淺析建筑工程中有粘結預應力技術的應用

摘要:本文結合某高層綜合樓工程實例，闡述了建筑工程施工中有粘結預應力技術的應用，并對張拉施工中應力控制技術等進行了詳細分析。

關鍵詞:建筑工程 有粘結預應力 張拉 工藝

0 引言

隨著預應力技術的不斷應用和完善，平面尺寸超長、功能空間超大的建筑也迅速涌現。預應力技術具有明顯的節約鋼材、增大結構跨度、減少結構自重、提高使用功能、綜合效益好等優點。

1 工程概況

某綜合樓工程為商務辦公用途，地上15層，地下1層，部分樓層為滿足大空間需要，結構局部采用有粘結預應力梁，預應力梁的基本跨度為10.8m、11.5m、12.0m、12.5m等。基本斷面為300×800mm，+450×800mm，550×850mm，350×700mm，350×60mm，450×750mm。每架梁中配置1～2孔波紋管，每孔波紋管內置5～8根鋼絞線，預應力筋采用φ15.2mm、1860級高強低松馳有粘結鋼絞線。

本工程預應力梁連續跨度較大，預埋波紋管時要嚴格控制最高點、最低點及反彎點，在張拉過程中以控制張拉力為主伸長值校核的原則進行，在澆筑混凝土時確保不出現漏漿現象。施工中應注意以下難點和重點的控制:波紋管的定位和安裝;波紋管接頭和防止漏漿的處理;預應力張拉過程的控制。

2 預應力施工工藝

2.1 施工工藝流程 有粘結預應力框架結構施工工藝流程見圖1。

2.2 材料的選用及驗收

2.2.1 預應力筋 本工程預應力筋采用高強低松弛有粘結鋼絞線φ15.2mm，鋼絞線抗拉強度標準值fpk=1860MPa。鋼絞線應有出廠質量證明書或試驗報告單，進行外觀和標牌檢查，抽取試樣委托相應資質單位做力學性能試驗，3根一組。

2.2.2 錨具 錨具采用QM型錨具，錨具應有出廠質量證明書或試驗報告單，進行外觀檢查和硬度試驗，數量為錨環5個，夾片25副，符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》中I類錨具的要求。

2.2.3 波紋管 波紋管采用金屬螺旋管，管內徑分別為5根鋼絞線60mm，6、7根鋼絞線70mm，8根鋼絞線75mm，接頭管內徑分別為大一號同型螺旋管。其尺寸性能要求符合國家標準《預應力混凝土用金屬螺旋管》的規定。

2.3 設備進場及標定驗收 預應力工程用設備有:液壓千斤頂及相應油泵、擠壓機、灌漿機等，檢驗及標定需提供有相應資質的單位出具的標定報告。

2.4 施工要點

2.4.1 模板及支撐 ①考慮到預應力的反拱作用，預應力梁的底模起拱應稍小，本工程取梁跨度的1/1000;②模板及支撐應能承受結構自重和施工荷載，在不擾動梁底模的情況下，板底模和梁側模在張拉前全部拆除，以保證預應力建立的效果;③在梁張拉后，孔道內水泥漿強度達到30Mpa，方可拆除大梁支撐和底模。

2.4.2 孔道的留置 ①孔道在混凝土澆筑前留置要做到孔道的尺寸位置必須正確，保證孔道暢通，孔道的線形平順，采用的波紋管不漏漿，孔道端的預埋鋼板垂直于孔道中心線;②孔道波紋管應滿足在外荷載作用下，有一定抵抗變形的能力，且在堆放、吊運、鋪設過程中不可損壞管道，保證混凝土在澆筑過程中水泥漿不滲入管內;③波紋管安裝時，事先接設計好的預應力筋的曲線坐標在側模上彈線或制作好明顯的標記，以波紋管底邊沿為準定出波紋管曲線位置，也可以底模板為基準，直接量出各部位曲線相應高度，標在箍筋上，定出波紋管的曲線位置;④波紋管接長采用比縱管大一號同波紋管進行接長，接長套管長度250mm，每邊旋入125mm，對接后用膠帶仔細纏裹，保證不漏漿。⑤波紋管與喇叭管連接時，插入長度40～80mm，棉絲封堵，再用膠帶密封;⑥波紋管用10鋼筋托架為支撐，間距1000mm，托架橫筋點焊或綁扎在梁箍筋上，箍筋下部的保護層應在孔道點焊固定前墊置;⑦波紋管安裝就位后，必須用鋼絲將波紋管與鋼筋托槊綁扎在一起，或在波紋管頂部橫向綁扎一根筋，防止波紋管上浮;⑧波紋管安裝過程中應盡量避免反復彎曲，防止管壁開裂，同時還應防止電焊火花燒傷管壁。如有開裂或燒傷時，用密封膠布密封;⑨波紋管安裝后，應仔細檢查波紋管位置，曲線形狀，固定情況，接頭封閉情況和管壁完好情況，外觀上波紋管在梁內順直、平滑，梁側看曲線應流暢連續;⑩灌漿孔、排氣孔、排水孔、泌水孔都必須在留置孔道時同時留置。

