某廠房預應力框架結構施工技術

摘要：框架結構以其整體性好、抗震能力強及堅固耐用而適用于各類工程中，鋼筋混凝土框架結構的應用也更加廣泛。本文筆者結合工程實例，分析了多層預應力框架施工的難點，并對以下存在問題采取的對策，以及對施工質量及效果進行了評價。

關鍵詞：多層預應力；框架廠房；施工難點；對策

1工程概況

該廠房于黃埔開發(fā)區(qū)友誼路，為3層預應力框架廠房，長210.7m，寬40.0m（局部57.5m），層高7.8m，總建筑高度24.7m（局部高27.3m），總建筑面積27326.93m2，最大跨度19.0m，其每層橫向框架主梁設計為后張法有粘結預應力體系。

2施工難點分析

1）預應力工程和主體框架工程的各工序施工穿插進行，多層連續(xù)施工，各施工段之間需形成流水，同時考慮各項材料的周轉，確定各段之間的施工順序。

2）預應力孔道安裝缺陷是影響預應力工程質量的常見問題，引發(fā)成孔缺陷的因素多樣，需具體分析制定有效措施，防止問題發(fā)生。

3）單端張拉具有效率高、省時省工的優(yōu)勢，但對于預應力混凝土曲線孔道而言，孔道摩阻損失是影響單端張拉的重要因素，采用兩端張拉對減小磨阻損失有明顯作用。

4）灌漿質量是預應力工程整體質量的重要組成部分，若造成灌漿缺陷，會給預應力工程埋下質量和安全隱患。

5）多層施工時，在下層框架預應力張拉之前，上層框架已施工，大量荷載施加在下層框架上，下層框架承重架體設計時應予以考慮。

3施工對策

3.1工序分析與對策

工程中3連跨57.5 m長預應力梁l8道，共計64束預應力筋；2連跨38.5 m長預應力梁78道，共計236束預應力筋，每層施工面積9 108.98 m，鋼管、模板等周轉材料用量巨大。需合理劃分施工區(qū)、段和施工順序，使預應力施工和框架施工相互穿插、不間斷、縮短工期，使各項周轉材料投入最低、周轉次數(shù)最多、倒運距離最短。

廠房共3層，每層等分為A、B、C施工區(qū)且各施工區(qū)分為2個流水施工段。綜合考慮各段施工周期、周轉材料投入、倒運等因素，確定施工順序見圖1。

周轉材料分3批在①、②、③施工時投入，各批均能周轉3次，周轉傳遞路線①→④→⑦、②→⑤→⑧、③→⑥→⑨，保證施工不問斷、投入低、倒運距離短。

3.2預應力成孔

3.2.1原材質量

采用Φ80 mm圓形金屬波紋管作為預應力筋束穿設孔道。預應力工程用金屬波紋管是由金屬帶通過機械旋壓咬合而成。選用該類金屬波紋管時，需對其抗?jié)B漏性能、徑向剛度性能、外觀及尺寸進行檢查，避免由此引起的成孔缺陷。

3.2.2鋼筋擠壓破壞

柱主筋間凈距為81mm，預應力梁主筋間凈距為35mm，梁柱接頭處鋼筋相互交錯后，梁柱鋼筋相互擠壓，使柱鋼筋間凈距不符合波紋管安裝要求。采用木質卡具，其取材、安裝簡單，能反復使用且能較好控制柱筋凈距，安裝于波紋管穿設點，扎絲綁扎于柱主筋間，支設高度高于混凝土澆筑面100 mm，澆筑完24 h即可拆除，見圖2。

3.2.3曲線位置

預應力梁底模鋪設后，先安裝梁一側側模并根據(jù)設計圖紙將預應力筋束曲線位置用油漆標記在該側模內(nèi)面，用于校核波紋管安裝曲線矢高和控制側模對拉螺桿穿設孔位置，避免曲線不正和波紋管被動機械破壞，要求預應力管道與設計曲線吻合并流暢，不得有突變和彎折，同時保證波紋管連接、壓漿板及泌水管安裝質量。

3.3張拉方式

3.3.1張拉方法的選擇

JTG/TF 50-2011《公路橋涵施工技術規(guī)范》要求根據(jù)錨固損失的影響長度1f，即反摩擦影響長度來確定張拉方式。1f可根據(jù)式（1）計算：

式中：△σd為單位長度由管道摩擦引起的預應力損失；σ1為預應力鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固應力；σ0為張拉端錨下控制應力（對后張法構件為梁體內(nèi)錨下應力）；1為張拉端至錨固端的距離。

