預應力空心樓板施工技術和應用

中國華西企業有限公司 518034

摘要：當前建筑工程空心管中的采用BDF管是一種比較新型先進的做法，它被廣泛應用于工業與民用建筑大跨度、大空間、大荷載的現澆空心樓板中。本文主要介紹預應力空心樓板施工技術和應用，從 BDF 管的抗浮措施、混凝土振搗、無粘結預應力施工等幾方面對現澆無粘結預應力空心樓蓋技術進行闡述。

關鍵詞：無粘結預應力；BDF管；抗浮

1 工程概況

某國際大廈工程由四棟塔樓組成（地上為24層），其中2棟大樓地上部分樓板采用無粘接預應力現澆空心樓板，板厚度350mm，樓板跨度為12m。芯模采用BDF管，管徑250mm；管體間肋寬120mm和60mm；板頂厚度和板底厚度均為50mm。預應力鋼絞線采用Фj15.24高強1860國家標準低松弛無粘接預應力鋼絞線，其標準強度為fptk =1860N/mm2，預應力鋼絞線σcon=1302N/mm2。張拉端采用單孔夾片式錨具，固定端采用擠壓式錨具。空心板混凝土設計強度為C40。

空心樓板BDF管之間為小肋梁（主筋4根ф12）沿肋梁方向每根肋梁內布置2根通常鋼絞線，柱網間無次梁，框架梁為550mm×600mm扁梁，結構層間最大凈空達3.5m。

2 設計原理

空心樓蓋體系按“等代框架法”或者“直接設計法”設計計算，柱與柱之間布置暗梁（高度與板厚同），通過現澆實心暗梁與現澆空心樓蓋上下翼緣緊密結合形成加強的扁框架梁。空心樓蓋沿順管方向為“工”字形截面，有可靠的傳力保證。在垂直管方向由于樓板內配置了肋間鋼筋可形成空間桁架的傳力體系，但在最薄弱處僅存在上下翼緣，為了保證上下翼緣能共同工作，必須采取相應措施提高樓板的整體性，所以BDF管的排放為一根和一根相對接，在肋間也可配置適量鋼筋增強樓板的整體性。

空心無梁樓蓋由于板厚h很大，它本身可直接參與抵抗水平地震作用。通過暗梁和現澆的空心樓蓋形成加強的扁框架梁，樓板其本身在靠近柱和暗梁的一定范圍內是框架梁的一部分，此范圍內的樓板是按照框架梁進行設計的。柱和柱之間形成加強的扁框架梁其等效剛度不亞于常規結構框架梁的剛度，加強的扁框架梁自身有足夠的剛度傳遞水平地震力，關鍵在與柱的連接傳遞水平地震力。

3 對BDF管的材質要求

對BDF管進場的質量應對其外觀、尺寸偏差（長度、外徑、端面平整度）、單位重量等項目進行檢查（見表1）。

表1 BDF管現場檢驗項目標準

序號檢驗項目標準要求

1外觀質量外表面無飛邊、毛刺裂紋，蜂窩氣孔直徑每處≤5mm，每根不多于 8 處

2尺寸偏差長度（mm）0～-10

外徑（mm）±3

壁厚（mm）+2、-1

端面平整度（mm5

筒體平直度（mm）5

3單位質量（kg/m）≤25

4抗壓荷載（N）≥1000N

5吸水率≤18%

6抗振動沖擊抗振動沖擊 振動 1 分鐘，無裂紋、無破損

4 無粘接預應力空心樓板施工工藝流程

5 BDF管安裝特殊技術措施

本工程現澆混凝土空心樓蓋內模底部采用混凝土墊塊墊起，內模間肋部應采取木楔定位措施。內模抗浮技術措施應在檢查確認內模位置、間距符合要求后施行，對單個內模與樓板底模采取—“抗浮拉絲將BDF管和樓板底模分別固定在模板支撐上”的抗浮技術措施。

BDF管在空心板中雖然只起芯模作用，保證BDF管在板中的位置與設計模型相一致是保證現澆混凝土空心樓板質量的關鍵。為保證內模在混凝土澆筑振搗過程中不上浮，空心管抗浮措施必須進行計算。

