地下室頂板結構施工中預應力技術的應用

李亞偉 李月景

摘 要： 現代高層建筑為了更好地利用地下和地上空間，減少梁柱，增加凈高，廣泛采用了預應力頂板結構，以獲得良好的小區景觀和使用功能。實踐表明與常規結構相比，其優點具有減少構件高度、合理布筋線形、支模簡單及施工速度快等。為此，本文在充分了解預應力技術原理的基礎上，對地下室頂板結構預應力施工工藝進行了分析與探究。

關鍵詞： 地下室頂板結構；技術原理；施工工藝

一、預應力技術原理

預應力是為了改善結構服役表現，在施工期間給結構預先施加的壓應力，結構服役期間預加壓應力可全部或部分抵消荷載導致的拉應力，避免結構破壞。常用于混凝土結構。預應力混凝土結構，是在結構承受荷載之前，預先對其施加壓力，使其在外荷載作用時的受拉區混凝土內力產生壓應力，用以抵消或減小外荷載產生的拉應力，使結構在正常使用的情況下不產生裂縫或者裂得比較晚。無粘結預應力是一種后張預應力，所謂無粘結是指其預留孔道與預應力筋之間沒有粘結力，以此與有粘結預應力相區別。無粘結預應力所用鋼筋一般是鋼絞線，也有鋼絲束或其它高強預應力鋼筋。無粘結預應力預埋孔道一般是用高密度聚乙烯擠塑成型的塑料管，該塑料管與鋼筋之間采用防銹、防腐潤滑油脂涂層。無粘結預應力筋施加預應力后，預應力筋與混凝土之間沒有粘結力，可以滑動，預應力全部由兩端的錨具傳遞。

這種預應力筋的涂層材料要求化學穩定性高，對周圍材料如混凝土、鋼材和包裹材料不起化學反應；防腐性能好，潤滑性能好，摩阻力小。對外包層材料要求具有足夠的韌性，抗磨性強，對周圍材料無侵蝕作用。

二、地下室頂板結構預應力施工工藝

某住宅小區占地52480m2，其中小高層住宅共14棟，框架結構。本住宅小區采用地下停車庫來解決居民停車的問題，少量的地面停車安排給來訪客人使用，其中一期施工的2萬多m2 的地下室，本文針對地下室頂板預應力結構施工進行探討。

1、預應力鉸節點

預應力框架梁邊支座為地下室外墻，本工程地下室外墻厚度為300mm，以這樣厚度的外墻為預應力框架梁的支座就只能采取鉸接方式，減小分配干支座上的彎矩。然而在為數不多的預應力梁鉸接節點的工程實踐中，鉸接的預應力框架梁一般均為屋面結構，預應力梁一般以柱子做為支座，柱子截面較大，擱置長度較長，框架梁抗剪計算結果較為，且安全便于結構受力和施工，故本工程中以寬度僅為 300mm 的地下室外墻作為框架梁的鉸接支座就成為本工程設計和施工中的難點。

具體來說，就是在外墻上按照框架梁寬每邊各加100mm 的寬度結合梁高尺寸留槽，擱置框架梁，在100mm 的空隙里填塞塑料泡沫，框架梁與外墻在縱方向上由芯柱相連，橫方向上外墻項處圈梁鋼筋和外墻水平方向鋼筋穿過塑料泡沫和框架梁拉通。梁底與墻頂間各安裝一塊鋼板，鋼板上按照芯柱尺寸開洞，穿出芯柱鋼筋。鋼板的尺寸必須不小于梁與支座的接觸面積，即鋼板長度等于梁寬，寬度等于墻厚，以保證接觸面完全斷開，消除不必要的約束。這樣通過鋼板、芯柱、墻體上拉通鋼筋的柔性約束，建立了符合實際的鉸節點模型，為結構的合理受力提供保證。

塑料泡沫填充塊在澆注混凝土時填實充滿空隙，在預應力張拉前清理干凈， 消除不必要的對預應力梁在張拉時的約束，而后進行預應力張拉。由于沒有邊梁的約束，預應力張拉時產生的壓力將大量傳至項板，故對張拉節點處板的配筋進行加強，以防板上出現裂縫。

