預應力混凝土施工技術在地下一層大面積復雜混凝土梁施工中的應用

顧曉晴

（南京審計大學金審學院，江蘇 南京 210000）

0 引言

高層混凝土結構建筑跨度大，且需要承受重荷載，須嚴格控制施工質量，確保主體結構安全。預應力混凝土構件具有可提高結構的耐久性、抗剪能力、抗疲勞性能等優點。預應力混凝土施工技術不僅能夠避免荷載作用所產生的結構裂縫，還能顯著提升建筑整體結構的穩定性[1]。本文結合某高層建筑工程項目地下一層大面積復雜混凝土梁施工，對預應力混凝土施工技術的應用進行分析。

1 工程概況

某科研教學樓為L型平面布局，主體結構采用框架-核心筒結構，包括地上18 層和地下3 層，建筑總面積為103560m2，其中地下3層總面積25147m2，地下一層布置大面積預應力混凝土梁（尺寸700mm×1300mm），梁區面積1023m2，長度16.8m，設計混凝土強度等級C40。采用有粘結預應力鋼筋，布置2個孔道，每個孔道布置鍍鋅波紋管，波紋管內徑70mm，壁厚0.3mm，每孔分布7根預應力鋼絞線（直徑15.2mm），如圖1所示。

圖1 大面積復雜預應力混凝土梁BIM圖

2 施工重點和難點

2.1 荷載大且分布較集中

地下一層預應力混凝土梁主要負責承載地上市政道路和綠化用地，其中預應力混凝土梁到市政地面完成面分布回填土（450mm）和路面（550mm），土體和車輛荷載均比較大。同時，綠化用地形式為下凹式，分布1.5～2.0m左右的覆土，荷載比較集中。

2.2 振搗難且不易振搗密實

預應力混凝土梁尺寸規格為700mm×1300mm，高寬比達到2.0，上部和下部受力主筋采用32規格三級鋼，其中上部布置1排共7根，下部布置3排共25根，且在梁體內布設兩排孔道。因非自密實混凝土物理性能中流動性比較差，且需要在鋼筋下部位置布置一整排振搗棒，振搗時混凝土不易密實。此外，振搗棒需要深入到預應力混凝土梁的底部，容易對鍍鋅波紋管以及預應力孔道造成損壞，從而降低混凝土施工預應力張拉總體施工質量。

2.3 模板大且安裝難度增大

案例工程對預應力混凝土梁的要求是內部堅硬、外表美觀，由于混凝土梁布置區域為超限梁，需要大面積超限模板作為有效支撐，對模板部分施工的要求比較高。因此在進行混凝土梁澆筑時，需要合理控制好澆筑時間，并且對模板安裝進行質量控制，以保證預應力混凝土梁施工安全。

3 預應力混凝土施工技術

3.1 工藝流程

地下一層大面積復雜混凝土梁施工工藝流程如圖2所示。

圖5 振搗引導器布置

3.2 采用BIM技術對鋼筋三維排布加以優化

將原CAD圖紙作為依據，采用revit軟件構建鋼筋空間BIM三維模型，并對預應力混凝土梁柱節點進行重點控制，將鋼筋深入到支座相應節點位置，根據振搗引導器情況，確定鋼筋錨固方法，并對鋼筋搭接方式進行確定，確保波紋管所處位置合理。采用BIM技術對鋼筋三維排布加以優化，可明確鋼筋所處位置以及空間關系，同時可直接導出鋼筋明細，方便進行鋼筋精細化預制加工，使鋼筋預制加工與鋼筋空間位置設計實現深度融合，減少誤差[2]。

3.3 底模板、鋼筋定位安裝

由于對預應力混凝土梁需要采用大面積超限梁模板，為減少模板定位與安裝的誤差，同樣利用梁BIM模型，對設計圖紙坐標是否準確進行檢驗，同時校驗高程，獲得更加準確的預應力混凝土梁立體坐標，并對關鍵點位坐標進行精確定位，如梁中心線點位、框架柱點位等。除此之外，完善現場施工測量作業，加強放線控制，確保底模板定位的精確性，為超限梁模板定位與安裝提供便利條件[3]。

3.4 振搗引導器預制加工

根據預應力混凝土梁的施工要點，對地下一層混凝土梁的總體特點進行分析，結合施工實際需要，決定采用垂直振搗引導器，以確保振搗棒能夠準確插入到梁構件最底端位置，提高底部混凝土澆筑施工效率與質量。因此，結合梁規格，采用三維可視化技術，對引導器規格進行確定，并分析其與振搗棒的匹配關系，最后采用預制方法對振搗引導器進行加工[4]。根據施工需要，每根引導器由外圍鋼圈和豎向鋼絲組成，外圍鋼圈為直徑100mm鋼絲，豎向鋼絲數量共計6根，兩者之間的連接通過電焊方式來完成。振搗引導器預制加工清單見表1所示。

3.5 鋼筋定位與安裝

結合鋼筋受力計算結果，調整預應力混凝土梁中間下部3根和上部3根受力主筋距離，根據設計規范要求，凈距100mm，確保預制的振搗引導器能夠順利被放入到預應力混凝土梁體內，防止因鋼筋穿插而破壞振搗引導器。引導器中間每隔100mm按照“之”形布置，如圖3所示。

