滕州卷煙廠聯合廠房大跨度大截面預應力梁的施工

張仁景

中鐵建工集團山東有限公司 山東 青島 266061

1 工程概況

山東省滕州卷煙廠危房改造工程聯合廠房，主體采用鋼筋混凝土框架結構，建筑面積約34 000 m2。該工程共有14支預應力梁，分布在聯合廠房的B區、C區和F區。該處框架為2層，層高8 m。預應力梁跨度主要為18 m和15 m，梁板混凝土強度等級為C40。預應力筋采用1×7-φs15.2-1860級有黏結高強度低松弛鋼絞線，錨具選用OVM15系列錨具。張拉端采用群錨，固定端采用擠壓錨。所有張拉端錨具均采用凸埋式，固定端錨具直接埋于框架梁內。張拉端外露于混凝土面，待預應力筋張拉并灌漿結束后，切除多余的鋼絞線，進行封錨。

2 本工程的特點和難點

本工程預應力梁截面和跨度較大，梁端距地面較高，預應力施工時存在以下難點[1-3]：

1）預應力梁內設計鋼筋較多，綁扎密集復雜，與預應力波紋管相互干涉，波紋管不易準確就位。

2）金屬波紋管壁厚較薄，在安裝固定時容易變形；波紋管分段安裝，在接頭處容易脫開。致使澆筑混凝土時水泥漿進入波紋管孔道而堵管。

3）排氣孔安裝后，由于其他工序的干擾，造成排氣孔變形、開裂或被堵塞，排氣孔失效，從而致使孔道灌漿不密實。

4）預應力梁內鋼筋、波紋管孔道及固定支架等縱橫交錯，混凝土澆筑時振搗棒不易插入，容易碰撞鋼筋和波紋管，造成預應力筋移位等隱患。

5）預應力筋張拉時，張拉程序和各階段張拉控制應力由人工控制，容易造成控制應力不準確，致使預應力建立出現偏差。

針對預應力工程施工中存在的困難，我們在施工準備、波紋管安裝、穿束、預應力張拉等施工過程中采取相應措施，減少施工偏差帶來的不利影響。

3 預應力材料要求

3.1 預應力鋼絞線

1）本工程預應力筋設計采用高強度、低松弛鋼絞線，強度級別為1 860 MPa，直徑為15.20 mm，其質量應符合GB/T 5224—2014《預應力混凝土用鋼絞線》的要求。

2）鋼絞線在運輸、儲存過程中應注意成品保護，防止鋼絞線受損。預應力鋼絞線應妥善儲存在干燥平整的地方，底部墊有墊木，上面要采取防雨、防霧措施，錨具、配件要存放在室內。

3）預應力鋼絞線的下料長度按施工圖，并結合錨固形式及張拉設備要求的工作長度進行確定。本工程中一端張拉按曲線孔道長度加800 mm，兩端張拉按曲線孔道長度加1 600 mm。

根據計算長度，編制預應力筋下料表。預應力鋼絞線下料應采用砂輪切割機進行切割，切口應與鋼絞線中心線垂直。預應力鋼絞線下料后，貼上標簽，然后收盤分類堆放。

3.2 錨具的選擇

本工程根據設計要求選用OVM15系列錨具。其中張拉端錨具采用OVM15-6及OVM15-7錨具，固定端采用Pm15-1錨具。

3.3 波紋管的質量要求

本工程采用φ75～80 mm雙波金屬波紋管，是由寬36 mm、厚0.3 mm的鋼帶經過輥軋及連續咬口彎邊而制成。波紋管不得破損，進場后應認真檢驗，妥善保護，搬運時應輕拿輕放，不得拋甩或拖拉。

