緩粘結預應力施工技術要點探析

孔德強

(中鐵十六局集團電氣化工程公司，北京 100018)

緩粘結預應力筋由鋼絞線、緩凝粘合劑與聚乙烯護套組成。其中緩凝粘合劑是該技術的重要組成部分，施工期內緩凝粘合劑為半流動狀態，鋼絞線可在護套內自由滑動；待預應力筋張拉完畢，緩凝粘合劑固化，鋼絞線通過緩凝粘合劑與混凝土產生機械咬合，達到共同工作的狀態。由于其獨特的結構形式和固化機理，緩粘結預應力技術有著簡便的施工流程、可靠的施工質量，且具備類似有粘結預應力技術優良的抗震性能[1-3]。憑借著以上優點，緩粘結預應力技術得到工程各界尤其是鐵路系統的高度認可，緩粘結預應力技術在鐵路高鐵站房的應用量逐年增加。

然而，緩粘結預應力技術在鐵路系統的應用還存在一些亟待解決的問題，鐵路高鐵站房施工具有體量大、工期緊、結構分段、分期工程多且質量要求高等特點。然而，截至目前，還未形成針對以上特點的高鐵站房緩粘結預應力施工工法，大大限制緩粘結預應力技術在鐵路高鐵站房系統中的應用。

本文以新建太焦城際鐵路太原南至晉城段晉城東站高鐵站房為例，從施工角度出發，以解決現場實際問題為導向，總結緩粘結預應力技術在施工過程中所遇到的難點和要點，并有針對性的提出解決方案，為制定鐵路高鐵站房緩粘結預應力施工工法提供依據，助力緩粘結預應力技術的應用和發展。

1 工程概況

新建太焦城際鐵路(太原南至晉城段)晉城東站高鐵站房位于山西省晉城市，站房中心里程為DK298+700，站房建筑面積19 999 m2。晉城東站為線側下式站房(帶架空層)，地上主體3層，兩側2層，局部地下1層，站房高度23.95 m，站房長度200 m。站房結構形式采用現澆鋼筋混凝土框架結構體系，候車大廳屋面采用鋼網架+金屬屋面形式(圖1)。

圖1 晉城東站效果

本工程結構一層、二層結構梁采用緩粘結預應力技術控制梁撓度、裂縫并承擔部分承載力。梁預應力筋采用規格直徑21.8 mm，強度級別為1 860 MPa，公稱截面面積313 mm2的緩粘結預應力筋；在樓板中采用規格直徑15.24 mm，強度級別1 860 MPa，公稱截面面積140 mm2的緩粘結預應力筋，規避開洞改造切斷預應力筋造成的有效應力全部損失掉的風險。

2 晉城東站緩粘結預應力技術施工難點

晉城東站的緩粘結預應力施工主要有一下難點：

(1)晉城東站，工程量龐大，預應力筋數量較多，并且由于緩粘結預應力筋為單根單拉型預應力，預應力張拉端梁面撅起的位置沒有足夠的間隙放入承壓板，如圖2所示，給預應力筋的張拉造成了較大的困難。

圖2 預應力梁上撅起

(2)本工程結構 -0.5 m A02～A軸0～19軸及9.3 m連廊結構，由于該施工區域屬于施工通道原因需間隔3個月進行施工，導致此處預應力筋大量甩筋，增加了預應力筋成品損壞的風險，并且由于緩粘結預應力筋的材料特殊性，對張拉適用期有嚴格的時間控制，因此，施工工期的延長，可能造成粘合劑固化，無法完成張拉，進一步增大了施工難度，從而影響工程質量。

3 緩粘結預應力技術施工要點

3.1 緩粘結預應力材料進場檢驗與材料儲存

緩粘結預應力筋由鋼絞線、緩凝粘合劑與聚乙烯護套組成，緩粘結預應力筋進場，需對三個組成結構進行進場復驗。其中緩凝粘合劑受到環境溫度的影響較大，環境溫度越高其固化速度越快，故緩粘結預應力筋進場需進行遮蔽通風處理。

