后張法預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆構(gòu)件施工技術(shù)分析與研究

蘇樹林 王 偉 高 昕 顏轉(zhuǎn)娣 盧舒舒

（福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建 南平 353000）

1 工程概況

某高校體育館工程總建筑面積16 000m2，建筑層數(shù)為地上主體3 層、局部4 層、地下2 層，規(guī)劃建筑高度24.6m。根據(jù)勘測(cè)報(bào)告和規(guī)范要求，為提高建筑耐久性，同時(shí)考慮減輕構(gòu)件自重，該工程屋面樓板施工方案設(shè)計(jì)采用后張法無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工。

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是指利用其內(nèi)部鋼筋、高強(qiáng)鋼絲或鋼絞線等張拉后的彈性回縮，在構(gòu)件受到外部荷載作用時(shí)，混凝土構(gòu)件張拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力。使用時(shí)，如果構(gòu)件受到荷載作用會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，事先施加的預(yù)壓應(yīng)力先與拉應(yīng)力抵消，但鋼筋并沒有被拉長(zhǎng)，混凝土沒有開裂，隨著施加應(yīng)力小于作用荷載，鋼筋會(huì)慢慢被拉長(zhǎng)，鋼筋周圍粘結(jié)的混凝土由于摩擦力作用也會(huì)跟著被拉動(dòng)，此時(shí)的混凝土開始承受拉力，如果荷載增大，拉力隨著增大，混凝土開始開裂。整個(gè)過程中，由于預(yù)先施加的壓應(yīng)力會(huì)與作用荷載抵消，延遲和限制了混凝土開裂，如果施加的荷載小于預(yù)先施加的壓應(yīng)力，鋼筋不會(huì)被拉動(dòng)，混凝土就不會(huì)開裂，從而大大提高了混凝土構(gòu)件的抗裂度和剛度，在同條件下，還可減小預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面尺寸和自重。但因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工時(shí)需要專門的施工設(shè)備和機(jī)具，以預(yù)先向混凝土構(gòu)件施加應(yīng)力，所以，操作要求嚴(yán)格，技術(shù)水平要求高，大大增加了施工難度。

2 后張法預(yù)應(yīng)力施工工藝

后張法是在澆筑混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)前，在相應(yīng)的位置預(yù)留孔道，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入預(yù)留的孔道，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉，再用錨具錨固預(yù)應(yīng)力筋，通過錨具將預(yù)壓力傳遞給混凝土構(gòu)件。這種方法不需要臺(tái)座設(shè)備，靈活性大，可廣泛應(yīng)用在大型預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土結(jié)構(gòu)中。根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間的粘結(jié)性，一般可分為粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工兩類。

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工是在澆筑混凝土構(gòu)件前，先預(yù)留孔道，再澆筑混凝土，直到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將預(yù)應(yīng)力筋穿入孔道內(nèi)，用設(shè)備張拉預(yù)應(yīng)力筋，用錨具錨固，最后向孔道內(nèi)縫隙灌漿封錨，其工藝流程為：安裝模板→綁扎鋼筋→預(yù)留孔道→澆筑混凝土→拆模、養(yǎng)護(hù)→清孔穿筋→張拉設(shè)備和錨具安裝→張拉預(yù)應(yīng)力筋→孔道灌漿→封錨。這種方法在灌入孔道內(nèi)的水泥漿硬化后，可與預(yù)應(yīng)力鋼筋緊密粘結(jié)在一起，產(chǎn)生摩擦力，以提高端頭錨具的耐久性，減輕端頭錨具應(yīng)力傳遞損耗，被廣泛應(yīng)用于施工中。施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

2.1 孔道留設(shè)

孔道留設(shè)形狀主要有直線型、曲線型和折線型3 種，孔道留設(shè)方法有鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預(yù)埋波紋管法?？椎懒粼O(shè)時(shí)，必須保證孔道留設(shè)位置和尺寸準(zhǔn)確，留設(shè)線形以平順為宜，接頭嚴(yán)密不漏漿。孔道端部或中部應(yīng)設(shè)置灌漿孔，孔間距不宜大于12m。

2.2 清孔穿筋

孔道成型后，應(yīng)及時(shí)檢查孔道是否通暢，如有坍陷、堵塞等異常情況，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。直線形孔道，可在孔道一端通過亮光檢查是否暢通；曲線形孔道，可在孔道內(nèi)穿入1 根長(zhǎng)鋼筋進(jìn)行檢查。直線形孔道或長(zhǎng)度較短的曲線形孔道，一般直接用手完成穿筋；多波曲線束可先穿入1 根細(xì)鋼筋，通過特制的牽引頭連接預(yù)應(yīng)力束，采用前拉后推的方法穿入孔道；超長(zhǎng)束、多波曲線束等重型預(yù)應(yīng)力束，則采用慢速卷揚(yáng)牽引穿入孔道，或用穿束機(jī)穿束。