然而，因為本工程為地下車庫，施工結束后將進行回填，且頂板覆土，即該支座節點將來會被埋入土中，在潮濕環境下工作。梁底與墻頂之間的鋼板，鋼板與混凝土的接觸面，預留的塑料泡沫填充塊之間的縫隙都成為將來滲漏水的隱患，該節點處的防水處理就成為一個必須認真解決的問題。本工程通過如下方法解決：

在預應力張拉端預留Φ8mm 插筋，待預應力張拉結束后進行封錨：利用預留插筋綁扎鋼筋網片，后澆高一強度等級的細石混凝土。封錨混凝土應能從外側面封閉整個支座節點和預留板上縫隙，厚度180mm，然后再做外墻防水，這樣的處理能滿足結構防水要求。

2、地下室頂板無粘結預應力施工要點

按照設計要求，本工程預應力筋采用1860 級Φs15.20 高強低松弛無粘結預應力鋼絞線。 預應力孔道采用金屬波紋管留孔，待混凝土強度達到設計要求的C40 后開始張拉。

（1）預應力筋布置。預應力筋布置應嚴格按圖施工，鋼筋數量及種類必須符合圖紙要求，嚴格按設計要求曲線布筋，保證在垂直方向上各控制點的高度達到設計要求，曲線要平滑，反彎點位置按圖施工，梁內預應力筋保護層最小厚度50mm。張拉端與固定端采用夾片類7 孔錨具，喇叭管和螺旋筋與其配套。孔道采用金屬波紋管留孔，管徑為Φ70。接管采用大一號的波紋管，采用一端張拉。

（2）波紋管埋設及預應力筋穿束。支模板過程中，梁的側模板先不封，以便于金屬波紋管和預應力筋的埋設。在非預應力鋼筋綁扎好后，根據設計的預應力筋曲線坐標，將波紋管固定支架焊接在大梁相應位置和標高處的箍筋上。支架采用Φ10 鋼筋，間距為800mm。定位鋼筋固定好后，即可安裝金屬波紋管，波紋管逐根穿入，與定位支架用20號鐵絲十字交叉綁扎牢固，要特別注意最高點、反彎點和梁跨中處的位置準確。由于波紋管由兩段或多段組成，兩段管之間接頭用大一號波紋管（L=300mm） 套接，張拉端頭擴大孔采用Φ85 的波紋管。波紋管所有連接處用防水膠帶纏裹嚴實防止漏漿。安裝好波紋管后，即可進行鋼絞線穿束。

（3）模板及腳手架工程。要求梁模板的支架必須滿足承受結構的自重和可能出現的最大施工荷載的要求，并有足夠的承載能力、剛度和穩定性。預應力梁兩側模板必須在波紋管固定好并驗收合格后方可進行封模安裝，在模板打對拉螺栓孔時必須注意預先定出位置，防止打穿波紋管。

（4）混凝土澆筑和養護。混凝土澆筑時嚴禁踩壓波紋管、預應力筋、定位鋼筋、排氣管（ 兼泌水管） 及端部頂埋件。混凝土澆筑過程中，要在波紋管的兩側對稱下料，振搗時，振動棒不得碰到波紋管、錨具等，以免損壞波紋管而引起漏漿堵塞孔道和保證頂應力筋的束形和錨具的位置準確。并注意控制波紋管的上浮現象發生，澆筑好后要注意養護，以確保混凝土有足夠的承壓力，以免張拉時發生事故。

（5）張拉控制。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。

（6）孔道灌漿和封錨。灌漿水泥采用普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.4，摻高效減水和帶微膨脹的外加劑，塌落度為16cm。從設置在曲線孔道最低點的灌漿孔中均勻地一次灌滿孔道，待兩端出氣處冒出濃漿后方可封閉泌水孔（出氣孔）并繼續加壓到0.6MPa，持荷2min 后封閉灌漿孔。張拉灌漿完成后緊接著進行封錨。封錨前必須將錨具、錨孔清理干凈，按設計要求進行封錨，凸出的錨頭按照設計的大樣圖由總包方配置附加鋼筋，對錨具進行封閉保護。封錨材料必須將錨具、預應力鋼絲頭全部封錨堵密實，不得留有空隙，筋頭、錨具不得外露。

三、結束語

綜上所述，現代大型住宅小區地下室具有頂板上均覆土，荷載較大、結構跨度大的特點，通過采用預應力技術拉大結構跨度、減小構件截面、降低結構埋深，改善結構受力性能，從而使地下車庫具有良好的經濟性和優良的結構性能。■

參考文獻

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