緩粘結預應力在工程中的應用及問題研究

丁 偉,胡世金,趙成成

(1.中航工程監理(北京)有限公司，北京 100088；2.北京市政路橋管理養護集團有限公司，北京102308)

緩粘結預應力技術是介于無粘結和有粘結預應力之間的一種預應力技術，兼有無粘結預應力施工簡便和有粘結預應力良好延性的特點。本文以河北省廊坊某工程為例，對緩粘結預應力施工技術進行了分析總結。

1 工程概況

本工程是商務酒店，包括主樓及裙房，總建筑面積55 200 m2。裙樓是地下一層，地上二層，建筑總高度11.0 m，結構類型為框架結構。在裙樓宴會廳10 m高的屋面結構中共有4根次梁和8根框架主梁采用了緩粘結預應力技術，詳見表1。

表1 緩粘結預應力梁匯總表

本工程緩粘結預應力筋應用北京市建筑工程研究院的專利成果，采用φS15.2高強1860級國家標準低松弛預應力鋼絞線，張拉端和固定端分別采用夾片式和擠壓式錨具。張拉時結構實體混凝土強度不低于設計強度的95 %即40×95 %=38 MPa，張拉控制應力是鋼絞線強度的75 %即1 860×75 %=1395 MPa，施工時超張拉3%。

2 施工準備

2.1 施工組織

預應力施工屬于特殊的專項工程，通過招標擇優選擇具有設計和施工資質及施工經驗的專業分包單位深化設計和專業施工。緩粘結預應力一般都按后張法有粘結預應力設計方法進行設計，深化設計圖完成后經原設計單位審核同意后方可實施，預應力施工專項方案編制完成后經專家論證會論證并修改完成方正式施工。

2.2 工程物資

緩粘結預應力施工技術的核心是緩粘結膠粘劑，即涂包在預應力鋼絞線和外包護套之間的具有一定厚度的、有良好防腐性能的、緩凝特性的專門膠結材料，緩粘結的性能全部由緩粘結膠粘劑提高。本工程采用北京市建筑工程研究院研制開發的BUPC高效預應力成套體系及其產品，其中緩粘結預應力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結劑和外包PE組成，經試驗全部合格。

由于緩粘結膠粘劑最佳張拉時間為2個月內，因此本工程提前1個月通知廠家訂貨，穿筋前7天通知廠家生產并到貨，為施工預留充足時間。因預應力筋材料試驗時間較長而張拉又有最佳時間控制，故本工程先取預應力筋和緩粘結膠粘劑進行試驗，待成品緩粘結預應力筋到場后再取樣驗證。

3 施工

緩粘結預應力施工的工序為：搭設梁板模板支架和梁的底模→綁扎梁的非預應力筋→緩粘結預應力筋測量定位、調整非預應力筋、綁扎緩粘結預應力定位筋→穿緩粘結預應力筋并固定→安裝錨墊板和支設梁側模、板底模和側模→綁扎板鋼筋→澆筑梁板混凝土及養護混凝土至不低于設計強度的95%→張拉緩粘結預應力筋→錨固、封錨→拆除梁板支架、模板。緩粘結預應力的施工基本同后張法預應力施工，只是不再需要注漿填實，現將重點、特別之處和施工經驗教訓作一說明供同類工程參考借鑒。

