預應力施工技術在超長超寬結構跳倉施工工藝中的應用

袁文俊, 胥 悅

(中國華西企業股份有限公司第十二建設工程公司, 四川成都 610000)

隨著社會的不斷發展，建筑結構越來越趨向超長、超寬、大面積的發展。隨之存在構件尺寸過大、裂縫不可控等問題，為控制大跨度結構的裂縫和撓度，減輕混凝土收縮和溫度變化對混凝土梁板的不良影響，本工程主體結構采用跳倉法施工方法進行施工。跳倉法施工方法主要是在大體積混凝土工程施工中，將超長混凝土塊體分幾個小塊體間隔施工，經過短期的應力釋放，再將幾個小塊體連成整體，依靠混凝土的抗拉強度抵抗下一段溫度收縮應力的施工方法[1]。

結構分區和“跳倉法”施工技術決定了許多預應力梁鋼筋不能連續結合，造成相應區域預應力梁不能連續成孔的情況。為了保證預應力的連續性，本文重點研究跳倉法施工技術情況下，預應力施工技術的改進與創新，通過預應力技術在跳倉法情況下的應用有效地解決了傳統預應力施工技術短板。

1 工程概況

成都天府國際機場T2航站樓總體采用T字型分布，其中D區大廳平面尺寸522 m×(107～291) m,A、C指廊平面尺寸約426 m×(44～66) m,B型指廊平面尺寸約395 m×(40～55) m，屬于典型的超長超寬混凝土結構。為有效控制大跨混凝土結構的裂縫和撓度，減輕混凝土收縮和溫度變化對混凝土梁板的不利影響，對部分框架梁、副梁采用了后張有粘結預應力技術[2]。預應力筋全部采用φS15.2 mm低松弛預應力鋼絞線(fptk=1 860 MPa)，其中主要預應力梁型為：1×5φS-15.2 mm、1×6φS-15.2 mm、1×7φS-15.2 mm、1×8φS-15.2 mm、1×9φS-15.2 mm、2×10φS-15.2 mm、2×12φS-15.2 mm。

2 技術原理

針對超長超寬混凝土結構易開裂、施工中可變荷載大、后期交付運營階段人流量大、結構自重等一系列容易導致混凝土破壞或開裂的情況，地面均采用后張法預應力施工，通過預應力筋張拉提高了混凝土結構的抗壓和抗拉強度，有效地抵消或減輕了混凝土的破壞和裂縫，提高了結構的安全性和耐久性。

3 技術特點

在超長超寬結構中，混凝土構件的溫降收縮和凝結硬化引起的收縮應力較大，對構件施加預應力后，對構件建立一定的壓縮應力，最終構件內的收縮應力、預壓應力和垂直荷載引起的應力疊加后的綜合應力能滿足一定的抗裂傷要求。

與以往的一般結構相比，預應力工程有所增加，但由于采用了“平面流水作業、主體交叉施工”的施工方法，因此不會單獨占用工期[3]。此外，一般情況下，混凝土強度達到80%后拉壓預應力筋，拉完后可脫模，反而加快了施工進度。

采用預應力技術后，混凝土收縮裂縫和溫度裂縫得到有效控制，保證了結構的質量和安全，節約了維修費用。

采用預應力技術，可減少板厚和梁構件尺寸，在地下車庫凈高不變的情況下，可減少開挖量，經濟效益顯著。

4 工藝流程及操作要點

4.1 施工程序

預應力施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程

4.2 主要施工工序操作要點

4.2.1 埋設鋼絲

4.2.1.1 帶粘結預應力鋪設波紋管

(1)選擇波紋管預制孔，對不同的管束采用相應的波紋管直徑，確保管道內一定面積的空隙注漿并通入管束。本次預應力混凝土施工首先通過波紋管預留孔，由于采用了混凝土澆筑完成后穿鋼絞線的技術，為保證埋入波紋管的暢通，在混凝土澆筑前在波紋管內穿設聚乙烯襯管混凝土凝固后需要拉出聚乙烯襯里管。根據以往經驗，聚乙烯襯里可循環使用3次，每噸預應力需增加人工6個。

(2)根據設計圖紙，計算各預應力梁的預應力梁矢高曲線圖和預應力曲線高度控制點的對應波紋管定位梁的矢高位置圖，定位梁間距應小于800 mm。

(3)根據定位肋的矢高位置圖，將定位肋點焊在梁箍上，使定位肋的間隔小于800 mm，確定預應力肋束的預留配管位置。為了確保波紋管埋設高度、到梁側的凈距離，將框架肋焊接在梁環上，托架肋φ10 mm鋼筋，間距800 mm。

(4)將波紋管安裝到位，做好波紋管連接接頭和密封處理，連接接頭管徑大1號，接頭管長300 mm(圖2)。

圖2 波紋管接頭詳圖及實物(單位：mm)

