房建工程大跨度预应力混凝土梁施工技术应用实践

张文波

（兰州高科投资（控股）集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

大型工业厂房、大型仓库等结构梁的设计，避免不了大跨度梁施工的难题，为提高施工结构安全性及经济性，工程上常采用大跨度预应力混凝土梁施工技术[1]。该技术既能满足结构安全性，也能满足造价经济性，因此备受施工单位的青睐。

大跨度预应力混凝土梁大部分选用后张法施工技术，该技术在减轻结构自重的同时，通过预加张力，提高结构自身的受力性能，同时，在抗震、抗裂等性能上有着显著地提升。本文以某实际工程项目进行施工实践，采用后张法施工方式，对大跨度预应力混凝土梁施工技术进行分析，重点针对施工过程中的技术难点进行介绍，以供参考。

1 工程实践案例

某市政府综合办公楼项目，综合楼由主楼和裙楼组成，主楼共16层，楼高54m，总建筑面积为16500m2。该建筑西、南、东三面有裙楼，其中西裙楼设计有三层的多功能会议大厅，会议大厅跨度为33m，南裙楼设计有1层的大会议厅，跨度为25m，厅内均未设立柱，主梁采用大跨度预应力混凝土梁施工技术。

（1）预应力混凝土施工。首先，按照设计要求进行埋管，埋管间距设计不超过1m，埋管处接头做好密封处理；其次，进行预应力筋钢绞线的穿束，将钢绞线整体包扎穿入预埋管内；铺设预应力筋后安装灌浆孔；最后进行灌浆处理。

（2）施工材料的选取。预埋管采用的是金属波纹管，结构性能好、抗变形能力强；预应力筋采用预应力钢绞线，其规格、直径等应符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224-2014设计要求，强度等级不低于1980MPa；锚具、夹具、连接器形式应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T 14370-2015 技术规范，如采用LQM夹片型式锚具时需进行技术验收和静载荷试验等；灌浆用的混凝土采用普通硅酸盐水泥，不能使用强度等级低于42.5级水泥，添加剂材料为高效早强碱水剂、膨胀剂，满足性能强度要求。

（3）施工机具的选用。应根据施工工艺流程和技术实施特点按要求选取合适的施工机具，如电动型高压油泵、液压型拉伸机、灌浆机具、穿心式千斤顶等；施工前检查机具质量，确保机具使用性能完好。

2 大跨度预应力混凝土梁施工流程和施工准备

2.1 施工工艺流程

预应力混凝土施工工艺流程如下：金属波纹管预埋安装，预应力筋的制作和穿管，锚具及张拉设备的安装和调试，预应力拉张，孔道灌浆，锚头封堵。其中，预应力灌浆孔道非常重要，施工前应检查孔道的安装质量，保证孔道尺寸及定位的准确性和平顺性，杜绝局部弯曲问题[2]，避免影响混凝土浇筑质量；孔道接头处应严格做好密封处理，且孔道处钢板应与孔道轴线垂直，灌浆孔和排气孔的位置必须符合设计要求，各工序间要求密切配合、协调穿插、无缝衔接。

2.2 施工前的准备工作

大跨度预应力混凝土梁施工流程复杂，需要施工人员密切配合，充分作好准备工作，对施工材料、施工机具等认真检查和核验，以提高施工质量和施工效率。具体准备工作要求如下：

（1）检查拉伸机、高压油泵等机具的使用性能，试运行机具是否正常、可靠，进行必要的参数校验并做好记录，确保机具准备就绪。

（2）根据设计要求，检查预埋管、预应力筋等构件的规格、尺寸、强度等参数指标，并按照技术要求逐项检查、验收，确保材料构件合格、达标。

（3）施工所需的锚具夹具、连接器等数量、型式按照要求准确齐全，其质量验收合格。

（4）预应力筋钢绞线提前按要求制作并捆扎完成，上好标牌，分类存放，确保施工时随用随取。

（5）灌浆用的混凝土材料按要求进行配比试验，确定合适的材料配比，并按确定的配比参数配制混凝土砂浆材料。

（6）施工前进行技术交底，将施工工艺流程、施工过程中的技术重点和难点交底到位，要求每一位施工作业人员熟记施工操作步骤和技术实施要点，各工种、各工序相互协调、密切配合，确保施工顺利开展。

3 大跨度预应力混凝土梁施工技术要点

3.1 波纹管的安装

波纹管的预埋和安装是预应力混凝土梁施工工艺中的重要环节，该工程案例中选用的是强度和结构性能较好的金属波纹管[3]。波纹管预埋安装定位、连接和接口密封处理是施工中的重点。

