缓粘结预应力混凝土在多跨连续梁结构中的施工技术及应用

孙旭军

(中铁二局集团建筑有限公司，四川成都 610036)

缓粘结预应力是继有粘结预应力、无粘结预应力后的第三代预应力技术，他摒弃了有粘结预应力施工复杂、孔道灌浆质量难以保证、张拉端做法困难的缺点，以及无粘结预应力在抗震及主要承受动荷载的结构体系中的不足，经过材料、结构、机械等多种专业的科学工作者研发数年推出的最新的预应力技术。该工艺技术可以按照无粘结预应力的施工方法，达到有粘结预应力的受力效果，是预应力施工技术发展的方向。在房建结构领域的应用，工艺便捷、受力有效，既能满足大跨度的使用空间，又能有效改善混凝土因温度变化而伸缩的不利影响，还能有效减小受力构件尺寸，节约材料。它的特点主要是施工简便、与混凝土粘结锚固性能良好、质量容易保证，从而可以替代有粘结及无粘结预应力产品。

1 工程概况

本工程为厦门市轨道交通1号线一期工程运营控制中心，分为主塔和裙楼。裙楼地上5层，高度22.85m，主要功能为OCC的设备用房及控制大厅；主楼地上11层，高度54.15m，主要为TCC、ACC等中心和管理办公用房。室内外高差0.45m。设置一层地下室，地下室层高6.89m(纯地下室4.80m、夹层2.09m),地上层高4.5m、4.2m。建筑面积48 558m2。

2 工程特点

运营控制中心由主楼和裙楼两部分组成，地下室最大长度为171m，最大宽度为71m。为减小温度应力影响，出地面后主楼与裙楼之间设置一道变形缝，兼做抗震缝，缝宽150mm。主楼纵向尺寸100m，横向尺寸30m；裙楼纵向尺寸150m，横向尺寸21m。

为了减小主楼和裙楼纵向超长引起的温度应力，出地面后主楼与裙楼沿纵向的梁和板中均设置预应力筋。单跨梁最大跨度18m，截面尺寸为500mm×1000mm，配筋为12φs15.2mm；连续梁为12～16跨，总长度100～150m，部分连续梁设5m悬挑端，每根梁设置6～8根φs15.2mm缓粘结预应力钢绞线；板中设置无粘结预应力筋，每1m2根(图1～图3)。

图1 裙楼四层顶板及梁预应力钢筋平面(单位:mm)

图2 裙楼四层YKL1(16A)立面曲线定位(单位:mm)

图3 裙楼四层YKL2(15A)立面曲线定位(单位:mm)

预应力筋采用φs15.2mm高强1860级低松弛钢绞线，其标准强度fptk=1860MPa。设计张拉控制应力为0.75fptk=0.75×1860MPa=1395MPa。张拉端采用单孔夹片锚具，固定端采用挤压锚具，锚具效率系数不小于0.95。预应力筋的张拉采用单端张拉和双端张拉形式，跨度小于30m的构件布设单端张拉预应力筋，跨度大于等于30m的构件布设双端张拉预应力筋。张拉端根据构件部位，分别采用外露和不外露方式。预应力筋张拉端设在梁或墙侧，竣工时预应力筋的张拉端锚具均应埋在混凝土内，不外露。本工程缓粘结预应力筋张拉适用期为240d，标准固化时间为720d。

3 工程难点

(1)预应力筋穿束工艺复杂，直接影响着预应力梁的施工质量及施工进度；

(2)预应力张拉端和锚固端的安装精度及锚下受压区构造配筋，决定着预应力梁的施工质量；

(3)预应力张拉施工是预应力的施加过程，缓粘结预应力的张拉工艺与有粘结及无粘结预应力张拉工艺有所不同，如不严格控制，张拉施工将很难达到设计要求；

(4)预应力梁施工时必须合理安排缓粘结预应力梁、无粘结预应力板和梁板的非预应力部分、设备管线及强弱电线管的交叉工序，否则将影响缓粘结预应力的施工进度和质量。

4 缓粘结预应力的工艺特点

(1)缓粘结预应力运用了无粘结的施工特点，有粘结的力学特点。施工与无粘结预应力相同，简单便捷，不穿波纹管、不二次灌浆。缓凝粘合剂固化后，在受力性能上达到有粘结的效果。缓粘结预应力筋是由钢绞线、外涂缓粘结胶粘剂和外包PE组成，其核心为缓粘结剂和外包PE护套压痕处理，可有效保证缓粘结预应力筋与混凝土之间的粘结(图4)。

图4 缓粘结预应力筋组成

(2)缓粘结预应力筋能提高构件的抗裂性、刚度及抗渗性，改善和提高结构构件的受力性能，如减小受力构件的挠度，结构超长的构件施加预应力能有效改善混凝土因温度变化而伸缩的不利影响，有效控制构件裂缝的出现。

(3)缓粘结预应力施工减少孔道灌浆工序，同时与混凝土粘结锚固性能良好，缩短了工期，保证了质量；在砼达到设计强度(若设计无规定，按规程要求)后，张拉缓粘结预应力筋，在混凝土构件中产生预压应力，缓粘结预应力筋在张拉适用期内预应力筋可以在护套内滑动，施加的预应力后预应力筋通过张拉端锚具作用于混凝土，缓粘结剂固化后预应力筋与混凝土可靠粘结

5 主要施工工艺

5.1 预应力筋铺放

5.1.1 铺放前的准备工作

预应力筋生产、下料及锚固端挤压锚的组装在场内进行。梁底模，绑扎梁的钢筋。梁端模：在端模上根据预应力筋设计位置打孔，确保打孔位置准确。架立钢筋：一般采用螺纹钢筋，直径不小于12mm，间距需满足图纸要求。