根據(jù)式（1）和式（2）計算出1f，的不同情況來確定張拉方式。

1）當1f，≥1/2時，可以采用一端張拉。此情況說明張拉端錨固后的應力小于固定端的應力，跨中受到了預應力鋼筋回縮等的影響而有所減小。

2）當1f，<1/2時，一般采用兩端張拉。此情況說明張拉端錨固后的應力大于固定端的應力。對于兩端需要預應力值較小的簡支構件或因結構的特殊情況必須采用一端張拉而固定端應力仍能滿足設計要求時，也可采用一段張拉的方式。本工程預應力張拉施工采用兩端張拉。

3.3.2兩端張拉工藝

預應力筋采用Φs15.24mm高強低松弛鋼絞線，其抗拉強度標準值fpk=1860MPa，張拉控制應力為0.75fpk，施工時超張拉3%。預應力張拉

端采用YM系列夾片群錨體系，要求混凝土強度達到設計強度的80%后方可進行張拉。

每束預應力鋼筋A、B兩端同時張拉，施加的張拉應力必須保持一致，張拉時采用伸長量和張拉應力雙控，以張拉應力為主，伸長量控制作校核。設計張拉加荷程序：0→0.2σcon →0.5σcon →1.03σcon→持荷2 min→錨固。

在0.2σcon即初應力時，分別測量、B兩端的初始伸長值并記錄，表示為△L0A、△L0B；在0.5 時，分別測量A、B兩端的中問伸長值并記錄；在1.03σcon即最大張拉應力時，分別測量A、B兩端的最終伸長值并記錄，表示為△LA、△L1Bo。。實際伸長值計算如下：

式中：△L2A、△L2B分別為在初應力時，A、B兩端的推算伸長值可根據(jù)彈性范圍內(nèi)張拉力與伸長值成正比的關系推算確定。伸長量誤差應控制在±6%范圍內(nèi)。

3.4灌漿質量

3.4.1灌漿料性能要求

灌漿料性能與原材料選用和配比有關。灌漿料水泥采用42.5級的低堿普通硅酸鹽水泥配制，摻加的高效減水劑、膨脹劑等外加劑應與水泥有較好的相容性且不含腐蝕成分，施工前必須對進場的灌漿用水泥和外加劑委托試驗室進行復檢且應在工地試驗室（或委托第三方試驗室）對灌漿材料加水進行試配，各種材料的稱量（均以質量計）應精確到±1%。

試驗室最優(yōu)配比在現(xiàn)場施工時不一定適用，必須進行試驗室與實際配比對比、試配試驗并對首次攪拌出的灌漿料進行漿體流動度和泌水率檢測。為防止灌漿料中混入石渣、水泥塊團，在入壓漿泵前須先過篩，篩孔≤10mm，成漿后，必須經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，濾網(wǎng)網(wǎng)格尺寸≤3mm。灌漿料成漿需在20 min內(nèi)用完且在使用過程中需不斷攪拌，防止灌漿前漿體沉淀離析。

3.4.2孔道灌漿

孔道灌漿應在預應力筋張拉錨固后48 h內(nèi)進行，否則應采取避免預應力筋銹蝕的措施。灌漿前，需將澆筑時臨時封堵的灌漿孔、排氣孔、泌水孔清空，保證排氣順暢并采用壓力水將孔道內(nèi)沖洗干凈，以出清水為準并使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的積水吹出。

為保證同一孔道灌漿一次完成不中斷，需在施工前對壓漿機械進行檢查及清洗，壓力表進行標定，避免施工過程故障和讀數(shù)誤差出現(xiàn)。曲線孔道灌漿壓力控制在0.5～0.7 MPa，超長孔道最大壓力應≤1.0 MPa，保證漿體在孔道內(nèi)有較快的流動速度，使空氣更容易排出。灌漿應勻速進行，以孔道另一端充盈度飽滿且排出與規(guī)定流動度相同的漿液為準并持壓3～5 min，壓力術0.5 MPa。

3.5架體設計

3.5.1架體選型

預應力框架工程一般都伴隨高支模施工。首層施工高度8.9 m，其他層7.8m，梁板支撐架搭設量較大，架體自重大，下層框架預應力張拉之前，上層框架已施工，大量上部荷載疊加在下層擬張拉預應力梁上，而這些荷載向下傳遞的關鍵就在支撐架的承載力和穩(wěn)定性上，因此架體選型和設計尤為重要。工程支撐架體選用碗扣架，外防護架體選用落地式雙排普通鋼管腳手架，千斤頂施工時懸掛用支撐架選用普通鋼管制作成可活動式支架。