2.4.3 灌漿孔、排氣孔、泌水孔的留置 ①灌漿孔、排氣孔應設置在格件兩端及跨中最低點，并伸出板面，用膠帶仔細纏裹，也可留設于錨具或鑄鐵喇叭處，間距不大于12m，孔徑采用16mm;②曲線孔道灌漿時最低點應設置灌漿孔，以利于空氣的排空，保證孔道在灌漿后的密實。為方便施工，將灌漿孔、排氣孔設置為同時兼備2種功能的管孔，還可以起到泌水的作用。

2.4.4 預應力筋的制作和穿束 ①預應力筋的制作根據鋼材的品種、錨具形式及生產工藝來確定，按相應的計算公式準確計算出下料長度。下料完成后，分不同品種、長度、部位等分別編號，分類存放;②預應力筋固定端制作采用擠壓機制作，擠壓腔內保持清潔，每次擠壓完要清理。擠壓時，保持鋼絞線、擠壓模及活塞桿在同一中心線上;③按照施工顧序作業，依次定位波紋管、張拉端的大螺旋筋、喇叭管、張拉盒及錨固端的大螺旋筋、鋼環、大墊板，然后穿束。④本工程在鋪完波紋管后即將預應力筋穿入波紋管中。穿束后張拉端外露長度應滿足張拉要求;⑤澆筑混凝土前根據實際鋪設情況完善鋪束圖，既可作張拉前編號的依據，又可作為計算預應力伸長值時的參考資料。張拉前根據鋪束圖，按先次梁后主梁及對稱張拉的原則對預應力束進行編號，確保張拉工作有序、合理進行。

2.4.5 混凝土的澆筑 大梁設計采用C40混凝土，其施工要點:①混凝土澆搗前對波紋管標高、位置、牢固情況，模板支架穩定，拼縫的緊密程度，構件的預埋鐵位置、尺寸等進行全面驗收;②混凝土振動器絕對不能直接振擊波紋管，以防振癟引起波紋管漏漿影響張拉和孔道壓漿;③嚴格控制混凝土的質量，除做混凝土試塊外，經常檢查混凝土坍落度;④混凝土澆筑后及時養護，檢查和清理孔道、錨墊板及壓漿孔。

2.4.6 預應力張拉 ①根據設計要求確定預應力筋控制張拉應力值，計算出其理論伸長值;②為避免構件端部開裂，錨具區混凝土強度必須滿足局部承壓要求;③本工程采用一端張拉。采用200t千斤頂時，張拉程序0→10%→100%→錨固;因受張拉空間限制的梁，需采用27t千斤頂時，將每束鋼絞線分3批張拉，第1批(2～3根) 張拉程序0→102%→錨固，第2批(2～3根) 張拉程序0→101%→錨固，第3批(2～3根)張拉程序0→100%→錨固。

張拉過程實行雙控管理，即以應力控制為主，并同時實施伸長值測量控制。在正式張拉前進行試張拉，實測摩擦損失系數，再根據實測結果填寫“張拉要點”(包括張拉力及計算伸長值)。張拉的實際伸長值不應大于計算伸長值的+6%或小于-6%，若發現實際伸長值超出此范圍，應停止張拉，查明原因可繼續張拉。預應力的伸長值計算:

參數取值K=0.0015，U=0.25，E=1.95~2.0×105MPa

注:預應力筋伸長值采用分段迭加法計算，計算值如表1。

2.4.7 反拱值測量 張拉完成后對所有控制點觀測結果進行統計，最大控制點觀測反拱值為8mm，反拱值測量結果如下表2。

2.4.8 有粘結預應力孔道灌漿 ①預應力束張拉后孔道及時灌漿，采用水灰比為0.4～0.45的水泥漿，為改善水泥漿的性能，可適當添加卦加劑，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥;②灌漿前，用壓力水沖洗孔道，以利于保持壓入水泥漿的流動性，利于漿壁結合，也同時可檢查灌漿孔、排氣孔是否正常;③水泥漿攪拌機放置在臨時支座上。均勻攪拌后，漿液在重力作用下經過金屬過濾網流進一個自制的貯液罐中吸漿、灌漿，這樣水泥漿的產生是連續的，而灌漿可以逐條梁間歇進行，保證了水泥漿的數量和質量;④灌漿壓力控制在0.8～1.2MPa。均勻進行，不得中斷，并應排氣通順。

2.4.9 封錨 預應力束張拉錨固后，外露長度過長的采用機械切割的方式截斷至外露長度不大于30mm，錨具用C40微膨脹混凝土封錨，在接頭處原有砼表面鑿毛，增強砼粘結性。封錨的砼尺寸應大于預埋件或錨具的尺寸，厚度大于100mm。

3 結語

綜上所述，本工程經過合理組織及各部門的積極配合，項目順利地完成，達到了節約鋼材、提高了經濟效益的預期效果，顯示出了預應力技術在大面積建筑中的獨特優勢。在施工過程中，要確保預應力筋位置的準確和張拉效果，滿足結構工程的要求。在防止孔道漏漿方面做了大量工作，沒發生次孔道堵塞情況。在預應力筋制作過程中嚴格按實際尺寸控制，波紋管按模數下料，降低損耗，取得良好的經濟效果。