屋面預應力梁施工技術探索
——以某職教園區新校區會堂工程為例

張 沖

(安徽建工集團股份有限公司,安徽 合肥 230031)

1 工程概況

某職教園新校區會堂項目建筑面積為1 217.97 m2，建筑高度為8.5 m，屋面部分結構采用后張預應力混凝土體系，設置有預應力梁9道，如圖1所示，每根梁采用高強度低松弛有黏接鋼絞線施加預應力，當單根預應力筋抗拉強度為195.3 kN時，安裝施工時超張拉3%；預應力梁張拉側錨具為夾片式群錨，在固定側使用對應型號的擠壓錨。

圖1 某職教園新校區會堂項目屋面圖

相較傳統預應力屋面，本項目屋面預應力工程有如下特點：梁跨度大，最大跨度為27.135 m；梁規格多，有18.410 m、22.620 m、24.630 m、26.730 m、27.135 m五種規格；施工難度大，預應力曲線采用C4型，由四段拋物線組成，布置復雜，預應力梁及柱端處和梁與梁相交處配筋多且復雜，梁的張拉端需要設置水平加腋。

本文結合所述項目的實際特點，重點圍繞項目實施過程中的重難點展開預應力梁施工工藝論述，以期為同類型項目施工提供參考。

2 預應力梁施工工藝

本工程的屋面為后張預應力混凝土結構體系，在梁中布置拋物線形式的預應力筋，且呈曲線狀。同時注意頂部、底部及反彎處的控制，具體如圖2所示。預應力筋的梁端為一端穩定，另一端張拉力，其穩定一端使用擠壓錨具，張拉一端使用夾片式群錨具。其具體施工工藝流程如圖3所示，關鍵施工環節如下所述。

圖2 屋面梁預應力筋圖

圖3 施工工藝流程圖

2.1 預應力筋的制作與安裝

2.1.1 波紋管安裝固定

(1) 預應力梁底模及一邊側模安裝完畢后，按圖紙提供的波紋管定位曲線高度尺寸扣除波紋管半徑后，作為支架控制線尺寸，并將支架控制線彈在安裝好的預應力梁的側模上。

(2) 澆筑非預應力鋼筋所在部位時，在預應力作用高度密集位置，尤其是在柱子的搭接處和梁筋、主梁筋和次梁筋交錯部位，設置出波紋管和錨墊板之間的安裝缺口。當非預應力筋和預應力筋之間出現抵觸現象時，要保證預應力箍筋能按圖紙上規定的曲線標高和平面寬度要求布置。非預應力鋼大直徑澆筑完成后，按預先彈好的控制線將鋼筋支架與箍筋焊牢，支架鋼筋直徑在8～12 mm均可。支架如圖4所示。

圖4 波紋管固定示意圖

(3) 波紋管的連接使用大一號的接頭管相連，接頭管長度不得小于250 mm，兩波紋管互相磕碰時要放在連接管中間部位，并在連接管兩端用寬膠布包裹以固定，杜絕澆注混凝土時水泥漿從接頭管處滲漏。接頭如圖5所示。

圖5 金屬波紋管的連接示意圖

(4) 將波紋管安裝在支架上后，再用鉛絲將波紋管和支架捆扎在一起，以避免在穿束或澆灌水泥時對波紋管產生移動，并按規范要求設置排氣孔，排氣孔設置如圖6所示。工藝與措施是在預應力箍筋上打開一個孔徑為20 mm的洞口，用海綿墊條或帶中級塑料弧形壓片包裹預應力箍筋后，用鉛絲綁牢，然后接加筋塑膠管延至樓板面上500 mm左右。

圖6 排氣孔設置示意圖

2.1.2 預應力錨墊板、螺旋筋等預埋件固定

在施工工藝中，首先穿束完成預應力筋，要求柱子的加腋板與預應力筋的張拉端連接在一起；接著固定螺旋筋及張拉端錨墊板，如圖7所示。調整普通鋼筋的位置，確保固定空間充足、板筋或梁筋同張拉端螺旋筋和承壓板(墊板)采用焊接的方式牢固連接在一起。

