超高和超深大跨度預(yù)應(yīng)力梁的施工

劉宏明

摘 要：通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工，對(duì)超高超深大跨度預(yù)應(yīng)力梁的模板支撐體系，預(yù)應(yīng)力的制作，大體積混凝土施工，溫差裂縫等提出一些施工保證措施。

關(guān)鍵詞：超深梁；大跨度；預(yù)應(yīng)力；模板支撐；大體積砼；溫差裂縫

在普通民用建筑中，一般的層高、梁高和跨度都不會(huì)很大，但是設(shè)計(jì)為了滿(mǎn)足建筑和功能上的某些特殊需功能，有些建筑物的部分層高、梁高、跨度都要超過(guò)普通的要求并采取特殊的措施（如預(yù)應(yīng)力砼梁、桁架梁、網(wǎng)架），它們施工難度大，要求高。因此，在施工中就要特別注意這些超高、超深和大跨度預(yù)應(yīng)力梁的施工?，F(xiàn)以我校教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓（新文理樓）為例，談?wù)劤?、超深和大跨度預(yù)應(yīng)力梁的施工。

1 工程概況

學(xué)校為了節(jié)約土地和資金，把教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓建在原游泳池北端上，游泳池伸入教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓15.5米，首層四分之一是游泳池，其為實(shí)驗(yàn)室層高為5.4米；二樓以上為實(shí)驗(yàn)室，層高為3.9米，總建筑面積為12816.4平方米。要保證游泳池的正常使用，教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓二層結(jié)構(gòu)必須跨過(guò)游泳池的短邊，跨度30米?；A(chǔ)采用預(yù)制砼管樁，結(jié)構(gòu)上采用桁架框支梁來(lái)跨過(guò)游泳池，并在游泳池的上方設(shè)計(jì)了四條截面為1000X2500的超深預(yù)應(yīng)力混凝土梁框支梁。且其層高為5.4米，加上游泳池深1.9米，總的支模高度為7.3米，四條砼梁屬于超深、超高的預(yù)應(yīng)力梁。其與普通砼梁相比有如下特點(diǎn)：工程量大，梁的截面面積大（1000X2500），高度高（7.3米），跨度大（30米）；結(jié)構(gòu)厚，體積大，施工荷載大，鋼筋級(jí)別多，混凝土數(shù)量多，預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)埋管位要精確，施工精度要求高，質(zhì)量要求嚴(yán)。

2 模板工程

在超高和超深大跨度預(yù)應(yīng)力梁的模板安裝中，首要解決的問(wèn)題是荷載的傳遞。如框支梁的截面較大，其每延長(zhǎng)米的最大自重為62.5KN/m；再加上板的恒載及施工荷載其就屬于高大模板支撐體系。為了保證荷載有效地傳遞和支撐系統(tǒng)全部安全可靠，本工程支模系統(tǒng)采用Φ48鋼管滿(mǎn)堂腳手排架支撐系統(tǒng)，按計(jì)算要求來(lái)確定立桿鋼管的間距和橫縱水平桿的步距，上下層支承點(diǎn)盡可能對(duì)中。在梁模施工中，由于預(yù)應(yīng)力梁的鋼筋品種多，含筋量大，梁中還有預(yù)埋預(yù)應(yīng)力波紋管，為了保證鋼筋及預(yù)埋管的安裝，先裝梁底模，扎好鋼筋，安好預(yù)埋管預(yù)應(yīng)力筋后，再安裝梁側(cè)模和板底模。梁側(cè)模板受混凝土的側(cè)壓力隨混凝土的高度增大而加大，因此，在安裝側(cè)模時(shí)，必須雙重壓腳枋，加斜撐，保持側(cè)模與底模的穩(wěn)合，并用Φ14對(duì)拉螺栓桿將兩側(cè)模板對(duì)拉，上下兩排錯(cuò)開(kāi)，形成梅花形，間距為500，并在兩端各設(shè)一件梁厚定位擋片，擋片用50×50×5鋼板制作，兩擋片外邊間的距離等于混凝土梁的厚度，防止模板下口向外爆裂及中間鼓脹。安裝完模板后和在澆搗砼前必須由各方組織的安全員進(jìn)行核查，核查完后才可澆搗砼。在澆搗混凝土的過(guò)程中，設(shè)多名專(zhuān)職安全員密切監(jiān)視該層砼相應(yīng)位置的模板及支撐體系，觀(guān)察模板及其支撐系統(tǒng)的變形情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即停止施工，并分析原因，作出相應(yīng)的處理?？傊谑┕み^(guò)程中必須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范和經(jīng)審核的專(zhuān)項(xiàng)方案。

3 鋼筋工程

由于是框支梁，梁、柱鋼筋級(jí)別高，品種多，含筋率高，如箍筋都為Φ12的4支箍，間距為100。為了安裝方便，在梁底模的兩側(cè)安裝操作平臺(tái)，底筋和面筋都為焊接，箍筋也為焊接，多層筋用短鋼筋按要求高度分隔，兩端柱頭用預(yù)制好的箍筋籠代替現(xiàn)場(chǎng)放置，并和預(yù)應(yīng)力預(yù)埋管交叉作業(yè)，各工種全部安裝完畢后，按圖紙要求檢查完后才封梁側(cè)模板。