5.1 BDF管抗浮計算

5.1.1計算模型

當BDF管全部埋入混凝土內時，BDF管所受向上的浮力F由BDF管排開同體積混凝土的重量的浮力F1和振搗棒對BDF管產生的附加上浮力F2及樓板鋼筋的自重F3、混凝土自身的粘結力F4的合力構成，即：

BDF管浮力+附加上浮力-樓板鋼筋自重-砼粘結力

a.BDF管浮力：

b.振搗棒產生的附加上浮力：

查《建筑施工手冊》第601頁插入式振搗器技術規格得Φ30振搗棒的振動力為2200N即2.2kN。

F2=2.2 KN

c.樓板鋼筋自重：

每個BDF管單元內（長度1m，寬度0.25+0.12=0.37m），存在暗梁一根（4Ф12；Ф10@100，暗梁寬120，高350），BDF管上下樓板縱向鋼筋2Ф10（1m），橫向Ф8@150（按2×7根計算），根據鋼筋理論頂板模板支設空心管及肋梁位置放線頂板底鐵綁扎及抗浮鉛絲綁扎模板上釘預埋件綁扎肋梁鋼筋固定預應力定位筋穿預應力鋼絞線空心管敷設并加墊塊端模支設上鐵鋼筋及抗浮筋綁扎抗浮鐵絲綁扎木楔固定空心管位置預應力節點安裝隱蔽驗收混凝土澆筑砼強度達90%預應力張拉拆除底模檢查砼質量重量計算得：

d.砼粘結力：

根據《建筑施工計算手冊》（江正榮著）第627～628頁關于混凝土粘結系數的計算，砼坍落度取16cm；，經計算，

混凝土產生的粘結力為0.25kN

上浮力F=2.9915kN

F—BDF管向上浮力，kN；

K1—混凝土粘滯系數，Pa；

D—BDF管外徑，單位m，取0.25米；

γc—混凝土重力密度，取24kN/m3；

L—BDF管長度，1m。

5.1.2抗浮拉絲直徑計算

抗浮拉絲一般采用普通鍍鋅鐵絲。將通過抗浮拉絲將其拉結在模板下的支撐鋼管上。一根BDF管的抗浮拉絲的總抗拉承載力f應滿足：

F-BDF管向上浮力，N；

D-抗拉鐵絲直徑，mm；

f-鍍鋅鐵絲抗拉強度標準值f=294；490N /mm2，計算時取中值；直徑1.6mm；

n-抗拉鍍鋅鐵絲根數；

5.1.3 結果

經計算得n得3.79根，為保險起見，N取4，每米BDF管綁扎2束2×16#鍍鋅鐵絲，因振搗棒在BDF管兩側振搗時間極短；在短時間內鐵絲被拉斷的幾率很低，可認為抗浮計算滿足施工要求。

5.2 BDF管抗浮措施

樓板底層鋼筋及肋梁綁扎完畢后，用電錘在模板上在BDF管兩側分別打眼，兩端留150mm，用2束2×1.6#鐵絲將肋梁下鐵固定在模板支撐上。將安裝好的BDF管用2束2×1.6#鐵絲與模板支撐體系拉緊，BDF管底墊50mm厚混凝土墊塊保證板底厚度，安裝上鐵馬凳，綁扎上鐵鋼筋，穿Φ8-600限位筋。

5.3 橫向位移限制措施

為避免澆筑時混凝土沖擊BDF管產生橫向位移；在鋼筋綁扎完畢后，BDF管肋間用木楔撐緊（定位木楔間距800mm）。混凝土澆筑時，隨澆筑隨拔出楔子。

5.4 BDF管破損的處理方法

當出現BDF管破損又難更換時，可采用以下補救措施：當破損孔洞直徑小于3cm（含3cm）時，可用寬膠帶直接粘堵。當破損孔洞直徑大于3cm時，先用輕物體（如聚苯、編織袋等）填堵后，再用寬膠帶封堵。當破損過大無法封堵時，則必須更換BDF管。

6 混凝土澆筑方法

BDF管混凝土樓板澆筑應采用沿BDF管敷設方向單向分層進行澆筑，比較容易看清管與管之間的空檔，防止漏振；混凝土會順BDF管間的間隔縫流動，大大降低混凝土對BDF管的浮力，使施工能順利進行。禁止沿垂直薄壁管縱軸作多點圍合式澆筑，垂直澆筑會使BDF管產生極大的浮力，甚至會拉斷抗浮鐵絲令樓面的鋼筋網浮起，使BDF管混凝土澆筑失敗。

