房建工程大跨度預應力混凝土梁施工技術應用實踐

張文波

（蘭州高科投資（控股）集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

大型工業廠房、大型倉庫等結構梁的設計，避免不了大跨度梁施工的難題，為提高施工結構安全性及經濟性，工程上常采用大跨度預應力混凝土梁施工技術[1]。該技術既能滿足結構安全性，也能滿足造價經濟性，因此備受施工單位的青睞。

大跨度預應力混凝土梁大部分選用后張法施工技術，該技術在減輕結構自重的同時，通過預加張力，提高結構自身的受力性能，同時，在抗震、抗裂等性能上有著顯著地提升。本文以某實際工程項目進行施工實踐，采用后張法施工方式，對大跨度預應力混凝土梁施工技術進行分析，重點針對施工過程中的技術難點進行介紹，以供參考。

1 工程實踐案例

某市政府綜合辦公樓項目，綜合樓由主樓和裙樓組成，主樓共16層，樓高54m，總建筑面積為16500m2。該建筑西、南、東三面有裙樓，其中西裙樓設計有三層的多功能會議大廳，會議大廳跨度為33m，南裙樓設計有1層的大會議廳，跨度為25m，廳內均未設立柱，主梁采用大跨度預應力混凝土梁施工技術。

（1）預應力混凝土施工。首先，按照設計要求進行埋管，埋管間距設計不超過1m，埋管處接頭做好密封處理；其次，進行預應力筋鋼絞線的穿束，將鋼絞線整體包扎穿入預埋管內；鋪設預應力筋后安裝灌漿孔；最后進行灌漿處理。

（2）施工材料的選取。預埋管采用的是金屬波紋管，結構性能好、抗變形能力強；預應力筋采用預應力鋼絞線，其規格、直徑等應符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224-2014設計要求，強度等級不低于1980MPa；錨具、夾具、連接器形式應符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370-2015 技術規范，如采用LQM夾片型式錨具時需進行技術驗收和靜載荷試驗等；灌漿用的混凝土采用普通硅酸鹽水泥，不能使用強度等級低于42.5級水泥，添加劑材料為高效早強堿水劑、膨脹劑，滿足性能強度要求。

（3）施工機具的選用。應根據施工工藝流程和技術實施特點按要求選取合適的施工機具，如電動型高壓油泵、液壓型拉伸機、灌漿機具、穿心式千斤頂等；施工前檢查機具質量，確保機具使用性能完好。

2 大跨度預應力混凝土梁施工流程和施工準備

2.1 施工工藝流程

預應力混凝土施工工藝流程如下：金屬波紋管預埋安裝，預應力筋的制作和穿管，錨具及張拉設備的安裝和調試，預應力拉張，孔道灌漿，錨頭封堵。其中，預應力灌漿孔道非常重要，施工前應檢查孔道的安裝質量，保證孔道尺寸及定位的準確性和平順性，杜絕局部彎曲問題[2]，避免影響混凝土澆筑質量；孔道接頭處應嚴格做好密封處理，且孔道處鋼板應與孔道軸線垂直，灌漿孔和排氣孔的位置必須符合設計要求，各工序間要求密切配合、協調穿插、無縫銜接。

2.2 施工前的準備工作

大跨度預應力混凝土梁施工流程復雜，需要施工人員密切配合，充分作好準備工作，對施工材料、施工機具等認真檢查和核驗，以提高施工質量和施工效率。具體準備工作要求如下：

（1）檢查拉伸機、高壓油泵等機具的使用性能，試運行機具是否正常、可靠，進行必要的參數校驗并做好記錄，確保機具準備就緒。

（2）根據設計要求，檢查預埋管、預應力筋等構件的規格、尺寸、強度等參數指標，并按照技術要求逐項檢查、驗收，確保材料構件合格、達標。

（3）施工所需的錨具夾具、連接器等數量、型式按照要求準確齊全，其質量驗收合格。

（4）預應力筋鋼絞線提前按要求制作并捆扎完成，上好標牌，分類存放，確保施工時隨用隨取。

（5）灌漿用的混凝土材料按要求進行配比試驗，確定合適的材料配比，并按確定的配比參數配制混凝土砂漿材料。

（6）施工前進行技術交底，將施工工藝流程、施工過程中的技術重點和難點交底到位，要求每一位施工作業人員熟記施工操作步驟和技術實施要點，各工種、各工序相互協調、密切配合，確保施工順利開展。