4 預(yù)應(yīng)力套管的埋設(shè)和預(yù)應(yīng)力筋穿束與錨墊板安裝

本工程預(yù)應(yīng)力鋼筋規(guī)格為：ΦS15.2（fptk=1860Mpa），預(yù)應(yīng)力的張拉控制應(yīng)力=0.75 fptk=1395Mpa，錨固體系采用QMV15系列，預(yù)應(yīng)力套管采用波紋管。預(yù)應(yīng)力套管的連接與安裝，當(dāng)梁的底筋定好位安裝好后，就進(jìn)行波紋管的連接和安裝。波紋管是由一段或多段組成，兩段之間用大一號(hào)的波紋管連接，長(zhǎng)度為250，管兩端用密封膠帶封裹，保證連接處牢固可靠且不漏漿。波紋管安裝前，以梁底模板為基準(zhǔn)，按預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)坐標(biāo)，在鋼筋上標(biāo)出其曲線(xiàn)位置，并用鋼筋托架固定焊在鋼筋上，用鋼絲把波紋管和鐵架交叉綁在一起，以防搗砼時(shí)波紋管上下移位。在曲線(xiàn)孔道的波峰位置按要求設(shè)置灌漿（泌水）管。安裝好后，要及時(shí)檢查波紋管的位置高度，曲線(xiàn)形狀是否符合設(shè)計(jì)要求，固定是否可靠，接頭是否完好，管壁有無(wú)破損。

預(yù)應(yīng)力筋的穿束與錨墊板安裝，當(dāng)預(yù)埋波紋管安裝固定好，就進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋人工穿束，梁預(yù)應(yīng)力筋在梁柱節(jié)點(diǎn)處應(yīng)特別注意鋼筋和鋼筋的位置關(guān)系，預(yù)應(yīng)力筋是主要的受力鋼筋，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋與普通鋼筋有沖突時(shí)，應(yīng)優(yōu)先確保預(yù)應(yīng)力筋的位置關(guān)系。預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)末端的切線(xiàn)應(yīng)與承壓板相垂直，曲線(xiàn)段的起始點(diǎn)至張拉錨固點(diǎn)應(yīng)有不小于300的直線(xiàn)段。在梁端張拉端位置，同一榀梁的預(yù)應(yīng)力筋需要交叉穿過(guò)柱子時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的交叉盡量在柱內(nèi)完成。預(yù)應(yīng)力筋安裝完后，才可綁扎梁的其它鋼筋（腰筋的拉結(jié)筋及吊筋）。錨墊板的安裝，預(yù)應(yīng)力端部錨墊板是傳力部件，應(yīng)與梁端的鋼筋焊接固定，焊接前應(yīng)根據(jù)圖紙要求在模板或鋼筋上標(biāo)出其位置，固定后的墊板應(yīng)與預(yù)應(yīng)力孔道保持垂直，以保證張拉時(shí)同一孔道內(nèi)各預(yù)應(yīng)力筋受力均勻。端部必須按設(shè)計(jì)要求配置螺旋筋，螺旋筋應(yīng)緊靠錨墊板，并固定可靠，其中心與預(yù)應(yīng)力筋中心必須一致，由于柱筋過(guò)密而無(wú)法安裝螺旋筋時(shí)，用鋼筋網(wǎng)片代替。 結(jié)構(gòu)周邊的預(yù)應(yīng)力張拉端如梁頭鋼筋太密，須采用凸出式張拉端，凸出結(jié)構(gòu)邊不大于150。

5 混凝土工程

當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋、普通鋼筋扎好，梁側(cè)模板安裝好后，就準(zhǔn)備進(jìn)行砼的澆注了。超高、超深大跨度預(yù)應(yīng)力梁屬大體積混凝土，在澆筑砼時(shí)大量水化熱不易散發(fā)，在砼內(nèi)部溫度過(guò)高，與砼表面產(chǎn)生較大的溫度差，使砼內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，溫差愈大，溫度應(yīng)力愈大，當(dāng)表面拉力超過(guò)早期砼抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生溫差裂縫。如何解決這一問(wèn)題是混凝土工程中最突出的問(wèn)題。以下為本工程解決溫差和溫差裂縫的方法：

5.1 確定施工方案

經(jīng)過(guò)施工方、砼廠(chǎng)家、監(jiān)理、建設(shè)方的研究決定采用斜面分層澆筑方法，每層厚度控制在500mm內(nèi)，且控制混凝土均勻上升，避免大高差，循序漸進(jìn)。上下層砼的施工間隔時(shí)間必須小于混凝土的初凝時(shí)間。此方法可使混凝土水化熱大部分從表面上散去，又可減少溫度的上升，使?jié)仓蟮幕炷翜囟确植季鶆?，降低混凝土?nèi)外溫差，減少溫度收縮應(yīng)力，防止由水化熱過(guò)度集中導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