分兩個階段對振搗引導器進行安裝，分別為臨時固定和完全固定，臨時固定是在受力主筋完成固定后開始，根據三維圖，所有受力主筋固定后，于主筋上臨時固定振搗引導器，臨時固定采用扎絲。完全固定是在箍筋安裝后進行，在將箍筋安裝在受力主筋的過程中，根據三維模型準確綁扎振搗器，然后安裝側面抗扭轉鋼筋，確保引導器能夠與鋼筋進行交叉作業[5]。

3.6 波紋管安裝

在安裝波紋管時，結合設計規范，對其所處位置進行檢查，確保安裝準確。在高度方向上，應與定位架立筋之間進行牢固綁扎。觀察波紋管線性是否流暢，確保其與混凝土梁保持順直。在此基礎上，保證波紋管無損壞或彎折情況，如發現波紋管損壞，及時更換。在鋼絞線穿入過程中，從錨固段開始，向張拉端進行穿入，同時根據波紋管位置對鋼絞線進行調整，避免預應力張拉鋼筋出現扭絞[6]。為避免波紋管安裝時出現引導器與箍筋沖突，先準確安裝箍筋，并對引導器進行由上至下順直調整。為波紋管預留排氣與排水孔，確保波紋管與排水排氣孔口導出管的連接位置密實纏繞，且導出管要比預應力混凝土梁頂面高，高出距離控制在300mm，排氣孔與灌漿孔均要采取措施進行臨時保護。

3.7 側模板安裝與支護

在安裝混凝土梁兩側模板前，需結合設計圖紙，對預應力孔道進行檢查，驗收曲線矢高，符合設計要求方可進行側模板安裝。兩側模板的正確安裝不僅能夠保證梁支柱標高的準確，同時能夠使模板位置始終處于正常位置。為此，對支柱標高進行調整后，可進行梁側模板安裝，安裝模板時，為保證梁側模板自身的穩定性和平整度，采取張拉進行拉平處理。在此過程中，為保證安裝到位，及時檢查梁柱設計標高，并與施工現場情況進行對比，發現問題及時予以調整。模板支設質量直接關系到預應力混凝土梁施工質量，組織相關人員監督模板支設作業，支設前及時清理施工現場木屑、廢料，避免對支護作業產生不良影響[7]。此外，為控制混凝土結構裂縫，完善模板加固處理，且每完成一道工序，進行質量檢查，反復測量兩側模板標高、垂直度，一旦發現偏差，及時予以調整。

3.8 預應力混凝土梁澆筑

預應力混凝土梁所在位置為超限梁，應嚴格按照施工規范，制定超限高大模板專項加固和澆筑方案，完成加固并進行驗收，無質量問題后進行混凝土澆筑。借助BIM 技術，對混凝土澆筑施工順序進行動態模擬。在澆筑模板前，及時清理表面，適量灑水，保持濕潤，但應注意避免發生積水現象。承壓板和錨板附近的混凝土，設置專人進行跟蹤檢查，并且加強振搗，防止發生漏振現象，也預防孔洞、蜂窩等質量通病。對于預應力混凝土梁與框架梁之間的相交位置，要注重分析鋼筋及波紋管分布情況，根據振搗引導器位置確定澆筑順序，使超限梁均勻受力。對張拉端進行標識，并采取措施進行保護，以免結構遭到破壞。混凝土澆筑時，為保證大面積預應力混凝土梁澆筑的連貫性，防止發生混凝土離析，對振搗力度進行嚴格控制，使振搗密實性得到強化，并且加強張拉端墊板后混凝土的振搗，以免在預應力張拉時端部發生開裂[8]。大面積混凝土澆筑作業后，為確保模板能夠順利拆除，涂抹適量脫模劑，確定混凝土強度符合設計標準（C40）后，于合適時間拆除模板。為避免張拉前混凝土梁結構出現收縮性裂縫，采用薄膜對梁進行養護。

3.9 預應力筋張拉與錨固

在預應力混凝土梁澆筑成型后，對混凝土材料強度進行檢查，符合設計規范后，將預應力筋插入到通道內部，結合計算值，確定預應力筋張拉力，并合理選擇張拉作業技術。在進行張拉時，配合使用高壓油泵和千斤頂，并確保輔助設備性能。計算張拉參數后，嚴格按照施工要求，采用分級方法進行預應力張拉、鎖定與錨固，設計張拉完成7～10d后，根據梁施工現場情況進行補償張拉后錨固。

4 結束語

本文分析了高層建筑地下一層大面積預應力混凝土梁施工過程，實踐證明，加強預應力混凝土施工技術的應用，可顯著提高復雜混凝土梁施工水平。案例工程施工難度大，為避免混凝土梁底部受到波紋管和鋼筋的影響，通過使用預制加工的振搗引導器解決了梁底材料密集排布問題，為降低高層建筑地下大跨度結構梁裂縫問題提供了技術保障。