2.3 張拉設(shè)備和錨具安裝

預(yù)應(yīng)力筋張拉前，應(yīng)檢查混凝土質(zhì)量，針對(duì)預(yù)壓區(qū)、構(gòu)件端頭有蜂窩、孔洞等嚴(yán)重缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，混凝土構(gòu)件強(qiáng)度必須大于設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)值的75%，以避免張拉過程中混凝土損傷。施工過程中，安裝張拉設(shè)備和錨具時(shí)，必須保證張拉作用力的中心線平行于孔道中心線；曲線預(yù)應(yīng)力筋，必須保證孔道中心線末端的切線與張拉力的作用線在一條直線上，以確保預(yù)應(yīng)力筋位置正確，減少張拉過程中預(yù)應(yīng)力筋與錨具或孔道之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失。

2.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

預(yù)應(yīng)力筋張拉方法主要有兩種，分別為一端張拉和兩端張拉。采用兩端張拉時(shí)，應(yīng)盡量同時(shí)從兩端張拉，如果一端先張拉，再進(jìn)行錨固，另一端可進(jìn)行補(bǔ)張拉。規(guī)范規(guī)定，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度≤20m 時(shí)，可采用一端張拉的方法進(jìn)行施工；當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度＞20m 時(shí)，采用兩端張拉的方法；預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度在35m 以內(nèi)，但形狀為直線形時(shí)，可采用一端張拉的方法；預(yù)應(yīng)力筋張拉一般為整束張拉，有些鋼絞線束是直線形或平行編排的，在保證各根鋼絞線不受疊壓影響時(shí)，可考慮逐根張拉。

2.5 孔道灌漿

在預(yù)應(yīng)力張拉后，即可進(jìn)行孔道灌漿，一般采用具有較大流動(dòng)性和較小干縮性、泌水性的水泥漿進(jìn)行灌漿，并保證水泥漿的強(qiáng)度在30MPa 以上。灌漿前，先用壓力水沖洗和濕潤(rùn)孔道，然后電動(dòng)灌漿，也可用手動(dòng)泵進(jìn)行灌漿。灌漿時(shí)，灰漿應(yīng)緩緩注入，且不得中斷，待灌滿孔道后，立即封閉氣孔，同時(shí)繼續(xù)加注灰漿，直到壓力達(dá)到0.5～0.7MPa，保持這個(gè)壓力值1～2min 后，徹底封閉灌漿口。灌漿順序應(yīng)先灌下面，再灌注上面，以避免上層孔道漏漿時(shí)堵塞下層孔道。如果孔道是直線型，一般可從構(gòu)件一端灌向另一端；如果孔道是曲線型，應(yīng)從曲線最低點(diǎn)處注入灰漿，直到最高點(diǎn)處的排氣孔排盡孔道內(nèi)空氣，且孔口有濃漿溢出時(shí)，停止注漿。

2.6 錨具封閉保護(hù)

預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后，應(yīng)及時(shí)對(duì)錨具和預(yù)應(yīng)力筋端部采取有效的封閉保護(hù)措施。預(yù)應(yīng)力筋錨固后的鋼筋外露長(zhǎng)度一般要≥鋼筋直徑的1.5 倍，且不小于30mm，多余部分宜用砂輪鋸切割。封錨一般是在錨具外露表面涂刷防水涂料，再澆筑混凝土進(jìn)行封頭保護(hù)。封錨混凝土的尺寸一般要比預(yù)埋件尺寸大，厚度不小于100mm。封頭內(nèi)配鋼筋網(wǎng)片，混凝土強(qiáng)度不低于C30。

3 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工流程

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工是同時(shí)鋪設(shè)普通鋼筋和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，然后進(jìn)行混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)，直到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋張拉，最后用錨具錨固、封錨。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工時(shí)，不需要留孔灌漿，施工方便，但由于混凝土應(yīng)力需靠錨具永久傳遞，因此，對(duì)錨具的要求更高。施工工藝流程為：預(yù)應(yīng)力筋下料與制作→普通鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)→配件安裝、修補(bǔ)→混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)→張拉設(shè)備安裝→預(yù)應(yīng)力筋張拉→切筋、封端防護(hù)。施工技術(shù)要點(diǎn)如下。