3 大跨度預應力混凝土梁施工技術要點

3.1 波紋管的安裝

波紋管的預埋和安裝是預應力混凝土梁施工工藝中的重要環節，該工程案例中選用的是強度和結構性能較好的金屬波紋管[3]。波紋管預埋安裝定位、連接和接口密封處理是施工中的重點。

3.1.1 波紋管的位置定位

波紋管是在底筋基礎上進行安裝的，所以應利用底部基礎鋼筋進行定位。可以按照預應力包絡曲線坐標定位，波紋管間距不宜過大，一般設置在0.6～1m 范圍內，該工程定位間距設定值為0.8m。本次施工波紋管長度在30m 以上，為提高定位筋的位置精度，施工中采用可刻度定位法，根據設計圖中的鋼絞線位置，確定定位筋位置，再進行定位筋的位置焊接，提高定位準確性。

3.1.2 波紋管的安裝連接

為確保連接順利，接頭管采用大一號的同型波紋管，有利于兩端波紋管的連接順暢。同時，為避免連接出現晃動等不穩定問題，該工程對固定支架進行優化設計，采用U 型固定支架型式，提高波紋管固定的穩固性。

3.1.3 波紋管接頭處密封處理

確保接頭處連接密封可靠性，接頭密封可以采用密封膠帶封口，防止灌漿時漏漿。此外，考慮到該工程預應力梁的跨度長、斷面截面大，鋼筋籠本身自重較大，如果直接作用在波紋管上，容易破壞波紋管的結構，因此，可先進行波紋管的定位、布管、穿束等工序，之后再下放鋼筋籠，以保護波紋管結構質量。

3.2 預應力鋼筋的制作和鋪設

波紋管預埋安裝完成以后，需進行預應力鋼筋的穿束。

3.2.1 預應力鋼筋的制作

（1）應根據設計要求提前下料制作好預應力鋼筋，包括鋼筋數量、規格、尺寸等，做好選型和下料前的準備工作。預應力鋼筋直徑、規格等嚴格按照圖紙設計要求選取，下料長度應根據預埋管曲線長度和材料張拉端工作長度提前考慮，過長或過短都會影響安裝質量。由于預應力鋼筋需要進行張拉處理，因此，下料制作時應提前考慮預應力鋼筋彈性回縮量，預留鋼筋張拉端的外伸長度。不同的鋼材品種彈性回縮量有所差異，張拉設備的張拉行程也有所不同，因此，需要提前根據預應力鋼筋材料，做好張拉設備選型，并采用合適的施工方法，完成相應的施工步驟[4]。

（2）鋼筋制作完成后應合理存放，露天存放時應盡量不要接觸地面，并蓋好雨布，避免雨淋生銹或地面腐蝕。

3.2.2 預應力鋼筋的鋪設

在預應力鋼筋鋪設前，需要進行捆扎處理，捆扎過程由預應力束和普通鋼筋組合在一起完成，將普通鋼筋的主筋和預應力束同時放入捆扎，預應力束的高度根據設計曲線形狀計算后確定。為確保捆扎質量，需要在預應力鋼筋設置的控制點位主筋處焊接馬凳箍，尤其是預應力束的反彎點位置，必須設置馬凳箍，將預應力束與鋼筋牢牢捆扎結實。此外，鋪設預應力鋼筋時，應時刻保持預應力束的曲線流暢，鋼筋籠放入梁模板后應觀察預應力束曲線形狀，發現水平偏擺時應及時調整、修復。

