建筑工程施工中預應力混凝土施工技術應用

吳升宇

（中鐵十七局集團建筑工程有限公司，太原030000）

1 預應力混凝土的概念

預應力是指預先施加的壓力。為了防止工程施工中出現混凝土裂縫，必須使用高性能的混凝土和高強度的鋼，在建筑物受到外力作用之前，施加于建筑物，減少混凝土結構的拉力，從而提高結構的剛度、強度和抗裂性能。與普通混凝土相比，預應力混凝土具有強度高、剛度大、抗裂性能好的特點，同時降低了混凝土結構的整體質量，提高了混凝土構件應用的穩定性，尤其是在人重、人跨工程中，應用更為廣泛，不但材料用量減少，而且工程造價降低。因此，預應力混凝土技術在工民建施工中的應用越來越廣泛。預應力混凝土施工中，根據建筑工程的結構特點和體系發展狀況，將預應力混凝土的主要支撐點設在框架的頂部。針對建筑物頂面偏心的特點，采用預應力混凝土施工可有效地消除這種結構偏差，而混凝土施工則能有效地提高建筑物承重梁柱的穩定性。在建筑工程中采用預應力混凝土，一方面能使建筑工程的功能達到建筑設計的要求，另一方面能有效地提高結構的穩定性。

2 預應力混凝土技術概述

2.1 全預應力混凝土和部分預應力混凝土

全預應力混凝土技術是為了防止構件的拉邊在荷載作用下產生拉力。在全應力先張法施工中，相關構件無開裂現象。部分預張法施工時，混凝土構件會出現裂縫，對裂縫的大小有嚴格的規定，故為了保證施工安全，裂縫不能超過規定范圍。全預應力混凝土施工工藝所需的材料成本遠高于部分預應力混凝土施工工藝，其原因在于，為了保證預應力強度滿足要求，需要在混凝土中加入大量的預應力鋼筋，而部分預應力混凝土施工工藝對預應力強度的要求較低。為保證施工質量，控制施工裂縫，可在部分預應力混凝土的預應力筋配置中加入一定數量的非預應力鋼筋。

2.2 黏結預應力混凝土和無黏結預應力混凝土

黏結預應力混凝土的粘結作用會大大降低預應力鋼筋的拉應力，同時降低混凝土壓應力，為確保施工安全，應盡量減少粘結面積。粘結預應力混凝土的生產設備比較簡單，生產方法也比較簡便，無需張拉式支架，適用于制造人造混凝土結構。無黏結預應力混凝土的施工方法與普通混凝土相似，鋼筋放置在預先設計的位置，然后澆筑。

3 預應力混凝土工程施工難點

雖然預應力混凝土施工在建筑上取得了很好的效果，但在我國特別是基層建筑工程中應用較少，在許多建筑工程中，預應力混凝土施工仍然存在著一定的難題。

3.1 材料配置困難

工作人員在配置配料工藝時，需嚴格控制配料比例，在承載力和布局上滿足建筑整體要求。與此同時，為了有效地避免對建筑整體結構質量的影響，還需嚴格控制減水劑和細集料的用量。與此同時，若要進一步提高施工質量，則需要相關施工人員制訂施工質量控制計劃。尤其在此過程中，施工單位還必須以混料結構為參照點，有效發揮混凝土結構的穩定性優勢。

但是，隨著越來越多的新型混合材料進入建筑市場，且絕大多數混合材料在結構中的成分和材料差異較大，質量標準不統一，加上傳統材料難以與之混合在一起，容易給整個工程結構的質量控制帶來很大的影響。

3.2 底板施工難以達到要求

預應力混凝土支座安裝及底板施工是施工管理的難點。在施工中，經常要依靠底板鋼筋支撐以滿足承載力要求，一般單位面積的板材間采用25～30 根預應力鋼筋，承載板需保證有120 cm 厚，故很多預應力混凝土底板的施工都難以達到要求。