3.1 預(yù)應(yīng)力筋施工

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋施工主要包括預(yù)應(yīng)力鋼絲、防腐涂料、外包層及錨具施工。有死彎的鋼絲和鋼絞線不得施工，每根鋼絲必須通長(zhǎng)，嚴(yán)禁有接點(diǎn)。施工時(shí)，嚴(yán)禁使用電弧切割預(yù)應(yīng)力筋，可使用砂輪鋸或切斷機(jī)切割。鋼絞線下料時(shí)，在切斷前，應(yīng)預(yù)先在切口兩側(cè)用20 號(hào)或22 號(hào)鋼絲綁扎牢固，防止切斷后鋼絞線松散，影響后面施工。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋施工的主要材料有高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線，其中，高強(qiáng)鋼絲配用鐓頭錨具，鋼絞線配用XM錨具，張拉端和非張拉端都用鐓頭錨具。

3.2 預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)

保證預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量的關(guān)鍵工序是鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋。如果構(gòu)件是單向板，鋼筋鋪設(shè)和普通鋼筋鋪設(shè)是一樣的，施工比較簡(jiǎn)單。雙向板預(yù)應(yīng)力筋的兩個(gè)方向要相互穿插，使其在兩個(gè)方向上形成懸垂形狀的曲線。鋪設(shè)雙向板預(yù)應(yīng)力，需要先繪制鋪設(shè)順序圖，可根據(jù)雙向鋼絲束交點(diǎn)的標(biāo)高差進(jìn)行繪制。一般先鋪設(shè)處在鋼絲束波峰低的底層鋼絲束，再依次鋪設(shè)處在波峰高的上層鋼絲束。根據(jù)設(shè)計(jì)圖，先計(jì)算出各點(diǎn)標(biāo)高、位置、反彎點(diǎn)位置、波峰位置，并做好記錄，將馬凳就位，根據(jù)規(guī)范要求控制馬凳間距為l～2m，最后鋪設(shè)鋼絲束，調(diào)整波峰高度及水平位置，檢查無誤后，用鉛絲綁牢。

3.3 張拉設(shè)備安裝

安裝無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉設(shè)備時(shí)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋分兩種情況：第一種情況，如果無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是直線型的，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋中心線和張拉力的作用線必須在一條直線上；第二種情況，如果無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋是曲線型的，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋中心線末端的切線和張拉力的作用線必須在一條直線上。

施工時(shí)，首先，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求位置固定端錨板，錨板必須與鋼絲鐓頭貼緊，放置錨板時(shí)，不能相互重疊。張拉機(jī)具的長(zhǎng)度應(yīng)與夾片錨具系統(tǒng)張拉端預(yù)應(yīng)力筋的外露長(zhǎng)度保持一致，還要保證預(yù)應(yīng)力構(gòu)件端部的承壓板和曲線筋末端的切線、折線筋末端的切線成垂直狀態(tài)。

3.4 預(yù)應(yīng)力筋張拉

張拉順序?yàn)橄葟埨搴髲埨?。?guī)范要求，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度≤25m 時(shí)，可采用一端張拉的方法；當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度＞25m 時(shí)，可采用兩端張拉的方法；預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度＞60m 時(shí)，應(yīng)分段張拉。摩阻力大時(shí)，宜先松動(dòng)1 次再張拉。兩端張拉時(shí)，可在構(gòu)件兩端同時(shí)張拉，也可先在構(gòu)件一端進(jìn)行張拉后，進(jìn)行錨固，在構(gòu)件另一端補(bǔ)足張力后，再進(jìn)行錨固。

3.5 預(yù)應(yīng)力筋端部處理

預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固完畢，必須用砂輪切割機(jī)切掉外露多余的預(yù)應(yīng)力筋，不得采用電弧焊切割。處理預(yù)應(yīng)力筋端部時(shí)，必須嚴(yán)格采取密封措施，保護(hù)錨固區(qū)。另外，為了防止預(yù)應(yīng)力筋腐蝕，可在端部預(yù)設(shè)孔道，將油脂注入孔道內(nèi)，再封閉孔道口，也可注入抗壓強(qiáng)度不小于35MPa 的環(huán)氧水泥砂漿進(jìn)行封閉保護(hù)。

4 結(jié)語

綜上所述，為了保證預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的施工質(zhì)量，必須嚴(yán)格按照規(guī)范、設(shè)計(jì)和施工方案進(jìn)行施工。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工工序繁瑣，技術(shù)要求高，在整個(gè)施工過程中必須嚴(yán)格管理，尤其是施工技術(shù)人員管理、作業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)和職業(yè)道德培訓(xùn)，做到無證不上崗。后張法無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工過程中，不需要預(yù)留孔道，施工方便，但需靠錨具將構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力傳遞給混凝土，對(duì)錨具的耐久性要求很高。房屋建筑中，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件或結(jié)構(gòu)大多數(shù)需要承受外界環(huán)境和活動(dòng)荷載兩種因素影響，也就是說，要求構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力在這兩種因素的長(zhǎng)期作用下不能有任何松動(dòng)，以保證施工質(zhì)量。