5.2 施工準(zhǔn)備

本工程采用商品砼，在簽訂砼協(xié)議前，必須明確設(shè)計(jì)圖紙的要求，嚴(yán)格按圖紙要求和規(guī)范要求出料，特別注意水灰比、砼配合比、外加濟(jì)等，并配備二臺(tái)汽車(chē)泵，8臺(tái)混凝土運(yùn)輸車(chē)，二臺(tái)平板振動(dòng)器，9支振動(dòng)棒，三個(gè)砼班組，所有的設(shè)備材料準(zhǔn)備齊全。

5.3 混凝土澆筑工藝

本工程采用先澆筑大梁混凝土，后澆筑次梁及板砼的施工方法。首先劃定區(qū)域，由于有兩臺(tái)砼泵，所以劃分為東西兩個(gè)區(qū)域，每臺(tái)砼泵車(chē)管一個(gè)區(qū)域。其二是澆筑順序，西邊的泵車(chē)由西向東，東邊的泵車(chē)由東向西，由南向北方向逐條梁澆筑，當(dāng)大梁砼澆到板下2-3cm時(shí)，留施工縫，后與板同時(shí)澆筑。第三是砼振搗，由于鋼筋密及預(yù)埋有波紋管，振搗時(shí)振搗要到位，振搗點(diǎn)要均勻排列，不要漏振及過(guò)振，振搗時(shí)應(yīng)“快插慢拔”。

5.4 混凝土表面處理和護(hù)養(yǎng)

在澆筑混凝土過(guò)程中及時(shí)把漿和泌水排出，提高砼的密實(shí)度及抗裂性能?；炷猎诔跄鞍丛O(shè)計(jì)標(biāo)高找平和抹壓，初凝后終凝前再抹壓一遍，使混凝土表面更密實(shí)，避免收縮產(chǎn)生裂縫。養(yǎng)護(hù)是大體積砼施工過(guò)程的關(guān)鍵性工作，本工程水平梁板混凝土采用覆蓋麻袋澆水養(yǎng)護(hù)，并在砼澆完12h左右進(jìn)行，對(duì)于豎向構(gòu)件采用噴養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)，隨時(shí)觀(guān)察溫度的變化，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7d，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2時(shí)，其表面方可進(jìn)行下道工序。

6 預(yù)應(yīng)力的張拉、錨固

當(dāng)混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度即可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，張拉時(shí)要特別注意張拉程序、張拉順序、預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值。預(yù)應(yīng)力筋的張拉程序?yàn)椋?→0.1fcon→1.0fcon→錨固，根據(jù)圖紙要求，梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力：fcon=1395N/mm2，單根預(yù)應(yīng)力筋的張拉力：F=1395X140=195.3KN。張拉順序?yàn)椋寒?dāng)轉(zhuǎn)換層上面完成2層建筑時(shí)，桁架下弦及大跨度梁張拉一半預(yù)應(yīng)力筋，腹桿預(yù)應(yīng)力筋全部張拉，當(dāng)轉(zhuǎn)換層上面完成4層建筑時(shí)，張拉未完成的全部預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)應(yīng)力筋張拉伸長(zhǎng)值的控制，采用應(yīng)力應(yīng)變雙控管理方法，以應(yīng)力為主，用應(yīng)變進(jìn)行校核，即當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的張拉力達(dá)到要求時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值與理論伸長(zhǎng)值相對(duì)允許偏差為±6%。若預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際伸長(zhǎng)值超過(guò)此范圍，應(yīng)停止張拉，查明原因后方可繼續(xù)進(jìn)行張拉。當(dāng)張拉達(dá)到要求后進(jìn)行錨固及孔道灌漿，預(yù)應(yīng)力筋張拉完后應(yīng)靜停12小時(shí)進(jìn)行觀(guān)察，如未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)盡快進(jìn)行孔道灌漿，灌漿前先用高壓水沖洗孔道，水泥漿從中間支座處的灌漿孔開(kāi)始灌入，從近至遠(yuǎn)逐個(gè)檢查出漿口中，待出濃漿后逐一封閉，待最后一個(gè)出漿孔出濃漿后，封閉出漿口，繼續(xù)加壓至0.7～0.8MPa的壓力，穩(wěn)壓不少于30秒。最后做好錨具的封閉保護(hù)。

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格控制上述施工措施，此四條超深、超高大跨度預(yù)應(yīng)力梁得于順利完成，拆完模板后，施工單位、監(jiān)理公司、設(shè)計(jì)院、質(zhì)檢站、砼廠(chǎng)家等各方都進(jìn)行了檢查并認(rèn)為此超高超深梁的質(zhì)量都達(dá)到了滿(mǎn)意的效果，且通過(guò)幾年的使用觀(guān)察，沒(méi)出現(xiàn)其它異常情況。