建筑施工应用的预应力技术及问题分析

耿帅

摘 要：预应力技术是一项大力推广的建筑结构技术，预应力混凝土是一种将高强钢材和高强混凝土能动的结合在一起的建筑材料，具有强度高、耗材少的优点，与普通混凝土相比，可以有效的加大结构跨度，满足大柱网、大开间建筑的使用功能需要。本文结构工程实例介绍了建筑预应力工程施工技术的应用。

关键词：商业建筑；混凝土；预应力；施工技术

1 引言

随着建筑行业的快速发展，建筑技术也是日新月异，预应力技术已经在建筑领域获得广泛应用。预应力技术究竟是一种什么样的技术，有哪些突出的特点，建筑工程施工过程中，预应力技术有哪些应用空间，相关技术难点如何实现突破。这些实际问题的解决，对提高整个工程质量，降低能耗和建筑造价成本，都将起到积极作用。

2 工程概况

某工程为大型綜合商业办公建筑。工程建设用地为3.7万m2，总建筑面积约37.3万m2，由1号塔楼、2号塔楼及裙房组成，本标段为1号塔楼和裙房。塔楼及裙房地下4层，1号塔楼地上44层，高约204.9m，顶架标高为250m；裙房地上6层、局部为7层，楼高约为48m。

裙房部分1～6层及6～夹层有大跨度梁和悬挑梁，其中36根大跨度梁及100根悬挑梁采用后张法有粘结预应力技术，混凝土强度等级为C40。预应力梁概况：①预应力梁最大跨度 非悬挑梁20m左右、悬挑梁最大10m左右；②预应力梁截面尺寸800mm×1500mm、悬挑800mm×1500/1000mm；③预应力筋高强度低松弛钢绞线 15.2，fptk=1860N/mm2；④预应力梁配筋（mm）1-6 15.2，1-7 15.2，1-9 15.2，1-10 15.2，1-12 15.2，1-14 15.2，1-19 15.2，2-8 15.2，3-9（1-27） 15.2，2-11（1-22） 15.2，2-12 15.2，2-14 15.2；⑤预应力筋张拉方式 一端张拉； ⑥张拉端锚具B&S15-6～19型多孔夹片锚具；⑦固定端锚具B&S15-6P～19P型挤压锚具；⑧预应力孔道（壁厚0.3mm）镀锌金属波纹圆管内径70（6～7孔），80（8～9孔），90（10～12孔），100mm（13～19孔）；镀锌金属波纹套管内径75（6～7孔），85（8～9孔），95（10～12孔），105mm（13～19孔）；⑨张拉控制应力σcon=0.75fptk=1395N/mm2，每根预应力筋超张拉3%，每根预应力筋张拉控制力为194kN；⑩孔道灌浆压力灌浆，水泥浆强度等级为M40以上。水灰比一般为0.40～0.45，并掺入适量膨胀剂。

3 施工过程中出现的问题和对策

本工程有预应力梁36 根、悬挑预应力梁100根，布局方式不一，预应力梁截面尺寸、荷载及跨度都较大，裙房部分其他构件钢筋密集，特殊节点较多，容易发生冲突，预应力施工难度大。以下总结工程在施工过程中出现的一些问题，同时介绍问题的对策。

3.1 预应力端部与钢筋冲突

预应力筋的铺设过程中，由于波纹管的布置深化已有考虑，钢筋一般都有避让，但在端部由于需要喇叭口等构件，特别是悬挑梁凹入型张拉端，喇叭口需内置结构中，极易与梁钢筋冲突。

对此，本着预应力构件优先原理，在一般情况下首先调整钢筋，即在非预应力筋未绑扎之前调整其在端部的布置以避开端部预应力构件。但有些情况需调整预应力设置，例如，本项目裙房圆柱由于相交梁较多，设置了柱帽，只能加长预应力筋以便设置张拉端； 预应力与结构墙纵筋冲突时，由于结构墙纵筋通长设置，间距较小，只能加长预应力梁设置张拉端，若结构墙处于结构边线，应优先考虑能否反向张拉，否则需更改设计，采用外凸式的预应力张拉端节点。

