某厂联合厂房工程中大跨度大截面预应力梁的施工

某厂联合厂房工程中大跨度大截面预应力梁的施工

杨日东

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摘要：预应力混凝土技术是建筑行业中施工普遍采用的技术，其施工质量与建筑的安全、稳定密切相关。本文通过某厂联合厂房工程中大跨度大截面预应力梁的施工实例，介绍了大跨度大截面预应力梁施工前的准备、波纹管铺设、预应力筋穿束以及预应力张拉等方面，可为类似工程的施工提供参考作用。

关键词：厂房；预应力混凝土；施工措施

引言

目前，预应力混凝土技术已经得到了很大的提高。在建筑工程中，预应力技术具有减轻自重、节约钢材、简化模板、加快施工进度和降低施工成本等优点，可以满足多种建筑类型和建筑风格的需要，近年来在工业与民用建筑特别是大跨度的工业厂房建筑结构中的应用有了很大发展。预应力混凝土梁的施工难度较大，因此需要加强管理与控制，以保证工程施工顺利进行。鉴于此，本文结合工程实例，就该厂房工程中大跨度大截面预应力梁的施工进行探讨。

1.工程概况

某厂危房改造工程联合厂房，主体采用钢筋混凝土框架结构，建筑面积约34000m2。该工程共有14支预应力梁，分布在联合厂房的B区、C区和F区。该处框架为2层，层高8m。预应力梁跨度主要为18m和15m，梁板混凝土强度等级为C40。预应力筋采用1×7-φs15.2-1860级有黏结高强度低松弛钢绞线，锚具选用OVM15系列锚具。张拉端采用群锚，固定端采用挤压锚。所有张拉端锚具均采用凸埋式，固定端锚具直接埋于框架梁内。张拉端外露于混凝土面，待预应力筋张拉并灌浆结束后，切除多余的钢绞线，进行封锚。

2.本工程的特点和难点

本工程预应力梁截面和跨度较大，梁端距地面较高，预应力施工时存在以下难点：

（1）预应力梁内设计钢筋较多，绑扎密集复杂，与预应力波纹管相互干涉，波纹管不易准确就位。

（2）金属波纹管壁厚较薄，在安装固定时容易变形；波纹管分段安装，在接头处容易脱开。致使浇筑混凝土时水泥浆进入波纹管孔道而堵管。

（3）排气孔安装后，由于其他工序的干扰，造成排气孔变形、开裂或被堵塞，排气孔失效，从而致使孔道灌浆不密实。

（4）预应力梁内钢筋、波纹管孔道及固定支架等纵横交错，混凝土浇筑时振捣棒不易插入，容易碰撞钢筋和波纹管，造成预应力筋移位等隐患。

（5）预应力筋张拉时，张拉程序和各阶段张拉控制应力由人工控制，容易造成控制应力不准确，致使预应力建立出现偏差。

针对预应力工程施工中存在的困难，我们在施工准备、波纹管安装、穿束、预应力张拉等施工过程中采取相应措施，减少施工偏差带来的不利影响。

3.预应力材料要求

3.1预应力钢绞线

（1）本工程预应力筋设计采用高强度、低松弛钢绞线，强度级别为1860MPa，直径为15.20mm，其质量应符合GB/T5224—2014《预应力混凝土用钢绞线》的要求。

（2）钢绞线在运输、储存过程中应注意成品保护，防止钢绞线受损。预应力钢绞线应妥善储存在干燥平整的地方，底部垫有垫木，上面要采取防雨、防雾措施，锚具、配件要存放在室内。

（3）预应力钢绞线的下料长度按施工图，并结合锚固形式及张拉设备要求的工作长度进行确定。本工程中一端张拉按曲线孔道长度加800mm，两端张拉按曲线孔道长度加1600mm。

根据计算长度，编制预应力筋下料表。预应力钢绞线下料应采用砂轮切割机进行切割，切口应与钢绞线中心线垂直。预应力钢绞线下料后，贴上标签，然后收盘分类堆放。

3.2锚具的选择

本工程根据设计要求选用OVM15系列锚具。其中张拉端锚具采用OVM15-6及OVM15-7锚具，固定端采用Pm15-1锚具。

3.3波纹管的质量要求

本工程采用φ75～80mm双波金属波纹管，是由宽36mm、厚0.3mm的钢带经过辊轧及连续咬口弯边而制成。波纹管不得破损，进场后应认真检验，妥善保护，搬运时应轻拿轻放，不得抛甩或拖拉。

4.预应力工程施工措施

4.1有黏结预应力梁施工流程

安装底模→绑扎钢筋骨架→埋管制孔→安装侧模→浇筑混凝土→养护、拆侧模→穿预应力筋→清理张拉端、装锚具→张拉预应力筋、锚固→孔道灌浆、封锚→起吊运输或拆底模[1]。

4.2放线

安装好预应力梁的底模后，根据设计图纸，在梁底模上标记出预应力孔道位置线。如果孔道与非预应力筋相冲突，提前进行调整。

4.3铺设波纹管

为了确保波纹管孔道符合设计位置，我们将波纹管铺设和非预应力钢筋骨架绑扎同时进行。将梁的下排筋先铺好，然后放入波纹管，再绑扎钢筋骨架，最后调整固定波纹管的位置。

根据设计图纸，画出每根预应力筋的矢高曲线图，按照间距800～1200mm确定预应力曲线高度控制点，并算出每个控制点相应的波纹管定位筋的位置。将定位筋点焊在梁箍筋上，以控制预留孔道的位置。

