论述预应力施工技术分析及质量控制

王汝生
  玉溪
摘要：随着我国建设经济的不断快速发展，有粘结预应力混凝土梁以其抗裂强度高，能充分利用高强度钢材的潜能，节约钢材并减少梁截面尺寸和混凝土用量，具有显著的经济效益的优势，从而被推广应用于民用房屋建筑工程中，本文主要针对预应力施工技术及其质量控制进行分析论述，仅供参考。
关键词：预应力，施工技术，质量控制

1  工程概况
某工程其中三、四、屋面层局部大跨度梁采用有粘结预应力混凝土梁结构，共有15榀预应力梁，其中三层有3榀预应力梁，四层有7榀预应力梁，屋面层有5榀预应力梁。预应力梁最大跨度为22m，梁最大截面为600mm×1300mm，本工程预应力钢筋全部采用II级松弛φj15.24钢绞线，预应力钢绞线抗拉强度标准值为fptk＝1860Mpa，张拉控制应力σcon＝1302Mpa，单根预应力钢筋张拉控制应力Ncon＝182.3KN，锚具一律采用I类锚具，其中张拉端采用夹片锚具，固定端采用挤压锚具。本工程预应力梁混凝土强度等级均为C40。
2  工程特点
2.1  本工程为局部采用预应力技术，每层面积很大，但是只有个别梁采用预应力，穿插施工时间长，施工时要与土建施工密切配合。
2.2  部分预应力梁需要在结构内部设后浇孔作为张拉的空间，这是大面积建筑中局部采用预应力时常见的情况，土建施工时需按图纸留设后浇孔（如图一）：

2.3  后张有粘结预应力梁增加了埋设波纹管、孔道灌浆两个工序，此外，为避免张拉时由于局部压力过大，造成在张拉端混凝土的破损，应采取在张拉端设置加强螺旋筋等措施（如图二）：

3  施工中需要注意的问题
3.1  固定端柱筋的定位应保证波纹管的顺利通过，张拉端柱筋的定位应保证能够安装锚垫板。
3.2  在张拉端部，梁面、底筋的弯折方式需与锚具的位置相配合，箍筋的尺寸要按图制作以保证波纹管能够正常通过。根据本工程经验，在施工交底时要确定普通钢筋的位置，与波纹管的位置要错开，对妨碍波纹管、锚具位置的柱筋及梁筋作相应调整，以免施工时各种钢筋交叉冲突影响施工。
4  预应力施工工艺流程
本工程楼层预应力梁模板安装及钢筋绑扎阶段的施工顺序为：安装梁模板，预应力梁边侧模先不装（以便穿预应力筋及设置张拉端），绑扎普通钢筋及穿预应力筋；安装张拉端锚垫板及间接钢筋，封梁边模板。现浇有粘结预应力砼工程的施工，是在普通钢筋砼施工工序中穿插施工的，具体施工流程如下图：