3.3 預應力張拉

預應力張拉是預應力混凝土梁施工技術的核心工藝，該工程采用后張法形式，先安裝預應力張拉設備，待預應力鋼筋籠在梁模板固定后再進行張拉[5]。

3.3.1 張拉設備的安裝和調試

確保張拉設備選型滿足張拉技術要求，安裝后對張拉設備進行試運行，確保設備運行可靠，無使用故障。

3.3.2 預應力張拉前準備工作

預應力張拉前，先進行混凝土澆筑，澆筑對混凝土強度要求較高，因此，張拉前必須查驗混凝土強度是否達到設計要求，待確認達到設計要求后才可張拉。張拉過程按照應力從小到大的程序進行，達到張拉應力最大要求值后，保持張拉載荷2min，對其一端進行錨固，另一端應根據張拉要求補齊應力損失后再進行錨固。同時，張拉過程應避免鋼筋發生偏移，時刻保持孔道、錨具、千斤頂三者中心線處于同一直線上，在時間上，兩端同時張拉，同步進行，張拉過程應做好記錄。

3.3.3 張拉完成后的檢查

該工程由于預應力梁結構尺寸較大，一次澆筑難以完成，故采用分層澆筑方式，但張拉預應力筋需一次張拉完成，因此，預應力鋼筋張拉完成后，分層澆筑混凝土強度也必須達到設計要求。此外，采用2 臺張拉設備左右兩端同時張拉同一束預應力鋼筋時，必須對張拉力讀數和鋼絞線的預應力伸長值同時進行控制。張拉前計算張拉值，觀察張拉后的實際值并比較其與計算值的差異，保持誤差控制在±6%以內，嚴格控制誤差值，一旦發現誤差偏大時，應立即停止張拉，查明原因，及時處理修復。

張拉完成后應做好現場保護，嚴禁撞擊張拉端頭，切割多余鋼絞線時嚴禁使用電弧切割，否則將會影響預應力鋼筋的使用強度，切割時用濕棉布包裹錨具并對錨具進行加水冷卻。

3.4 孔道灌漿

孔道灌漿需要在預應力鋼筋張拉后的48h 內完成，灌漿前應檢查鋼絞線和錨具是否存在破損、變形等異常情況，如無異常方可進行灌漿施工作業。孔道灌漿施工過程應遵循以下施工要求：

3.4.1 孔道的清理

灌漿前的準備工作必須充分、周全，灌漿前必須做好孔道的清渣處理，保證孔道灌漿通暢，清理時可采用高壓水槍沖洗，待孔道內雜質沖洗干凈以后，也應先清理孔道內的積水，避免雜質、積水等影響灌漿質量。灌漿作業開始前，仔細檢查排氣孔、壓漿孔以及灌漿設備等質量，確保灌漿施工過程的順利進行。

3.4.2 灌漿砂漿配制

灌漿用的砂漿配制必須嚴格按照試驗確定的配比進行。該工程采用普通硅酸鹽水泥，試驗確定的水泥漿水灰比為0.45，配制時必須嚴格按照配比進行，添加物料時必須計量準確，嚴格控制水灰比值，確保砂漿配制滿足使用性能要求。配制砂漿在使用前和澆筑過程中應保持攪拌狀態，提高水泥漿的性能質量。

3.4.3 孔道澆筑

由于該工程預應力混凝土梁結構跨度尺寸超過30m，梁的孔道過長，因此，一次性澆筑成型難以實現，容易出現空隙等澆筑缺陷，為確保澆筑質量，該工程采用兩次澆筑施工完成。第一次澆筑完成以后，待水泥漿中的水充分泌出且未初凝時，立即進行二次壓漿。二次壓漿過程需緩慢進行，速度不宜過快，壓漿量應均勻，二次壓漿時，達到一定壓力后觀察排氣孔位置，發現流出濃水泥漿時，封閉排氣孔，繼續加壓，持續加壓到設定值后，停止壓漿并進行封堵。此外，灌漿應在預應力張拉后及時進行，不宜超過48h，灌漿完成后應對混凝土梁進行養護，保證混凝土澆筑質量。待檢驗無質量問題后，施工完成。

4 結束語

大跨度預應力混凝土梁施工技術在大型建筑體系中應用已經趨于成熟，鑒于其施工結構安全性以及工程造價經濟性，諸如廠房、倉庫、多功能展廳、會廳等大型建筑體，通常都會應用到大跨度預應力混凝土梁施工技術。施工單位應認真分析和總結類似的施工經驗，掌握施工工藝流程，并針對預應力混凝土梁施工過程中的重點和難點進行嚴格把控，提高現場施工管理水平，確保預應力混凝土梁施工的質量。