4 預應力工程施工措施

4.1 有黏結預應力梁施工流程

安裝底模→綁扎鋼筋骨架→埋管制孔→安裝側模→澆筑混凝土→養護、拆側模→穿預應力筋→清理張拉端、裝錨具→張拉預應力筋、錨固→孔道灌漿、封錨→起吊運輸或拆底模

4.2 放線

安裝好預應力梁的底模后，根據設計圖紙，在梁底模上標記出預應力孔道位置線。如果孔道與非預應力筋相沖突，提前進行調整。

4.3 鋪設波紋管

為了確保波紋管孔道符合設計位置，我們將波紋管鋪設和非預應力鋼筋骨架綁扎同時進行。將梁的下排筋先鋪好，然后放入波紋管，再綁扎鋼筋骨架，最后調整固定波紋管的位置。

根據設計圖紙，畫出每根預應力筋的矢高曲線圖，按照間距800～1 200 mm確定預應力曲線高度控制點，并算出每個控制點相應的波紋管定位筋的位置。將定位筋點焊在梁箍筋上，以控制預留孔道的位置。

非預應力底筋鋪設完成后，將各段波紋管按標記位置安裝就位。波紋管的接頭處用直徑大一號的接頭波紋管連接，接頭管長度為300 mm，每邊旋入150 mm，并用塑料膠帶將接頭處密封好（圖1）。

圖1 波紋管連接示意

穿預應力鋼絞線完畢后，調整波紋管的位置，使波紋管曲線與預應力筋設計曲線相吻合。確定位置正確以后，在每個高度控制點用φ12 mm短鋼筋焊成“井”字形支架，并點焊在箍筋上，將波紋管固定牢固。然后支梁側模板，并固定承壓板等錨具埋入件。

在非預應力筋制作及綁扎時提前采取措施，對非預應力鋼筋作適當調整，避讓波紋管及端部錨墊板的位置，以保證預應力筋位置正確。鋼筋綁扎完畢后，隨即墊好梁底保護層墊塊，以確保預應力筋標高定位準確。

4.4 預應力筋穿束

為了方便調整預應力筋，確保預應力筋位置正確，本工程采取先穿束的方法。波紋管鋪設完成后人工單根穿入鋼絞線。鋼絞線在孔道內平行放置，對其進行及時調整，避免扭絞。預應力筋的外露部分用塑料布包裹，以防止污染或銹蝕，同時封閉錨墊板上的灌漿孔。

穿束完成后，對波紋管的位置、破損情況、鋼絞線根數及外露長度等進行全面檢查，并及時修整。

4.5 制作安裝排氣孔（泌水孔）

在預應力筋鋪設完畢后制作排氣孔，兼作泌水孔。排氣孔設置在構件兩端和靠近波紋管的波峰處，間距不大于20 m。本工程在距柱邊500～1 000 mm處設置排氣孔（圖2）。

圖2 灌漿(泌水)管布置示意

泌水管安裝時在波紋管上開1個φ25 mm的小孔，上覆海綿及特制塑料蓋板，在蓋板嘴上接φ25 mm的塑料管，伸出梁面300 mm以上（圖3）。為防止澆筑混凝土時泌水管被壓扁，在塑料管內穿入1根短鋼筋，在混凝土澆筑后及時將其拔掉，并用膠帶包住管口，以防雜物堵塞孔道。

圖3 波紋管上留灌漿孔示意

4.6 安裝端部錨墊板

本工程在混凝土澆筑前穿預應力筋，故錨墊板安裝在穿好預應力筋以后進行。根據預應力矢高曲線圖確定錨墊板位置。錨墊板的中心線應位于預應力筋合力的中心線上，且與預應力筋相垂直，以保證張拉時構件不產生偏心力。

安裝錨墊板前，先套入端部配套螺旋筋。錨墊板后面的螺旋筋應緊貼錨墊板，并與錨墊板及其他非預應力鋼筋點焊固定，最后將此處的波紋管理順。

4.7 混凝土澆筑與振搗

混凝土澆搗前對波紋管、承壓板、螺旋筋等位置進行復核并確認其是否正確，若發現位置偏離，及時調整后方可澆筑混凝土。

混凝土澆筑前根據梁內鋼筋和孔道情況精心設計振搗棒插入點位置。澆筑時認真振搗，保證混凝土的密實度，尤其是承壓板、螺旋筋周圍的混凝土嚴禁漏振，不得出現蜂窩或孔洞。振搗時，盡量避免碰撞預應力筋、支撐架以及端部預埋部件，防止預應力筋移位。混凝土澆筑時應安排專人看護。