3.2 预应力排气孔、灌浆孔的保护

预应力的排气孔、灌浆孔的保护极为重要，一旦在混凝土施工时漏浆或者封堵，将可能使整个预应力梁无法进行张拉、灌浆。一般保护措施为在孔道中插入一根尺寸相差略小的钢筋，即可保证通畅、同时保护不被挤压破坏。本工程施工前期即出现了少许封堵情况，原因在于混凝土施工时不慎将钢筋排出。因此，在工程后期混凝土施工时，安排专人看护，确保钢筋存在； 混凝土施工完后，需有人检查是否通畅或漏浆。对有封堵的孔洞立即进行开挖、清理、疏通。

3.3 预应力张拉空间不足

预应力张拉时口部钢绞线需套上千斤顶，故在张拉端需留有足够的操作空间，本工程中，遇到2 种没有足够张拉空间的情况： ①部分悬挑梁张拉端与钢连桥支座埋件冲突，没有足够施工空间。钢连桥没有足够的时间等待预应力施工完成后再做，不符合结构甩项后做的一般情况，此时考虑调整张拉方向，将预应力梁反向张拉以避开钢连桥支座。另外，部分预应力张拉已与埋件产生冲突，在保证后续构件安装不受影响前提下，决定将埋件螺栓切除，待预应力张拉完成后，改为后植锚栓施工。②裙房4 层4YXTL12 梁按照原先设计，仅为悬挑梁设置预应力梁，但若在边线处张拉，与埋件冲突； 若在柱后张拉，由于两柱间距较小，张拉空间不足，需偏转角度过大，对预应力梁的影响较大。对此，经过综合考虑，与建筑设计师协商进行设计变更，最后将预应力梁加长至第2 根柱后张拉。

3.4 预应力灌浆异常

本工程预应力梁3YKL03 在灌浆过程中发生异常，固定端处排气管不冒浆； 另外预应力梁3YKL04固定端处排气管冒浆，但不充分。

对此类问题，本工程处理方式为： 首先采用冲击回波等效波速法（ IEEV） 对管道灌浆缺陷进行定位测试。其原理是根据弹性波的反射特性来判断缺陷的具体位置。如图2 所示。

根据测试结果，3YKL03梁自固定端往张拉端方向净跨约10m范围内孔道存在不密实现象，3YKL04梁无缺陷。则3YKL03梁需要进一步处理：首先，在该梁孔道不密实处用冲击钻钻孔，孔径约为20mm，钻孔位置选择在梁侧。待钻出铁屑或阻力增大时，说明已钻至波纹管，放缓钻孔速度或停止，尽量避免损伤钢绞线；然后，用压力水检验孔道是否畅通，即从排气孔压水，若开凿孔出水，则说明此段畅通，需后续补浆，若仍无法出水，再向靠近排气孔位置1m处开凿孔，然后压水，若开凿孔出水，则说明该区段畅通，后续补浆（需后续补浆的区段灌浆，从低点灌浆，待高点冒浆即可）；最后，灌浆完毕后，用水泥浆将开凿孔逐个封闭。

4 结语

经过了几十年的工程实践和不断研究，预应力技术已经是比较成熟的一项工程技术，在今后的发展中，还将日渐完善。在某些建设领域，预应力技术以种种优势有着强大的生命力、竞争力、发展力，在今后施工过程中会发挥更大的作用。

