伸长值△Lcp按以下公式计算：
△Lcp=FptmLp/ApEp；Fpm为预应力钢筋的平均张拉力（KN）；Ap为预应力钢筋的截面面积（mm2）；Lcp为预应力钢筋的长度（mm）；Ep为预应力钢筋的弹性模量（KN/mm2）。
8.3 预应力钢筋伸长值的测量：当千斤顶张拉力达到控制应力的10%时，测量人员开始测量预应力钢筋的伸长值；其次，当千斤顶张拉力达到控制应力时，测量预应力钢筋的最终伸长值，两者之差即为预应力钢筋的伸长值。将测量伸长值除以0.9得到实际伸长值，以之与理论伸长值比较进行校核。
8.4 预应力钢筋变角张拉：板面变角张拉需在板面留设张拉槽，张拉端承压垫板安装于张拉槽内，微微保持倾斜，施工中注意保持无粘接预应力钢筋与承压板保持垂直。
8.5 锚具封堵：预应力钢筋张拉完成后必须做好混凝土的封堵工作。首先，切除预应力钢筋的多余部分，锚具夹片外露钢绞线长度不小于30mm，切除时采用氧割或机械切割；其次，将张拉端及周围清理干净；再次，用同等级混凝土浇筑并振捣密实。外露钢绞线部分的混凝土保护层厚度不小于20mm。
9预应力与非预应力的协调
预应力钢筋的施工必须同土建、水电的预留、预埋等分项工程紧密配合，否则将会影响到总工期目标的实现。这主要体现在以下几个方面：
9.1 钢筋绑扎：非预应力钢筋施工与预应力钢筋在埋设过程中关系密切，二者在工序上相互交叉搭接；施工中非预应力钢筋的绑扎必须整齐规范，特别在梁柱节点及端部应注意竖向钢筋和梁端部钢筋的位置，为预应力钢筋及端部构件留设必要的安装空间，同时应尽量避免非预应力钢筋对无粘接预应力钢筋的损伤，拉接筋必须在预应力钢筋绑扎定位后方能绑扎。
9.2 模板支模：满堂脚手搭设完成，梁板模板一次铺设。钢筋在模外绑扎，钢筋及预应力钢筋安装就位后入模；结构周边梁、柱侧模后封，预应力钢筋张拉孔模板以及预应力钢筋搭接处，垂直方向次梁张拉端侧模预留，待预应力端部构造节点处理完成后方可封堵。
9.3 模板拆除：附楼的预应力框架梁的梁底模板必须在预应力钢筋张拉后方能拆除，但张拉端侧模板应在混凝土浇筑2~3天内尽快拆除，以便于端部清理和锚具安装，保证张拉的顺利进行。框架梁预应力钢筋搭接处张拉孔板底模应提前拆除，以便于千斤顶安装操作，但拆除时应注意不得松动梁支撑体系。
9.4 水电安装：水电预埋管的铺设不应影响到预应力钢筋的标高，在二者位置发生冲突时，预埋管应尽量移位以保证预应力钢筋的定位。
9.5 电焊作业：无粘接预应力钢筋埋设后，其上部后周围应尽量避免进行焊工作业，当必须进行时，焊工应采取必要的措施以保证预应力钢筋不被烧伤（否则必须作报废处理）。
9.6 脚手架施工：结构周边的脚手架搭设应满足预应力钢筋的张拉要求，脚手架的拆除必须在张拉后才能进行进行。
9.7 垂直运输：预应力钢筋的垂直运输量较小，因此在施工前，可以提前提出申请，利用塔吊进行垂直运输而不致影响到主体工程的施工进度。
9.8 混凝土的浇筑及养护：混凝土浇筑时必须注意振动棒不得连续冲击无粘接预应力钢筋；对于节点和张拉端部的混凝土必须振动密实，不能在承压板后形成孔洞。混凝土浇筑时，除按混凝土本身要求制作试块外，还应多做一组试块，待其强度检验合格后方可张拉。混凝土浇筑完成后必须及时进行养护，以保证构件张拉前混凝土不出现裂缝。
10施工质量通病及防治
①包涂胶皮破损：避免北非预应力钢筋直接挤压或冲击；②穿束时无粘接筋在支撑筋上刮伤：支撑筋用圆钢代替螺纹钢；③包涂胶皮烧伤或烫伤：严禁在无粘接筋附近进行氧焊作业或动焊；④无粘接束水平位置偏差大：加强绑扎；⑤无粘接筋与垫板不垂直：使无粘接筋在垫板后300mm范围内保持垂直。⑥固定端挤压锚具与承压垫板脱离：采用挤压垫板。⑦张拉时垫板凹陷：浇筑前检查端部模板封堵牢固，浇筑时加强振捣。
结语
随着对建筑工程要求的不断提高，预应力钢筋混凝土技术的不断完善，预应力在高层建筑和大跨度建筑结构上的应用越来越广泛，而由于无粘结预应力钢筋混凝土具有工序少、施工方便、速度快等特点必将得到广泛的应用。
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