混凝土養護是防止板面出現裂紋的重要環節，我們采取三遍抹壓成活，然后覆蓋塑料薄膜。因在夏季施工，為了降溫，在薄膜上蓋上草簾子，上面灑水，效果良好。

5 預應力筋張拉

5.1 張拉條件

本工程設計要求混凝土強度達到設計強度的80%后，方可進行預應力張拉。張拉前先拆除板底模及梁側模，待預應力筋全部張拉并灌漿后方可拆除梁底模及支撐。

5.2 張拉參數確定

設計要求預應力鋼絞線張拉控制應力為：σcon=0.70fptk＝1 302 MPa，施工時超張拉3%。

張拉伸長值根據預應力筋長度、直徑、彈性模量及張拉力進行計算。

5.3 張拉施工控制措施

張拉施工順序按照先后對稱的原則進行。不同預應力梁按位置對稱；同一根梁不同鋼絞線束，按孔道對稱。兩端張拉時應同時、同步進行。

本工程采用一端張拉，分級加荷，一次錨固。預應力筋張拉程序如下：0→0.1σcon（量初值）→0.6σcon→σcon→1.03σcon（量終值）→錨固。

每級加荷時分別測量并認真記錄預應力筋應力和伸長值讀數，隨時檢查實測伸長值與計算值的偏差。

張拉以應力控制為主，同時校核伸長值。理論伸長值與實測伸長值的誤差若超出允許范圍，則應暫停張拉，檢查分析原因，采取必要的措施。

張拉時，孔道中心要保持和錨具中心及千斤頂中心在同一直線上。張拉過程中，其他工序不得在張拉施工現場周圍產生振動。

張拉作業中，有較大的危險性，必須特別注意安全。在任何情況下，現場有關人員都不得站在預應力筋的兩端，操作人員要站在千斤頂的側面。在張拉千斤頂的后面設立防護裝置。油泵在開動過程中操作人員不得擅自離開崗位，如需離開，應把油閥門全部關掉或切斷電路。

5.4 有黏結預應力筋的孔道壓漿

本工程孔道壓漿在張拉完畢的24 h內進行，以免預應力筋銹蝕或松弛。

孔道壓漿使用壓漿泵成套設備進行。壓漿前先用清水試車，并用壓力水沖洗孔道。壓漿時從一端壓入，待另一端溢出濃漿，并檢查確認無漏漿時，封閉進漿口，然后撤除壓力。孔道壓漿要一次壓完，以免孔道發生堵塞。壓漿過程中應經常檢查壓漿管，若發生堵塞應立即用高壓清水將孔道沖洗干凈，再重新進行灌漿。

5.5 張拉端部處理

預應力筋張拉并灌漿后，用機械方法切除多余的鋼絞線。切割后鋼絞線露出錨具夾片外的長度不少于30 mm，并及時進行防腐處理，然后用加入防水劑的C40細石混凝土封堵張拉端（圖4）。

圖4 張拉端封錨

6 結語

近年來，預應力混凝土技術在工業與民用建筑特別是大跨度的工業廠房建筑結構中的應用有了很大發展，尤其是后張預應力梁在工業廠房中的應用，明顯具有減輕自重、節約鋼材、簡化模板、加快施工進度和降低工程造價等優點[4-5]。

預應力分項工程施工專業性較強，與土建等其他專業關系密切。在施工過程中，要加強質量和安全管理，各專業進行較好的配合，采取有效措施，才能保證預應力分項工程施工順利進行，達到良好的預期效果。