参考文献

[1]李向阳.浅谈民用建筑施工中预应力混凝土施工技术[J].科技与企业.2014（05）

[2]任昌齐.浅谈建筑施工中预应力混凝土施工技术的应用[J].中华民居（下旬刊）.2014（02）

耿帅

摘 要：预应力技术是一项大力推广的建筑结构技术，预应力混凝土是一种将高强钢材和高强混凝土能动的结合在一起的建筑材料，具有强度高、耗材少的优点，与普通混凝土相比，可以有效的加大结构跨度，满足大柱网、大开间建筑的使用功能需要。本文结构工程实例介绍了建筑预应力工程施工技术的应用。

关键词：商业建筑；混凝土；预應力；施工技术

1 引言

随着建筑行业的快速发展，建筑技术也是日新月异，预应力技术已经在建筑领域获得广泛应用。预应力技术究竟是一种什么样的技术，有哪些突出的特点，建筑工程施工过程中，预应力技术有哪些应用空间，相关技术难点如何实现突破。这些实际问题的解决，对提高整个工程质量，降低能耗和建筑造价成本，都将起到积极作用。

2 工程概况

某工程为大型综合商业办公建筑。工程建设用地为3.7万m2，总建筑面积约37.3万m2，由1号塔楼、2号塔楼及裙房组成，本标段为1号塔楼和裙房。塔楼及裙房地下4层，1号塔楼地上44层，高约204.9m，顶架标高为250m；裙房地上6层、局部为7层，楼高约为48m。

裙房部分1～6层及6～夹层有大跨度梁和悬挑梁，其中36根大跨度梁及100根悬挑梁采用后张法有粘结预应力技术，混凝土强度等级为C40。预应力梁概况：①预应力梁最大跨度 非悬挑梁20m左右、悬挑梁最大10m左右；②预应力梁截面尺寸800mm×1500mm、悬挑800mm×1500/1000mm；③预应力筋高强度低松弛钢绞线 15.2，fptk=1860N/mm2；④预应力梁配筋（mm）1-6 15.2，1-7 15.2，1-9 15.2，1-10 15.2，1-12 15.2，1-14 15.2，1-19 15.2，2-8 15.2，3-9（1-27） 15.2，2-11（1-22） 15.2，2-12 15.2，2-14 15.2；⑤预应力筋张拉方式 一端张拉； ⑥张拉端锚具B&S15-6～19型多孔夹片锚具；⑦固定端锚具B&S15-6P～19P型挤压锚具；⑧预应力孔道（壁厚0.3mm）镀锌金属波纹圆管内径70（6～7孔），80（8～9孔），90（10～12孔），100mm（13～19孔）；镀锌金属波纹套管内径75（6～7孔），85（8～9孔），95（10～12孔），105mm（13～19孔）；⑨张拉控制应力σcon=0.75fptk=1395N/mm2，每根预应力筋超张拉3%，每根预应力筋张拉控制力为194kN；⑩孔道灌浆压力灌浆，水泥浆强度等级为M40以上。水灰比一般为0.40～0.45，并掺入适量膨胀剂。

3 施工过程中出现的问题和对策

本工程有预应力梁36 根、悬挑预应力梁100根，布局方式不一，预应力梁截面尺寸、荷载及跨度都较大，裙房部分其他构件钢筋密集，特殊节点较多，容易发生冲突，预应力施工难度大。以下总结工程在施工过程中出现的一些问题，同时介绍问题的对策。

3.1 预应力端部与钢筋冲突

预应力筋的铺设过程中，由于波纹管的布置深化已有考虑，钢筋一般都有避让，但在端部由于需要喇叭口等构件，特别是悬挑梁凹入型张拉端，喇叭口需内置结构中，极易与梁钢筋冲突。

对此，本着预应力构件优先原理，在一般情况下首先调整钢筋，即在非预应力筋未绑扎之前调整其在端部的布置以避开端部预应力构件。但有些情况需调整预应力设置，例如，本项目裙房圆柱由于相交梁较多，设置了柱帽，只能加长预应力筋以便设置张拉端； 预应力与结构墙纵筋冲突时，由于结构墙纵筋通长设置，间距较小，只能加长预应力梁设置张拉端，若结构墙处于结构边线，应优先考虑能否反向张拉，否则需更改设计，采用外凸式的预应力张拉端节点。