3.3 預應力安裝質量難以控制

在預應力安裝過程中，預應力支撐點的控制與選擇，需要借助建筑設計和梁柱支撐點確定，其配置內容較為復雜，若支撐點位置不合理或存在相關粘結預應力位置誤差，將嚴重影響預應力混凝土的施工效果，甚至影響整個建筑工程的質量。與此同時，在建筑內部結構的預應力控制中，核心梁板柱的承載力配置多采用型鋼，容易造成預應力支承波紋管和鋼筋等材料在施工過程中互相干擾，而在預應力張拉頂端采用外錨形式的預應力支承柱，也是其施工難點之一。

3.4 預應力混凝土養護困難

預應力混凝土的養護一般為蒸汽法，但是在養護預應力混凝土時，養護效果受溫度的影響較大，一旦溫度升高，混凝土中的鋼筋就會受到影響，在高溫下發生熱膨脹，但基座不受溫度的影響，因此會產生溫差，從而影響預應力。為最大限度地減少這一現象，必須在混凝土中間強度未達到預定要求的情況下，控制好溫度差。

4 預應力混凝土技術在工民建施工中的應用要點

4.1 預應力曲線放線

工程上嚴格按照設計標準曲線設置預應力梁內波紋管，曲線形狀由反彎點和最低點控制。施工過程中，在箍筋上畫出預應力鋼筋圖，并按1.0 m～1.5 m 的間距標準布置控制點。

4.2 焊接固定架

每一個控制點預應力鋼筋由固定框架支撐。一般鋼筋綁扎成型后，根據波紋管底標高及設計要求的預應力曲線標高，在控制點標注箍筋，在梁箍筋上焊接支架，間距1000 mm。為了避免混凝土澆筑時發生位移，固定框架必須有足夠的支撐，支撐直徑不小于10 mm。為了確保固定架位置準確，焊工和放線員需焊接固定架。

4.3 安裝波紋管

在預應力混凝土施工中，一般采用鋼筋綁扎，支架焊后進行鋪管作業。鋪設管道時，應先安裝固定端錨固板，將波紋管從拉端插入。波紋管的連接，按要求使用同尺寸的管子，長度為400 mm，每邊擰入150 mm。對接完成后，用膠帶密封。波紋管與固定端鋼絞線同時用棉線和膠帶密封，橫梁中的波紋管必須保持筆直，無明顯彎曲。

4.4 預應力筋穿束

施工時，普通鋼筋綁扎固定架焊接完畢后，先進行波紋管鋪設施工，再進行預應力鋼筋穿孔施工。完成全部鋪裝作業后，將風箱綁在固定架上安排預應力束穿線，人工單束穿線。穿線端處用膠帶或其他材料包裹，以防止穿線損壞波紋管。運行后，檢查防塵罩狀況，查看是否有損壞。如果有損壞，就用防水膠帶固定。

4.5 設置排氣泌水孔

對于預應力筋，采用固定架控制其垂直位置，使其保持水平位置順直。放置并固定好后，選擇波紋管的最高點和兩端的位置，放置一個分泌孔。作業時，選擇波紋管上方位置，設置直徑大小為20 mm 的圓孔，利用帶嘴塑料壓板與海綿進行覆蓋，同時使用鐵絲進行固定，做好接頭位置的控制。使用的塑料壓板嘴上的塑料管要向外延伸至梁面，并且兼作泌水孔。

4.6 放置螺旋筋與錨墊板安裝

施工中，選擇預應力張拉端位置，螺旋筋按設計要求布置，承受局部壓力。固定板的安裝應該從波紋管的末端插入并固定到柱子上。與此同時，固定端的錨固應該深入構件厚度的50%。作業要求受拉端部和固定端部底板垂直于預應力筋。

4.7 混凝土澆筑

在預應力束架設完成后，應對管道的位置和數量進行全面檢查和調整。對損壞的波紋管進行檢修，并進行隱蔽驗收。在達到施工要求后，組織混凝土澆筑作業。澆筑時，應注意避免振搗器碰到波紋管。對受拉端和梁柱節點采用小直徑振動器，防止由蜂窩引起的受拉事故。澆注時預留養護條件相同的混凝土試件，強度試驗結果作為后張施工的依據。