為避免BDF管吸收混凝土中的水分，在施工前，用清水濕潤BDF管；并在鋼筋上作標高線控制混凝土澆筑厚度；每塊板厚的混凝土要分兩步澆筑完成：

a.將每塊板的全部BDF管肋部混凝土澆至2/3高，用Ф30振搗棒仔細振搗，振搗棒插入間距300mm，只有這樣才能把BDF管下空氣全部排除干凈，使管下混凝土振搗密實。禁止混凝土一次混凝土澆筑到頂；如果一次將混凝土澆筑到板頂，板肋部位被混凝土掩蓋，不但使BDF管下空氣不易排出形成空洞，也不能保證肋部混凝土被兩次振搗，很容易造成BDF管下混凝土振搗不密實，出現蜂窩、麻面甚至孔洞，影響結構質量。

b.肋間混凝土澆筑振搗密實后，即可將剩余板厚的混凝土澆筑到設計標高，并對肋部混凝土進行兩次振搗，最后使用混凝土平板振搗器沿BDF管的垂直方向振搗板面混凝土。振搗時，對同一部位振搗時間不得超過3分鐘，以免損壞BDF管。

在混凝土澆筑過程中，用水準儀監測模板、BDF管、和混凝土高度進行檢查，發現問題立即處理，以免造成質量事故。第一次澆筑測得樓板澆筑完畢后BDF管上浮約5mm，調整BDF管墊塊高度為45mm，經多次驗證，能夠使BDF管上浮控制在3mm以內。

7 空心樓板無粘接預應力工藝流程

7.1 預應力鋼絞線敷設

鋼絞線經檢驗合格后，按照施工圖紙規定進行下料。按施工圖上結構尺寸和數量，考慮預應力筋的曲線長度、張拉設備及不同形式的組裝要求，定長下料。預應力筋下料用切割機切割，嚴禁使用電焊和氣焊。張拉端端部模板預留孔按照設計圖中規定的無粘結預應力筋的位置編號和鉆孔。在鋼絞線鋪放前，先安裝馬凳，以控制無粘結筋的曲率，每隔1.5～2m設一馬凳，馬凳高度根據設計要求確定。跨中處可不設馬凳，直接綁扎在底筋上。

7.2 錨固端擠壓錨擠壓工藝

⑴將擠壓錨夾片套裝在預應力筋端部，套入夾片。

⑵在裝好擠壓錨夾片外面穿入錨杯。

⑶將裝好的端頭穿入擠壓模內，完成擠壓錨錨固端的組裝。

⑷擠壓錨錨固端組裝件檢查合格后，用專用組裝設備緊楔機將擠壓錨固端組裝在擠壓錨座上，并壓實。

7.3 節點安裝要求

⑴預應力張拉的前條件是樓板混凝土的強度達到90%以上。

⑵要求張拉端預應力筋伸出承壓板長度（預留張拉長度）≥20cm。錨固端過錨固構件的中心線。

⑶將木端模固定好。

⑷張拉端承壓板應與穴模及模板固定牢固。

⑸螺旋筋應固定在張拉端及錨固端的承壓板后面，圈數不得少于34圈。

⑹預應力筋必須與承壓板面垂直。

7.4 預應力張拉

預應力張拉時的施工順序為：測量預應力筋初始長度→錨具安裝→千斤頂安裝→預應力張拉（張拉應力1.03σcon）→鎖定錨具→退出千斤頂→測量預應力筋最終外露長度→校核預應力筋伸長值→錨頭封堵。

8 結束語

預應力空心板結構同鋼筋混凝土梁板結構相比，能增大水平構件的跨高比，相同截面下能降低構件高度20%～35%，同時能改變構件的變形及抗裂性能；與預應力實心板相比，能減輕結構自重，相同情況下重量能減輕25%～40%。由于能夠增加柱網間距，使柱子數量減少，同時樓層采用平板結構，較為省工，從而提高施工速度，縮短施工周期。通過先進的無粘結預應力空心板關鍵技術，有效解決以往高層建筑中較難解決的大空間的使用要求，提高建筑的綜合經濟效益。