3.1.1 緩粘結預應力筋肋型參數

緩粘結預應力筋外包護套起到定型和保護作用，其肋型參數決定了緩凝粘合劑固化后的帶肋狀態，是關系到緩粘結預應力筋粘結錨固性能的重要參數。故緩粘結預應力筋進場時，需根據設計要求及廠家提供技術資料對其外包護套肋型參數進行核對，包括肋高、肋槽高、肋間距等參數(圖3)。

圖3 緩粘結預應力筋外包護套

3.1.2 預應力鋼絞線

和傳統預應力材料進場類似，緩粘結預應力鋼絞線在進場后，按照材料出庫單與進場材料中的標識牌進行核對。并需根據進場材料數量按照規定進行材料抽檢取樣，按照GB/T 5224-2014《預應力混凝土用鋼絞線》標準對鋼絞線力學性能進行復試。

3.1.3 緩凝粘合劑

緩凝粘合劑為緩粘結預應力技術的關鍵所在，其性能的穩定與否是關系到預應力張拉，甚至是后期結構性能合理的重要指標。緩凝粘合劑是否能夠固化、其固化后力學性能均是進場驗收時需要注意的事項。故需對緩粘劑做進場復試，復試內容包括拉伸剪切強度試驗，必要時進行緩凝粘合劑稠度下降率檢測試驗。需要注意的是，緩凝粘合劑受到環境溫度的影響很大，環境溫度的升高會加速其固化速度，故緩粘結預應力材料進場儲存時需對其進行遮陽、通風處理，保證預應力筋張拉前，緩凝粘合劑未發生固化，避免工程事故的發生(圖4、圖5)。

圖4 拉伸剪切強度檢驗

圖5 緩凝粘合劑稠度檢驗

3.2 緩粘結預應力梁、板施工

3.2.1 預應力筋制作

(1)本工程梁、板中采用緩粘結預應力筋規格不一，需注意預應力固定端錨具規格變化。

(2)在進行緩粘結預應力筋固定端制作時，需將固定端一定長度內的外包護套、緩凝粘合劑清理干凈，安裝擠壓簧與擠壓套進行擠壓操作，擠壓前需用皂化或添加適量二硫化鉬的豬油對擠壓模與擠壓錨進行潤滑處理，避免擠壓力過大造成不必要的損傷。

(3)擠壓錨擠壓完畢后預應力筋外露出擠壓錨端頭的長度不得小于1 mm(圖6)。

圖6 預應力筋制作

3.2.2 預應力筋安裝

(1)梁中采用直徑21.8 mm緩粘結預應力筋，其每延米重量為普通鋼絞線的2～3倍，在支好梁底模并綁扎普通鋼筋完成后，按設計失高及間距在梁箍筋上標出緩粘結預應力筋位置，作為定位筋的鋼筋不宜小于φ12 mm，定位間距在1.0～1.2 m為宜。

(2)板中預應力筋采用規格直徑15.24 mm緩粘結預應力筋，待板底筋綁扎完成，按照設計間距鋪設板預應力筋，每1.5 m對預應力筋進行綁扎固定。

(3)施工過程中嚴禁在板預應力施工區域進行施工材料堆放和過度踩踏，避免緩粘結預應力筋外包護套破損，緩凝粘合劑泄露造成底板污染，并降低成品中緩凝粘合劑飽滿度。

(4)為保證有效預應力滿足設計要求，應平滑順直鋪設緩粘結預應力鋼絞線，要求不大于50 mm的水平偏擺和不大于15 mm的豎向偏差，普通筋、管道及施工預埋需為預應力筋讓路。