(5)處于安裝位置的波紋管不允許踩踏，不允許硬物碰撞、電焊火花破壞波紋管，因此現場應豎起警示板提醒注意。

(6)以粘結預應力梁用波紋管為孔，以圖示曲線標高為束中心標高，為了確保波紋管埋設高度，必須每隔1 m設置一個φ10 mm支架肋(圖3)。

圖3 預應力筋布置概述

4.2.1.2 穿孔預應力筋

(1) 根據材料表對材料進行預取，編號后進行堆積。

(2) 根據設計圖紙，計算了各預應力梁的預應力梁矢高曲線圖和預應力曲線高度控制點焊定位梁，其中固定預應力梁的支撐間距不得超過800 mm，支撐定位準確，允許垂直度偏差±5 mm,允許水平偏差±10 mm[4]。

(3) 安裝位置處的預應力筋不允許踩踏，硬物碰撞，其安裝位置不變，因此在通過預應力筋前，非預應力筋及水電的安裝必須先安裝到位還應在現場豎起警示牌以引起注意。

4.2.1.3 錨板的埋設

(1) 根據束的根數，可以選擇與之匹配的錨定板和螺旋筋，根據設計圖的要求將錨定板埋設在柱的端部或梁側，并根據圖的要求埋設在加腋部位(圖4、圖5)。

圖4 預應力埋板側部的概略(單位：mm)

(2)在埋設全部完成后，優選在設計圖示位置留置排氣孔，排氣孔與波紋管的連接緊密地不漏漿，注漿完成后封閉排氣孔，在梁端部區域用細石混凝土澆筑。灌漿孔兼泌水排氣管設置在底座和中間附近，間距不大于12 m(圖6)。

圖6 有粘結預應力的灌漿孔留置(單位：mm)

(3)鋼絞線采用錨固系統，其下墊板、錨固板及螺旋筋均應按相關標準設置。具體安裝情況見圖7。

圖7 粘結拉式端節點(單位：mm)

(4)槽內縱肋或環箍應在預應力筋張緊后閉合，槽內縱肋或環箍被切斷時，鋼筋頭的后焊需保留，如圖8、圖9所示。

圖8 有粘結固定端大樣(單位：mm)

圖9 固定端錨具

(5)當拉端留在梁端時，在梁端設置寬約1.5 m的操作平臺，保證施工安全。

(6)對于一端的張力：先將下料安裝擠出錨固，將錨固板固定在梁中的固定端，然后機械粘貼墊板和擠出錨固，在梁內300～500 mm范圍內形成錨頭，使一條筋穿過。

4.2.2 拉伸伸長值的測定和校準

拉伸時應緩慢均勻，供油不得急上急下運動，具體拉伸過程：

(1)從零應力拉伸至初始應力(10%σcon)。

(2)從初始應力到5級拉伸到100%σcon測量預應力筋的伸長率。

(3)將千斤頂放回油中，拆卸工具錨。

(4)在捆綁更換中，依次安裝拉伸裝置，對下捆綁實施拉伸。

4.2.3 切割成束和注入灌漿

鋼絞線切割束：張力作業結束后，使用手持式砂輪切割機切割錨固后露出的剩余預應力筋，但錨固后應保持預應力筋長度30 mm以上(圖10、圖11)。

圖10 切割前

圖11 切割后

細孔灌漿：根據設計要求，細孔灌漿采用不低于42.5R的普通硅酸鹽水泥配制成水灰比為0.4～0.45的水泥凈漿。灌漿過程中應連續一致，以免灌漿過密[5]。注漿時采用一端注漿、一端排氣的方法，兩端安裝閥門控制漿液進出，當從各漿液排出口噴出與漿液注入體相同濃度的漿液時，關閉漿液排出口，繼續加壓，將壓力控制在0.5～0.7 MPa，然后關閉注漿口的閥門，卸下注漿管，繼續下一束注漿。在灌漿過程中以水泥凈漿為試樣，其強度為M30。

4.2.4 錨封

(1)張拉端錨筋外露，灌漿結束后，應用C40細石混凝土封堵錨筋，最小保護層厚度應大于50 mm。

(2)關錨應適時有效，預應力筋灌漿割束灌漿完成后應及時完成關錨工作。

(3)后澆帶側梁內拉端頭無需特別封錨，在后澆帶封閉前進行防腐涂裝后，與梁后澆帶混凝土一起錨固埋入混凝土結構。

(4)錨封作業由總承包人自行完成。

5 結束語

采用預應力混凝土結構，在結構受到外力荷載作用之前，首先對結構施加外力，由此產生預應力狀態，減少或抵消外荷載引起的拉伸應力，達到避免或延緩混凝土裂縫的目的。

采用預應力混凝土結構，在結構受外力荷載作用前，通過預應力混凝土的抗拉，有效提高結構抗壓強度，減少構件截面尺寸和材料消耗量，減少鋼筋混凝土自重。