3.5.2架體設計

首層架體情況最為不利，設計時應選首層作為分析和計算對象，其他層搭設時參照執(zhí)行。架體承載力驗算時，施工荷載、結構自重等荷載取值宜根據(jù)工程實際情況適當調整加大。首層必須對架體地基承載力進行驗算，梁板支撐架設計時，還應根據(jù)施工荷載作用下混凝土梁的彈性變形、支撐架立桿和橫桿的變形、預估沉降值等設置施工預留起拱度，梁的起拱高度宜為全跨長度的1/1000。

張拉施工需在操作平臺上進行，張拉操作平臺另行搭設費時費工，支撐架體和外防護架設計時，應同時考慮張拉操作平臺和平臺間張拉設備運輸通道的設置，進行局部改良，以達到滿足張拉施工使用需要。預應力張拉端位于框架梁兩端，張拉操作平臺可利用現(xiàn)場外防護架，對于端部有懸挑構件的情況，也可采用梁板支撐架，本工程就屬后者。平臺操作面距張拉部位下方500～800 mm為宜，平臺長寬在l～1.5 m，最低能承受求300 kg/m2的施工荷載，臨邊設置1.2 m高防護欄桿，梁端周圍300 mm范圍內(nèi)無障礙物。

利用外防護架作為平臺問張拉設備運輸通道，施工時應注意與張拉操作平臺等高且必須使操作平臺和運輸通道（外架作業(yè)層）間連接可靠互通，支撐架改造的操作平臺與運輸通道連接嚴禁采用鋼管直接拉結，應采用槽鋼、跳板等橋接。

3.5.3架體監(jiān)測

對架體沉降、松動等采取有效監(jiān)測預警措施，及時整改，防止擴大和進一步發(fā)展。若張拉后梁中部受應力上撓與底模和下部架體發(fā)生分離，需及時發(fā)現(xiàn)并調整頂托進行頂緊。

4其他控制要點

1）梁鋼筋骨架綁扎后、波紋管支托固定前，需首先保證預應力梁鋼筋骨架與梁底模之問的保護層厚度，防止由此引起的波紋管曲線矢高變化，同時須保證波紋管設計水平位置偏差≯±15㈣且波紋管混凝土保護層≯50 mm。

2）波紋管連接接頭、壓漿板及泌水管安裝時，必須采用密封膠帶密封、粘牢，不得留有縫隙且固定牢固，嚴禁強拽拉扯，避免造成返工。波紋管預埋部位有焊接作業(yè)時，需采取遮蓋等防護措施，防止波紋管燒傷，同時嚴禁對該部位進行撬動、敲砸，造成波紋管脫落或位

移等。

3）預應力筋束穿設在混凝土澆筑之前進行。澆筑完后48 h宜對已穿筋束進行拉動，判斷孔道是否受漏漿等影響產(chǎn)生固結堵塞，若堵塞需及時采取抽出筋束等處理措施。

4）泵送混凝土應采取減少混凝土收縮的措施，避免預應力梁張拉前出現(xiàn)收縮裂縫，澆筑完側模拆除后張拉進行前，需對梁身進行檢查。澆筑預應力梁時振搗棒不得直接擠碰錨具預埋件，以防損壞錨具預埋件連接部位。

5）預應力筋在張拉控制應力達到穩(wěn)定后方可錨固，多余預應力筋切除時不得損傷錨具。錨固后及時灌漿，曲線孔道的壓漿必須從孔道最低點的壓漿孔壓入，出漿孔必須開在孔道的最高點，避免空氣殘留無法排出。

6）灌漿料成漿不得額外加水，增加其流動度。宜采用帶有閘閥的灌漿連接管，在停止灌漿前，關上閘閥，20 min后再拆除連接管避免壓力下降及漿液流失。壓漿完成后及時按設計要求進行封錨。

5效果評價

多層預應力框架計劃施工245d，優(yōu)化多層施工工序后，實際施工205 d，節(jié)約了工期。針對預應力成孔、張拉、灌漿、架體等難點制定的對策實施效果良好。

參考文獻：

[1]黃良遠.85m超靜定單端預應力施工技術探討[J].山西建筑，2007，33（8）：161-163.

作者簡介：

謝舜瑞，男，身份證號碼：441423197410033018，從事建筑工程施工技術工作。