圖7 金屬波紋管與錨墊板的連接示意圖

金屬波紋管應穿過墊板的喇叭口，并且在接口處用膠帶纏緊，防止澆筑混凝土時，漿液流入錨墊板中。墊板端面留有灌漿孔，在澆注混凝土前用海綿等進行封堵。

2.1.3 預應力筋的物料準備

鋼絞線在逐圈松開之前，務必保證鋼絞線盤支撐牢固，并達到連接預應力筋的技術要求。死彎極為影響鋼絞線的穩定性，所以在混凝土澆筑筋下料時的檢驗工作是必須而關鍵的。對死彎部位的較松散的鋼絞線頭必須要裹好或捆扎好。

預應力筋在準備材料時，用砂輪切割機逐根斷開，達到標準中的纏繞尺寸；對應的計算公式如下：

預應力筋的下料長度=孔道內長度+張拉長度

有黏結預應力筋的張拉端的工作長度：當張拉端為群錨時，預應力筋大于等于20 m時，張拉端的工作長度約為1.8 m；小于20 m時，張拉端的工作長度約為1.0 m。

2.1.4 預應力筋穿束

預應力大梁一般采取一次性施工，采取一頭緊固，另一端張拉。穿束采取前穿法，即在波紋管裝配完成后進行，穿束的前搭設好操作平臺，平臺面積應能滿足施工安全要求(2 m×2 m)，承載力為3 t，并與施工外架相連接。

利用人工或者穿束機將鋼絞線穿入預留的波紋管中，穿束時鋼絞線的端部須套上子彈頭或用膠布纏裹，以防止損傷波紋管。

2.1.5 預應力工程中焊接注意事項

為避免對預應力工程質量造成影響，首要工作內容是保護好預應力筋、波紋管。統籌規劃好施工工序，做好物料保護，尤其是焊接過程中的焊渣飛濺范圍不得與重要物料的存儲或安裝范圍過多交叉重合，必要時做好覆蓋保護。

2.1.6 預應力工程的混凝土施工

預應力工程本身的特殊性，對施工管理及工藝有著更高的要求。為確保該項施工的整體質量，并牢固樹立質量第一的理念，首先必須正確評估張拉預應力筋后的混凝土質量，在施工澆筑前，同等條件養護二組試塊的抗壓強度，通過科學控制張拉施工時間來控制預應力施工的質量及進度；然后，通過隱蔽施工檢驗合格工程，符合規定后即可開始鋼筋混凝土澆筑；澆筑工程中，震動棒不能直接作用于螺旋筋、波紋管、承壓板及預應力筋，且過程中不能產生漏震、蜂窩和空洞等現象，尤其要關注固定端和張拉端與鋼筋混凝土的緊密程度。

2.2 預應力筋的張拉工藝

2.2.1 預應力筋張拉前準備

本項目中張拉設備采用YCD250-200型千斤頂和ZB4-500高壓油泵，在張拉前需與油壓表一起標定，油壓表的精度為1.0級，在預應力筋的張拉過程中同步使用。柱的側邊鋼筋與板的下部鋼筋拆開后，可實施預應力筋的張拉；張拉前先確定混凝土結構保護試塊的強度，不小于80%時即可完成預應力筋的張拉；并做好施工階段中對混凝土結構施工的質檢作業，注意裂縫對預應力工程的影響；對孔道及承壓板的垂直度進行檢查，相關資料存檔，當數據異常時及時處理。

提前預留好施工平臺的位置及尺寸，在施工臨邊的預應力筋的張拉端要架設2.0 m×2.0 m的施工平臺。

支吊掛件和千斤頂配合使用，通過對支吊掛件的調節，實現錨具、孔、千斤頂中心線在一個直線上；錨具安裝時要求將錨環在孔的對中同心夾片上平整地打牢，以與外露保持一致。

2.2.2 預應力筋的張拉程序

預應力筋的張拉工藝相對成熟，張拉程序固定：承壓板、鋼絞線清理完畢→穿錨板同時安放專用夾片→結合支吊架安裝千斤頂→進行錨具安裝→進行第一次張拉至初應力→第一次測量千斤頂缸長→進行第二次張拉至控制應力→第二次測量千斤頂缸長→同設計值進行對比，當伸長數值達到規定數值時→千斤頂回程→拆除千斤頂。