5  预应力施工要点及质量控制
5.1  原材料质量控制：预应力筋是预应力分项工程中最重要的原材料之一，预应力筋进场时，要求厂家提供产品合格证外，还应提供反映预应力筋主要性能的出厂检验报告，两者也可合并提供，但主要项目、内容应基本齐全。材料进场后应根据进场的批次和产品的抽样检验方案确定检验批，进行外观检查并抽样进行复验，确认合格后方能使用。预应力筋用锚具、夹具和连接器应按设计要求采用，其性能应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370－2000等规定。进场后应抽样进行外观检查，并进行组装件试验，确认合格后方能使用。
5.2  预应力筋张拉机具设备及仪表应定期维护和校验。张拉设备应配套标定并配套使用。张拉设备的标定期限不应超过半年。当在使用过程中出现反常时或在千斤顶检修后，应重新标定。
5.3  预应力筋下料、制作固定端锚具：预应力筋切割成工程所需长度。下料完毕后，即制作固定端锚具，加工好后运到工地现场。钢绞线的下料长度等于钢绞线在结构内的长度、张拉端预留长度及下料误差三者之和。下好料的成品钢绞线不能有死弯及磨伤；下好料的钢绞线应按长度分类堆放；预应力筋下料完毕，及时检查其规格尺寸和数量。
5.4  预应力曲线放线：预应力筋（波纹管）在梁中按设计要求的曲线布置，曲线形状由反弯点及最低点、最高点等几个特征点控制，通常在梁非预应力钢筋（箍筋）上画出预应力筋详细的放线图，每间隔1.0m～1.5m左右设一个控制点。放线应由专人放线，并及时进行复核检查。
5.5  固定架的焊接：预应力筋在各控制点处由固定架支承，普通钢筋绑扎成型后，以波纹管管底标高，按设计要求的预应力曲线矢高在控制点处箍筋上划线，将支架焊接在梁箍筋上，间距1000mm。为防止在浇筑砼时变位，固定架必须有足够的支承力，直径不小于10mm，为保证固定架位置的准确，宜由焊工及放线人员一起进行焊接固定架。
5.6  波纹管安设：普通钢筋绑扎成型及固定支架焊好后，就可进行辅管，辅管时先将固定端锚垫板安装就位，从张拉端处逐步套入波纹管。波纹管的连接采用同一形式大一号的管，长400mm，每边旋入150mm，对接后用胶带密封。波纹管与固定端钢绞线连接用棉丝封堵，再用胶带密封。整段波纹管在梁内应顺直，不得有明显弯折，水平允许偏差10mm。
5.7  预应力筋穿束
梁普通钢筋绑扎完毕并焊接完固定架后，先铺放波纹管，然后将预应力筋穿入管内，全部铺完后将波纹管绑扎在固定架上。预应力筋穿束采用人工单根穿束。穿束端采用胶布或其他软布包缠好，以减少穿束过程预应力筋对波纹管造成破损现象的发生，预应力筋穿束过程中及完毕后，应对波纹管破损情况进行检查，如有破损应立即用防水胶带包缠。
5.8  预应力筋就位固定及留排气泌水孔
预应力筋的垂直位置由固定架控制，预应力筋的水平位置应保持顺直。在就位固定后，泌水孔应设置在波纹管最高点及两端部。先在波纹管上方开一直径20mm的圆孔，在开口上用带嘴的塑料压板和海绵覆盖，并用铁丝固定在波纹管上，接头周边用胶带封严，以防漏浆，在塑料压板的嘴上接上直径25mm的塑料管，向外延伸至梁面以上500mm，兼作泌水孔。
5.9  放置螺旋筋：在预应力张拉端部按设计要求放置加强螺旋筋，以承担预应力局部压力。
5.10  锚垫板的安装与固定
从波纹管端套入锚垫板，并将其稳固焊在柱筋上，固定端锚具必须伸入锚固构件厚度的一半以上。张拉端与固定端垫板均须与预应力筋保持垂直。本工程张拉端垫板缩入构件内固定，垫板前用泡沫塑料填充成孔。
5.11  混凝土浇筑及注意事项
预应力筋穿束完毕后，检查和调整敷设的各种管线的位置、规格和数量，检查和修补破损的波纹管，进行隐蔽验收，合格后方可浇筑混凝土。在混凝土浇筑过程中，应特别注意振动棒不要直接接触波纹管。张拉端及梁柱节点等重点部位宜采用小直径振动棒振捣密实，以免出现蜂窝，造成张拉时发生事故。混凝土浇筑时要注意预留同条件养护混凝土试件，以便张拉时以其强度检测值作为预应力筋后张拉的依据。在浇完混凝土后要及时清理干净锚垫板的面上的混凝土，以确保锚具能顺利地安装。
5.12  预应力筋的张拉