5.1.2 预应力筋安装

安装前，在梁箍筋上先焊接定位筋，定位筋的位置由预应力筋的矢高与预应力筋束的半径来决定。定位筋间距按设计要求进行安装，并绑扎牢固。预应力筋由锚固端向张拉端的顺序进行安装，不能扭绞。梁预应力筋安装完成后，土建队伍可进行梁模板安装及板模板支设，待板钢筋下铁铺设完成后确定预应力筋间距，铺设板内预应力筋，预应力筋铺设完成后铺设板上铁，预应力筋在板内自然悬垂。

5.1.3 节点安装

节点安装参照节点图及要求,节点图见图5～图7。

(1)预留张拉长度应满足张拉要求；

(2)端部用胶带密封牢固，防止缓粘结剂外漏；

(3)预应力筋在承压板后应有不小于0.3m的直线段，并与承压板外表面垂直；

(4)每个锚固端、张拉端承压板后要安装一个螺旋钢筋。

5.2 混凝土的浇注

普通钢筋调整和铺设时，应避免移动预应力筋和配件的位置，更严禁用电气焊碰预应力筋及其配件；待普通钢筋及预应力钢筋铺设完毕，隐检验收后，浇筑混凝土。浇筑混凝土时应注意振捣密实，同时注意保护缓粘结预应力筋外皮，避免用振捣棒直接接触预应力筋。

5.3 预应力筋张拉

5.3.1 张拉前标定张拉机具

张拉机具采用预应力单孔张拉千斤顶和配套油泵；应进行定期标定。

5.3.2 张拉条件、张拉力

(1)张拉条件：以同条件混凝土试块的试验报告为准，当混凝土抗压强度达到或超过混凝土设计强度的95 %时，再进行张拉。

(a)外露张拉端做法

图6 梁筋端部设置

图7 现场混凝土施工图、端部处理

(2)张拉力：根据设计要求的预应力筋张拉控制应力取值(控制应力σcon=1395MPa)，实际张拉力进行3 %的超张拉。

张拉完后，应立即测量伸长长度；若发现异常，应暂停，查明原因，采取措施后，才能继续张拉；验收合格后，方可拆除梁下受力支撑。

5.3.3 张拉工艺流程

量测初始长度L1→锚具安装→千斤顶安装→张拉→锚具锁定→量测最终长度→计算张拉伸长值：ΔL=最终长度L2-初始长度L1。

6 特殊部位技术处理

6.1 结构后浇带位置缓粘结预应力筋的处理

后浇带处的预应力筋搭接构造按图8施工。

图8 后浇带处梁筋搭接示意

6.2 悬臂梁交汇处预应力筋的处理

当遇到两根悬臂梁交汇成一根悬臂梁时，只需一根梁的预应力筋伸长至悬臂梁的端部，另一根梁的预应力筋在两根梁的交汇处(柱端)截断。

7 质量控制要点

7.1 预应力钢绞线的质量控制要点

(1)缓粘结预应力筋采用的缓凝粘合剂的标准张拉适用期和标准固化时间设计有具体要求，本工程实例选用的张拉适用期为240d，标准固化期为720d。产品标记为RPSR-240-720；

(2)缓粘结预应力筋是由钢绞线、外涂缓粘结胶和外包PE组成，缓粘结预应力筋重量为1.35kg/m；预应力钢绞线为φ15mm高强低松弛钢绞线fptk=1860MPa,缓粘结预应力筋外包PE表面必须要凹凸不平的压痕。应严格控制各组成材料质量及单位重量指标。

(3)缓粘结预应力技术使用标准为：JGJ/T379-2012《缓粘结预应力钢绞线专用粘合剂》;JGJ/T369-2012《缓粘结预应力钢绞线》;缓粘结预应力施工参考JGJ92-2004《无粘结预应力混凝土结构技术规程》。

7.2 预应力张拉时间及控制要点

(1)张拉时，采用应力、应变双控方法进行，选用标定过的机器，通过控制油压表读数，控制实际张拉力，用实际伸长值和理论计算伸长值完成对比复核。

理论伸长值计算公式

曲线预应力筋的理论张拉伸长值△LT按下公式计算：

式中：Fj为预应力筋的张拉力；Ap为预应力筋的截面面积；Ep为预应力筋的弹性模量；LT为张拉端到固定端的孔道长度(m)；K为每1m孔道局部偏差摩擦影响系数；U为预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数；θ为从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角(rad)。

(2)张拉端应清理干净，不能有松动杂物，避免影响拉力。

(3)严格按方案施工，把控张拉速度，缓缓加力。

(4)钢绞线和千斤顶安放位置要在同一直线上；张拉时，钢绞线若发生断裂，或者实测伸长值与计算伸长值相差超过+6 %或-6 %时，应制定处理方案后再继续施工。

7.3 张拉端的处理

张拉完毕且验收合格后，将外露预应力筋机械切断，且外露长度不得小于3cm，清理干净后，再用细石混凝土尽快进行封锚。封锚时预应力筋保护层厚度与钢筋保护层厚度一致，封堵的混凝土与原结构混凝土结合紧密。

8 结束语

随着缓粘结预应力施工技术的不断发展，越来越多的长大结构将采用缓粘结预应力技术。如何根据工程结构特点控制好缓粘结预应力施工工艺和质量，尤其是在保证缓粘结预应力张拉适用期及固化期等技术指标、处理好特殊部位预应力筋的施工质量方面为今后施工提供了参考。