3.2 预应力排气孔、灌浆孔的保护

预应力的排气孔、灌浆孔的保护极为重要，一旦在混凝土施工时漏浆或者封堵，将可能使整个预应力梁无法进行张拉、灌浆。一般保护措施为在孔道中插入一根尺寸相差略小的钢筋，即可保证通畅、同时保护不被挤压破坏。本工程施工前期即出现了少许封堵情况，原因在于混凝土施工时不慎将钢筋排出。因此，在工程后期混凝土施工时，安排专人看护，确保钢筋存在； 混凝土施工完后，需有人检查是否通畅或漏浆。对有封堵的孔洞立即进行开挖、清理、疏通。

3.3 预应力张拉空间不足

预应力张拉时口部钢绞线需套上千斤顶，故在张拉端需留有足够的操作空间，本工程中，遇到2 种没有足够张拉空间的情况： ①部分悬挑梁张拉端与钢连桥支座埋件冲突，没有足够施工空间。钢连桥没有足够的时间等待预应力施工完成后再做，不符合结构甩项后做的一般情况，此时考虑调整张拉方向，将预应力梁反向张拉以避开钢连桥支座。另外，部分预应力张拉已与埋件产生冲突，在保证后续构件安装不受影响前提下，决定将埋件螺栓切除，待预应力张拉完成后，改为后植锚栓施工。②裙房4 层4YXTL12 梁按照原先设计，仅为悬挑梁设置预应力梁，但若在边线处张拉，与埋件冲突； 若在柱后张拉，由于两柱间距较小，张拉空间不足，需偏转角度过大，对预应力梁的影响较大。对此，经过综合考虑，与建筑设计师协商进行设计变更，最后将预应力梁加长至第2 根柱后张拉。

3.4 预应力灌浆异常

本工程预应力梁3YKL03 在灌浆过程中发生异常，固定端处排气管不冒浆； 另外预应力梁3YKL04固定端处排气管冒浆，但不充分。

对此类问题，本工程处理方式为： 首先采用冲击回波等效波速法（ IEEV） 对管道灌浆缺陷进行定位测试。其原理是根据弹性波的反射特性来判断缺陷的具体位置。如图2 所示。

图2 IEEV 法管道灌浆缺陷定位测试原理

根据测试结果，3YKL03梁自固定端往张拉端方向净跨约10m范围内孔道存在不密实现象，3YKL04梁无缺陷。则3YKL03梁需要进一步处理：首先，在该梁孔道不密实处用冲击钻钻孔，孔径约为20mm，钻孔位置选择在梁侧。待钻出铁屑或阻力增大时，说明已钻至波纹管，放缓钻孔速度或停止，尽量避免损伤钢绞线；然后，用压力水检验孔道是否畅通，即从排气孔压水，若开凿孔出水，则说明此段畅通，需后续补浆，若仍无法出水，再向靠近排气孔位置1m处开凿孔，然后压水，若开凿孔出水，则说明该区段畅通，后续补浆（需后续补浆的区段灌浆，从低点灌浆，待高点冒浆即可）；最后，灌浆完毕后，用水泥浆将开凿孔逐个封闭。

4 结语

经过了几十年的工程实践和不断研究，预应力技术已经是比较成熟的一项工程技术，在今后的发展中，还将日渐完善。在某些建设领域，预应力技术以种种优势有着强大的生命力、竞争力、发展力，在今后施工过程中会发挥更大的作用。

参考文献

[1]李向阳.浅谈民用建筑施工中预应力混凝土施工技术[J].科技与企业.2014（05）

[2]任昌齐.浅谈建筑施工中预应力混凝土施工技术的应用[J].中华民居（下旬刊）.2014（02）