预应力张拉前的准备工作：1、将锚垫板喇叭管内的混凝土清理干净；2、清除钢绞线上的锈蚀，泥浆；3、套上工作锚板，在锚板锥子孔内涂一层薄薄的黄油，在锥孔内装上工作夹片；4、准确定位安装千斤顶；5、套上相应的限位板；6、装上张拉千斤顶（所用千斤顶要和油压表配套使用）；7、装上工具锚板，在锚板锥孔内装上工具锚夹片。当预应力梁的砼强度达到设计要求后，用经具有相应资质的检测部门专门标定的张拉设备进行张拉。本工程按设计要求均采用一端张拉方式，张拉前应根据现场实际情况加固脚手架、搭好张拉平台，以保证张拉人员安全、顺利操作。施工过程中应注意以下事项：
（1） 张拉设备 本工程采用YDC240型千斤顶及YCW150型高压油泵。张拉设备在使用前均进行标定，并根据报告换算出张拉力所对应的油表读数，以便张拉时用该读数进行控制。
（2） 张拉控制应力 σcon按设计要求为1302Mpa，每根张拉力F＝182.3KN。
（3） 张拉程序：按设计要求张拉程序为：0→10％σcon→100％σcon→锚固。总体是从三层开始依次张拉到屋面，每一层按结构轴号顺序依次张拉，即从结构一边向另一边顺序张拉。
（4） 预应力筋伸长值：张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，并同时实施伸长值测量控制。本工程在正式张拉前进行试张拉，实测摩擦损失系数，再根据实测结果编写“张拉要点”（包括张拉力及计算伸长值）。在张拉过程中，应注意是否有异常现象，如响声、油压表指针抖动等，张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，以便及时发现滑丝问题，如出现滑丝，可用千斤顶进行单根补张拉。张拉的实际伸长值应不大于计算伸长值的+10％或－5％，若发现实际伸长值超出此范围，应停止张拉，查明原因方可继续张拉。
（5） 记录：张拉时须做好现场记录。除记录伸长值数据外尚应记录下预应力筋断丝、断束及混凝土局部破损等情况，发生严重问题将及时通知设计单位进行处理。
5.13  模板的拆除：预应力梁底模及支撑，必须在预应力筋张拉结束，方可拆除。
5.14  预应力孔道灌浆：预应力筋张拉后，应在24小时内灌浆，如情况特殊不能及时灌浆时，应采取保护措施保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀，以防滑丝。孔道灌浆的质量在有粘结预应力施工中是非常关键的工序，压浆前对压浆机进行认真检查、标定，用压浆机向管道内注压清水，充分冲洗，润湿管道，至全部管道冲洗完后，方开始压浆。预应力孔道灌浆时，利用灰浆泵将水泥浆灌到预应力孔道中去。采用525硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制纯水泥浆，水灰比控制在0.4～0.45，加少量的减水剂（5％左右）。每一道孔道灌浆一次性完成，中途不能停顿，在灌浆过程中喷嘴不能离开关键孔以免空气进入形成气泡。待排气孔流出浓浆并稳压后撤除压力并及时封闭排气孔、关键孔。灌浆施工时，需按有关规定现场抽样留置灰浆试块进行强度测定。
5.15  端部预应力筋的切除及封锚：预应力筋张拉完毕灌浆完成后，待预应力孔道内浆体达到一定强度后采用砂轮切割机或氧乙炔焰切断端部多余的预应力筋，严禁使用电弧。当用氧乙炔焰切割时，火焰不得接触锚具，切割过程中还应用水冷却锚具，切割后预应力筋的外露长度不应小于30mm，然后用同等级强度的膨胀细石砼封闭端部，实施永久性防护措施，以防止水分及其他有害介质侵入。

6  结束语
该工程采用了有粘结预应力技术，很好地解决了大跨度混凝土梁在受荷载较大时的挠度和抗裂问题，同时也大大减少混凝土梁的截面尺寸和混凝土及钢筋的用量，提高了结构的使用空间，降低了工程造价。

参考文献：
1  混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204－2002）[S]
2  预应力混凝土用钢绞线（GB/T5224－2003）[S]
3  预应力筋用锚具、夹具和连接器（GB/T14370－2000）[S]
4  建筑工程施工强制性条文实施指南 [M] 中国建筑工业出版社  2002