3.1 材料存放、下料、安裝

緩粘結預應力筋在生產、運輸、存放、下料、安裝、張拉的全部過程中不得受碰撞刮擦等外力損傷、受凍和受烘烤高溫，整盤移動時應使用尼龍繩綁扎吊運。

3.1.1 材料存放

(1)因為緩粘結預應力筋應在張拉適用期內使用，所以緩粘結預應力筋應隨生產隨用，不能長期存放備用，經計算張拉時將會超過張拉適用期的筋不得使用。

(2)緩粘結預應力筋應按不同規格型號分類放置在平整的墊木上，若應置于通風良好的室內或有遮蔭防熱設施的室外，嚴禁太陽暴曬或高溫受熱。

3.1.2 預應力筋下料

(1) 緩粘結預應力筋應是通長不得有接頭，為節省材料，一般將成盤的緩粘結預應力筋置于梁端，穿筋調整好適用長度后再截斷。

(2)應用砂輪鋸切斷緩粘結預應力筋，嚴禁電弧焊切斷。

(3)截斷后的2個端頭應立即用水密性膠帶或熱收縮塑料密封，不得長時間敞口。

(4)施工人員接觸緩粘結膠粘劑時，必須戴橡膠手套。

3.1.3 預應力筋安裝

(1)綁扎完梁的非預應力筋后，按設計圖紙測設預應力筋坐標位置，嚴禁偏移。

(2)當非預應力筋與預應力筋交叉打架時，調整非預應力筋位置保證預應力筋準確到位，不得偏移預應力筋繞過。

(3)不得在梁非預應力筋上直接焊接預應力筋定位筋，當綁扎定位困難時可在非預應力筋上綁扎附加筋，將定位筋焊接在附加筋上。

4)穿預應力筋前應在筋端頭上寫上筋的編號，穿完截斷后在另一端也寫上相同的編號并掛牌標識。

5)混凝土應分層澆筑密實，特別是承壓板、錨板周圍的混凝土嚴禁漏振，不得有蜂窩或孔洞。

6)做好成品保護，特別注意預防電焊和振搗混凝土時損傷預應力筋。

3.2 預應力筋張拉和錨固

(1)當梁板混凝土實體強度達到設計要求后方可張拉預應力筋，其強度值以現場同條件養護的混凝土試塊的強度為準，不得以標養試塊強度代替。

(2)張拉設備的校驗周期不應超過半年且校驗后的使用次數不超過200次，否則和張拉設備出現反常現象或在張拉設備檢修后一樣應重新校驗。

(3)校驗后的張拉設備應配套使用，不得互換或改換。

(4)張拉前同規格鋪設的鋼絞線，必須在現場至少取3根進行摩阻損失試驗，根據實測的摩阻系數調整張拉力。

(5)施加預應力以張拉力為控制量，張拉伸長值為校核量，當實際伸長值與設計伸長值偏差超過±6%應馬上停止張拉，經分析原因并采取措施后方可繼續張拉。

(6)張拉錨固完畢后，用砂輪鋸切斷多余的預應力筋，然后必須封堵密實預應力筋的兩外露端。本工程原設計使用加微膨脹劑的細石混凝土封堵梁頭，根據現場實際條件經設計認可改為微膨脹無收縮灌漿料進行封堵，但灌漿料的強度比預應力梁的提高一級為C45。封堵前將梁端混凝土面鑿毛并清理干凈雜物。

將既符合人身從屬性質，卻又和傳統用工關系有明顯區別的這種特殊用工關系歸入勞動法進行調整十分必要，是對財產和勞動者合法權益進行有效保護的重要措施，也是當代政府平衡兩者關系的有效策略。所以，必須要對雇主責任明確劃分。即勞動者進行勞務過程中所產生的后果需要用人單位負責，承擔相應的法律責任。這十分有利于進一步保障財產安全和勞動者的人身權益。

4 問題與處理措施

4.1 預應力筋斷筋、傾斜

在張拉時有1根緩粘結預應力筋在張拉到30 MPa時斷裂，另外有2根開始張拉時鋼絞線發生嚴重傾斜。

4.1.1 預應力筋斷裂、傾斜的原因

梁柱節點處的鋼筋太密造成承壓板與預應力筋錨具不垂直，梁端頭未打磨平整就張拉，張拉角度過大后錨具硌傷鋼絞線發生斷裂。

4.1.2 處理和預防措施

(1)提高同一道梁上的其它預應力筋的拉應力，以補償斷筋損失的承載力；

(2)由于梁柱節點處鋼筋太密，剔鑿混凝土不能解決問題，決定在不影響裝修的前提下在外部再加一個斜墊片和承壓板，使預應力筋與錨具垂直，張拉完畢后使用灌漿料摻中砂將其封堵；

(3)施工過程中盡量放緩張拉速度。

4.2 同束的各鋼絲伸長值不同

4.2.1 原因分析

(1)預應力設計單位與設計院所設計的圖紙基本一致，斷筋原因與設計無關；

(2)預應力筋及相關材料進場后都做了試驗檢測且結果合格，斷筋與材料關系不大；

(3)張拉千斤頂在加壓過程中產生未勻速張拉，突然加力，對預應力筋造成損傷；

(4)錨具壓片沒有完全壓到位，造成預應力筋張拉時受力不均，是造成一根鋼絞線上幾束鋼絲拉伸長度不同的主要原因。

4.2.2 處理和預防措施

(1)預應力施工分包單位對斷筋梁按現有的預應力筋重新進行了強度、撓度、裂縫寬度等項的驗算，該驗算結果經設計單位和審圖單位審核，認可該預應力梁滿足結構安全和使用功能要求，不需加固；

(2)張拉前必須對施工人員做好技術交底，檢查設備、設施是否到位并運行正常，必須垂直勻速張拉。

4.3 伸長值誤差值超標

預應力筋張拉伸長值誤差值應符合設計要求，設計無規定時，應控制在6 %以內，否則應暫停張拉，待查明原因并采取措施予以調整后，方可繼續張拉。

當誤差值超過允許值10 %以上且發生率在50 %以上，這就不是操作不當的問題，要從理論上分析：首先是檢測力筋的彈性模量是否等于或大于理論伸長值的取用值；伸長值是否有計算錯誤；壓力與讀表回歸方程系數是否精確或換算中有錯；這些方面檢查定會發現存在一個或多個問題，重新調整計算理論伸長值或油壓表換算值繼續張拉。

當誤差值超過允許值不大，在10 %以內且是個別束筋，這就是操作不當的問題：最主要的是初始應力(即10 %荷級)的伸長值不準，力筋未調順直，錨環與錨板未貼緊，各股受力不均，且含有非彈性值，兩端開始張拉不同步，兩端伸長值成倍的差誤，甚至讀尺錯誤，種種原因使得伸長值未反映彈性真值。做到各個環節細心操作，問題會得到解決，特別是力筋調直、錨環貼緊錨墊板不露空隙最為重要。 (1)本工程結構施工于2012年9月完成，12根緩粘結預應力梁評定合格，2013年12月底交付使用。經現場回訪，未發現裂紋、下撓等影響結構安全性和可靠性的問題。

5 結論與建議

(2)緩粘結預應力技術的核心是如何確保緩粘結劑能發揮作用實現緩粘結的效果，全程加強成品保護；施工的關鍵是緩粘結預應力放置位置準確、勻速垂直張拉到設計值。

[1] DB/T29-190-2010 緩粘結預應力混凝土結構施工技術規程 [S]

[2] GB 50010-2010混凝土結構設計規范 [S]

[3] GB 50204-2002(2011版)混凝土結構工程施工及驗收規范 [S]