(5)緩粘結預應力筋在構件中的位置按照設計要求固定好之后，安置好穴模和螺旋筋等張拉端及固定端組件，保證螺旋筋、承壓墊板、擠壓錨相互貼合，并綁扎牢固(圖7)。

圖7 預應力筋安裝

3.2.3 預應力筋安裝注意事項

(1)緩粘結預應力筋外包護套為高密度聚乙烯材料，緩凝粘合劑為環氧樹脂型材料，均為不耐火材料。緩粘結預應力施工區域嚴禁電焊作業傷及預應力筋。

(2)在澆筑混凝土時，需重點振搗預應力張拉端與固定端混凝土，保證其密實，避免出現空洞，造成張拉事故。

(3)混凝土達到初凝后，宜及時拆除預應力張拉端穴模，清理張拉預留洞，避免后期混凝土強度很大時，穴模拆除與張拉預留洞清理困難。

3.2.4 預應力筋張拉

(1)混凝土強度滿足設計要求后，去除預應力筋外包PE護套并清理緩凝粘合劑，避免緩凝粘合劑大量進入張拉千斤頂內部。

(2)測量預應力筋初始長度后，安裝錨具與夾片，保證夾片安裝高度統一，并進行預緊。

(3)采用“雙控法”進行張拉作業即采用張拉力與伸長值雙控，其中以張拉力為主要控制因素，張拉伸長量做校核。其偏差應在±6 %的理論伸長值范圍內(圖8)。

圖8 預應力張拉

(4)緩凝粘合劑以環氧樹脂為主體高分子材料，為非牛頓流體，具有一定的觸變性，初張拉時，其對鋼絞線的粘滯力比較大，可通過二次張拉擾動的方式，降低緩凝粘合劑對鋼絞線的粘滯力，降低張拉摩擦損失，達到更好的張拉效果。

3.2.5 預應力筋封錨

(1)切斷緩粘結預應力筋后，在錨具夾片外的長度應不小于30 mm，嚴禁采用電弧焊燒斷，多余部分用砂輪鋸切除。

(2)外露緩粘結預應力筋及錨具外涂專用防腐潤滑脂，并罩上塑料封錨蓋。外露預應力筋保護層厚度在正常環境中不小于25 mm。

(3)用微膨脹細石混凝土封堵張拉端孔洞，混凝土中使用的外加劑不得含有氯離子，封錨時應進行適量插搗，保證混凝土密實度，擠壓并抹平后進行覆膜養護(圖9)。

圖9 預應力筋封錨

4 緩粘結預應力施工質量保障措施

本文結合緩粘結預應力技術的施工要點，總結晉城東站的施工難點，有針對性地提出了解決方案，以此來保證工程的施工質量。

(1)為解決梁面撅起的位置沒有足夠的間隙放入承壓板，預應力筋張拉困難的問題，提出了以下解決方案：首先必須保證梁內的預應力筋有足夠的有效長度，在這個前提下可以采取前后交錯的方式，進行預應力筋的布置。

(2)為解決施工工期長，預應力筋長期甩筋有可能出現損壞，以及對產品張拉適用期要求嚴格的問題提出以下解決方案：①為保護甩出結構外的緩粘結預應力筋，避免成品破壞，將甩筋規則甩入下部結構樓層中，避免暴曬的同時，減少了預應力材料堆砸的風險；②使用專門的緩粘結預應力筋封堵頭，封住甩筋端頭，避免緩凝粘合劑泄露；③根據施工分段工期，和設計單位與廠家協調，調節緩粘結預應力筋張拉適用期，規避因二期結構間隔時間過長導致的緩凝粘合劑固化，保證二期結構預應力筋的順利張拉(圖10)。

圖10 甩筋保護措施

5 結 論

本文依托新建太焦城際鐵路(太原南至晉城段)晉城東站高鐵站房緩粘結預應力施工工程，分析緩粘結預應力施工流程及技術要點，得出如下結論：

(1)緩粘結預應力技術以無粘結的施工方式，達到了有粘結預應力的結構性能，具有發展前景。

(2)針對新建太焦城際鐵路太原南至晉城段晉城東站項目中預應力的施工及施工過程中存在的問題和施工要點、難點，給出了解決方案，可為制定緩粘結預應力技術高鐵站房施工工法提供依據，并為其它類似項目提供參考。

(3)在初始設計階段，對于預應力筋撅起張拉端處普通筋間隙過小問題，在保證工程質量、安全等前提下適當降低單排普通筋根數，為預應力筋撅起提供空間。