4.8 預應力筋張拉

使用預應力筋張拉技術前，施工人員需要清潔錨桿內部的垃圾，并去除鋼筋表面的灰漬，然后進行錨桿的有效連接。錨桿連接完成后，施工人員可以在錨桿成孔內部刷一層黃油，保證錨桿不會出現被銹蝕的問題。同時，采用千斤頂定位的方式做好錨桿洞內夾片的敷設。千斤頂以及高壓油泵的選擇需要結合施工的實際需求，從而保證完成相應的工作。此外，結合施工設計方案的要求合理調整各項參數，保證預應力張拉施工穩定進行。

4.9 孔道灌漿

預應力鋼筋張拉施工結束后，施工人員需要根據實際情況做好孔道內的灌漿施工。為了避免錨固設備以及鋼筋被銹蝕，施工人員需要做好錨固設備以及鋼筋的保護工作，嚴格控制抽絲現象出現的概率。全面檢查所有的壓漿設備，保證壓漿施工能夠安全進行。孔道灌漿施工前，技術人員需要調節泥漿中各組分原材料的比例，嚴格控制水灰比。必要時，可以使用適量的縮水劑。泥漿灌注必須保持連續性，避免出現混凝土凝固的問題，影響灌注的質量。泥漿灌注完成后，應及時排出泥漿內部的氣體，全面提高孔道灌注的整體質量。

5 土建施工中預應力技術的應用

5.1 在建筑工程加固施工中的應用

隨著我國建筑工程規模的擴大，人們對建筑的整體穩定性要求越來越高。為了提高我國土地資源的利用率，必須采用合理的方式提高對年久失修建筑的加固改造技術水平。預應力施工技術既能夠保證建筑的整體支撐能力，又能加固建筑。預應力施工技術的應用優勢可以體現在兩個方面：第一，實現整體結構的加固；第二，局部加固，提高建筑局部的強度。

5.2 在受彎構件中的應用

房屋建筑工程施工建設的過程中，受多種不同因素的影響，建筑整體結構的穩定性以及強度會受到影響，因此，可以通過受彎構件的方式有效提高建筑的穩定性，確保建筑能夠承載一定的壓力。在對構件進行處理時，采用碳纖維施工技術會導致構件的承載力下降，從而影響建筑使用的安全性。將預應力施工技術與碳纖維施工技術進行有效融合，能夠有效地提高建筑構件的承載能力，保證受彎構件加固建筑結構。

5.3 在混凝土框架中的應用

現階段，我國城市中建筑工程數量越來越多，并且房屋建筑的可用面積在逐步縮小。為了提高我國土地資源的利用率，建筑高度則逐漸增加，這就要求建筑結構的整體承載能力必須符合國家的相關要求。高層建筑施工的過程中會使用大量的框架結構，框架結構的穩定性直接影響建筑整體結構的穩定性。因此，施工單位必須加強對混凝土框架結構穩定性的重視。現階段，施工單位通過不斷摸索與探究，將預應力施工技術應用到混凝土框架的施工中，顯著提高了混凝土框架結構的穩定性。技術人員通過對施工現場周密的勘察與分析，全面了解混凝土框架的整體情況，并結合實際情況制定科學合理的施工方案。例如，根據混凝土澆筑中出現的混凝土滲漏等問題，可以加強對波紋管的防護，從而保證波紋管的使用安全性。

5.4 在轉換層結構中的應用

隨著現代化建筑的發展規模越來越大，高層建筑越來越多，很多建筑都是綜合性的建筑，在樓層受力方面的要求不同，需要使用結構轉換層，將兩種不同的結構體系融合在一起，而預應力技術在其中起著十分重要的作用。土建工程應發揮預應力施工技術在高層建筑轉換層結構中的應用優勢，在轉換層中使用預應力技術，滿足大空間應力的需求，節省空間和材料，以達到較好的應用效果。

5.5 在多跨連續梁中的應用

土建工程施工的過程中會涉及多跨連續梁的施工，多跨連續梁的施工難度比較大，施工人員需要加強對預應力施工技術的應用，從而有效提高多跨連續梁的整體剛度。同時，將預應力施工技術應用到多跨連續梁施工中還可以加固整體結構，保證整體結構的穩定性有所提高，避免出現多跨連續梁變形的問題。

6 結論

總之，預應力混凝土技術這項施工新技術可改善土木工程施工的結構性能、使用性能和工藝性能，從而有效地提高經濟效益，因此分析預應力混凝土技術在土木工程施工中的應用意義重大。