非预应力底筋铺设完成后，将各段波纹管按标记位置安装就位。波纹管的接头处用直径大一号的接头波纹管连接，接头管长度为300mm，每边旋入150mm，并用塑料胶带将接头处密封好（图（1）。

图2灌浆（泌水）管布置示意

泌水管安装时在波纹管上开1个φ25mm的小孔，上覆海绵及特制塑料盖板，在盖板嘴上接φ25mm的塑料管，伸出梁面300mm以上（图（3）。为防止浇筑混凝土时泌水管被压扁，在塑料管内穿入1根短钢筋，在混凝土浇筑后及时将其拔掉，并用胶带包住管口，以防杂物堵塞孔道。

4.6安装端部锚垫板

本工程在混凝土浇筑前穿预应力筋，故锚垫板安装在穿好预应力筋以后进行。根据预应力矢高曲线图确定锚垫板位置。锚垫板的中心线应位于预应力筋合力的中心线上，且与预应力筋相垂直，以保证张拉时构件不产生偏心力。

安装锚垫板前，先套入端部配套螺旋筋。锚垫板后面的螺旋筋应紧贴锚垫板，并与锚垫板及其他非预应力钢筋点焊固定，最后将此处的波纹管理顺。

4.7混凝土浇筑与振捣

混凝土浇捣前对波纹管、承压板、螺旋筋等位置进行复核并确认其是否正确，若发现位置偏离，及时调整后方可浇筑混凝土。

混凝土浇筑前根据梁内钢筋和孔道情况精心设计振捣棒插入点位置。浇筑时认真振捣，保证混凝土的密实度，尤其是承压板、螺旋筋周围的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞。振捣时，尽量避免碰撞预应力筋、支撑架以及端部预埋部件，防止预应力筋移位。

混凝土浇筑时应安排专人看护。混凝土养护是防止板面出现裂纹的重要环节，我们采取三遍抹压成活，然后覆盖塑料薄膜。因在夏季施工，为了降温，在薄膜上盖上草帘子，上面洒水，效果良好。

图3波纹管上留灌浆孔示意

5.预应力筋张拉

5.1张拉条件

本工程设计要求混凝土强度达到设计强度的80%后，方可进行预应力张拉。张拉前先拆除板底模及梁侧模，待预应力筋全部张拉并灌浆后方可拆除梁底模及支撑[3]。

5.2张拉参数确定

设计要求预应力钢绞线张拉控制应力为：σcon=0.70fptk＝1302MPa，施工时超张拉3％。

张拉伸长值根据预应力筋长度、直径、弹性模量及张拉力进行计算。

5.3张拉施工控制措施

张拉施工顺序按照先后对称的原则进行。不同预应力梁按位置对称；同一根梁不同钢绞线束，按孔道对称。两端张拉时应同时、同步进行。

本工程采用一端张拉，分级加荷，一次锚固。预应力筋张拉程序如下：0→0.1σcon（量初值）→0.6σcon→σcon→1.03σcon（量终值）→锚固。

每级加荷时分别测量并认真记录预应力筋应力和伸长值读数，随时检查实测伸长值与计算值的偏差。张拉以应力控制为主，同时校核伸长值。理论伸长值与实测伸长值的误差若超出允许范围，则应暂停张拉，检查分析原因，采取必要的措施。

张拉时，孔道中心要保持和锚具中心及千斤顶中心在同一直线上。张拉过程中，其他工序不得在张拉施工现场周围产生振动。

张拉作业中，有较大的危险性，必须特别注意安全。在任何情况下，现场有关人员都不得站在预应力筋的两端，操作人员要站在千斤顶的侧面。在张拉千斤顶的后面设立防护装置。油泵在开动过程中操作人员不得擅自离开岗位，如需离开，应把油阀门全部关掉或切断电路。

5.4有黏结预应力筋的孔道压浆

本工程孔道压浆在张拉完毕的24h内进行，以免预应力筋锈蚀或松弛。

孔道压浆使用压浆泵成套设备进行。压浆前先用清水试车，并用压力水冲洗孔道。压浆时从一端压入，待另一端溢出浓浆，并检查确认无漏浆时，封闭进浆口，然后撤除压力。孔道压浆要一次压完，以免孔道发生堵塞。压浆过程中应经常检查压浆管，若发生堵塞应立即用高压清水将孔道冲洗干净，再重新进行灌浆。

5.5张拉端部处理

预应力筋张拉并灌浆后，用机械方法切除多余的钢绞线。切割后钢绞线露出锚具夹片外的长度不少于30mm，并及时进行防腐处理，然后用加入防水剂的C40细石混凝土封堵张拉端（图（4）。

图4张拉端封锚

6.结语

总之，预应力混凝土技术在大跨度的工业厂房建筑结构工程中的应用具有较多优势，随着预应力技术水平的提高，其在建筑行业的应用将会越来越广泛。在大跨度大截面预应力梁施工过程中，由于预应力分项工程施工专业性较强，施工难度较为复杂，因此在施工过程中，必须要加强质量和安全管理，各专业充分做好配合工作，采取相应的有效措施，以减少不利影响的产生，从而确保厂房工程的顺利开展，促使预应力混凝土梁的施工技术可持续发展。

参考文献

[1]王波兰，王云.超高大跨度大截面后张法有粘结预应力梁施工技术[J].浙江建筑，2014，31（2）：28-32.

[2]阮岁全.浅谈多层大面积厂房预应力混凝土框架结构施工[J].房地产导刊，2015（15）.

[3]李新安，付效铎，李云杰，等.超大截面超大跨度有粘结预应力梁施工技术[J].天津建设科技，2014，24（6）：7-10.