2.2.3 預應力筋的張拉順序

張拉前，按照預應力梁的分區進行規劃，實施對稱張拉；具體到每根預應力梁，確保每次張拉作用的對象為同一根預應力筋。

2.3 預應力孔道灌漿及封錨

2.3.1 孔道灌漿

注漿成型使用柱塞型電動砂漿泵，灌漿壓強為0.5～0.6 MPa，混凝土通過動力攪拌機攪拌。

在灌漿施工前，需對漿料的強度﹑流動度及泌水率進行試驗，滿足設計及規范要求方可進行下一步施工；

灌漿采用強度等級為PO42.5 MPa的水泥進行，嚴格把控水灰比，數值在0.4～0.45；

灌漿之前先檢查鋼絞線的錨固狀況，在黏結鋼絞線張拉后，確保12 h以內不進行灌漿作業；

漿料應按規范及設計要求規范配置，并充分攪拌均勻；

灌漿施工各環節需有專人負責。當灌漿泵注漿時，做好澆水降溫工作，以免膠管過熱；灌漿流程上，單個孔道需一次性注漿，中途不得停歇；灌漿過程中關注壓力表數值，當壓力超過0.6 MPa時暫停，進行相關檢查無誤后繼續灌漿；做好人工補漿工作，保證每個排氣孔的補漿均勻，在切除排氣孔前檢查水泥漿初凝現象；在砂漿澆筑過程中，保留適當比例的水泥漿試塊，且抗壓強度達設計強度時，方可加荷。灌漿管安裝如圖8所示。

圖8 灌漿管安裝示意圖

2.3.2 張拉口的封錨

露出錨具的雙絞線也應有長短規定，一般最短不小于30 mm，并與預應力筋的尺寸有相應關系，前者是后者的1.5倍。清理工作完成后，對于露出的錨具鋼絞線有長度要求，最短不小于30 mm，且與預應力筋的直徑成比例關系，前者是后者的1.5倍。清洗工作完畢后，及時用同一強度級別的細石混凝土對張拉口進行封閉。

3 施工技術要求

在屋面預應力梁施工過程中，應嚴格按照預定施工方案執行，嚴格把控各個環節施工質量和安全，在本項目中主要技術要求包括以下幾點：

(1) 本工程預應力梁的混凝土等級為C40,柱節點部位的混凝土等級均為C40，混凝土等級在張拉前需經過嚴格把控。

(2) 本工程預應力孔道灌漿為普通硅酸鹽水泥，PO42.5級，水灰比為0.45，并添加了適當的高效減水劑，28 d后試塊的抗壓強度應不低于30 N/mm2；使用的外加劑中不得摻入氯化物。

(3) 預應力張拉端封錨為外凸式錨具，張拉端應凸出150 mm，再后澆C40細石混凝土封錨，封錨區設雙向8@100鋼筋網片。

(4) 灌漿材料凈漿比應不低于PO42.5普通硅酸鹽材料，水泥漿的水灰比要求在0.4～0.45，混合后的3 h內泌水率不得低于2%，但也不能超過3%，且泌水現象必須在24 h內完全被控制在規范要求內。

(5) 張拉端的墊板采用焊接補筋和柱箍體焊接，與波紋管支架距離不應超過1 m，與預應力筋在同一截面寬度上對稱布設，且波紋管的保護層厚不低于40 mm。

(6) 所有預應力鋼筋都需要在張拉錨固完畢后才能拆除基礎的模板，同時也要避免梁底的不均勻沉降。

(7) 在施工混凝土時必須防止混凝土振搗棒破壞預應力筋，并做好對預應力梁的鋼筋保護，以免在張拉時產生早期收縮裂紋。

4 結束語

某職教園新校區會堂屋面預應力梁，具有梁跨度大、規格多、施工難度大、工藝復雜等特點，通過對原設計方案進行深入研究，再基于項目難點對施工統籌規劃，完成了預應力束的準確控制、預應力筋的正確張拉控制，以及預應力孔注漿成型等重要操作，從而實現了預應力項目施工與其他各工種施工環節之間的協同配套問題，保證了施工質量，較好地實現了項目預期目標，為相似工程施工提供了借鑒。