3.1.1 波纹管的位置定位

波纹管是在底筋基础上进行安装的，所以应利用底部基础钢筋进行定位。可以按照预应力包络曲线坐标定位，波纹管间距不宜过大，一般设置在0.6～1m 范围内，该工程定位间距设定值为0.8m。本次施工波纹管长度在30m 以上，为提高定位筋的位置精度，施工中采用可刻度定位法，根据设计图中的钢绞线位置，确定定位筋位置，再进行定位筋的位置焊接，提高定位准确性。

3.1.2 波纹管的安装连接

为确保连接顺利，接头管采用大一号的同型波纹管，有利于两端波纹管的连接顺畅。同时，为避免连接出现晃动等不稳定问题，该工程对固定支架进行优化设计，采用U 型固定支架型式，提高波纹管固定的稳固性。

3.1.3 波纹管接头处密封处理

确保接头处连接密封可靠性，接头密封可以采用密封胶带封口，防止灌浆时漏浆。此外，考虑到该工程预应力梁的跨度长、断面截面大，钢筋笼本身自重较大，如果直接作用在波纹管上，容易破坏波纹管的结构，因此，可先进行波纹管的定位、布管、穿束等工序，之后再下放钢筋笼，以保护波纹管结构质量。

3.2 预应力钢筋的制作和铺设

波纹管预埋安装完成以后，需进行预应力钢筋的穿束。

3.2.1 预应力钢筋的制作

（1）应根据设计要求提前下料制作好预应力钢筋，包括钢筋数量、规格、尺寸等，做好选型和下料前的准备工作。预应力钢筋直径、规格等严格按照图纸设计要求选取，下料长度应根据预埋管曲线长度和材料张拉端工作长度提前考虑，过长或过短都会影响安装质量。由于预应力钢筋需要进行张拉处理，因此，下料制作时应提前考虑预应力钢筋弹性回缩量，预留钢筋张拉端的外伸长度。不同的钢材品种弹性回缩量有所差异，张拉设备的张拉行程也有所不同，因此，需要提前根据预应力钢筋材料，做好张拉设备选型，并采用合适的施工方法，完成相应的施工步骤[4]。

（2）钢筋制作完成后应合理存放，露天存放时应尽量不要接触地面，并盖好雨布，避免雨淋生锈或地面腐蚀。

3.2.2 预应力钢筋的铺设

在预应力钢筋铺设前，需要进行捆扎处理，捆扎过程由预应力束和普通钢筋组合在一起完成，将普通钢筋的主筋和预应力束同时放入捆扎，预应力束的高度根据设计曲线形状计算后确定。为确保捆扎质量，需要在预应力钢筋设置的控制点位主筋处焊接马凳箍，尤其是预应力束的反弯点位置，必须设置马凳箍，将预应力束与钢筋牢牢捆扎结实。此外，铺设预应力钢筋时，应时刻保持预应力束的曲线流畅，钢筋笼放入梁模板后应观察预应力束曲线形状，发现水平偏摆时应及时调整、修复。

3.3 预应力张拉

预应力张拉是预应力混凝土梁施工技术的核心工艺，该工程采用后张法形式，先安装预应力张拉设备，待预应力钢筋笼在梁模板固定后再进行张拉[5]。

3.3.1 张拉设备的安装和调试

确保张拉设备选型满足张拉技术要求，安装后对张拉设备进行试运行，确保设备运行可靠，无使用故障。

3.3.2 预应力张拉前准备工作

预应力张拉前，先进行混凝土浇筑，浇筑对混凝土强度要求较高，因此，张拉前必须查验混凝土强度是否达到设计要求，待确认达到设计要求后才可张拉。张拉过程按照应力从小到大的程序进行，达到张拉应力最大要求值后，保持张拉载荷2min，对其一端进行锚固，另一端应根据张拉要求补齐应力损失后再进行锚固。同时，张拉过程应避免钢筋发生偏移，时刻保持孔道、锚具、千斤顶三者中心线处于同一直线上，在时间上，两端同时张拉，同步进行，张拉过程应做好记录。

3.3.3 张拉完成后的检查

该工程由于预应力梁结构尺寸较大，一次浇筑难以完成，故采用分层浇筑方式，但张拉预应力筋需一次张拉完成，因此，预应力钢筋张拉完成后，分层浇筑混凝土强度也必须达到设计要求。此外，采用2 台张拉设备左右两端同时张拉同一束预应力钢筋时，必须对张拉力读数和钢绞线的预应力伸长值同时进行控制。张拉前计算张拉值，观察张拉后的实际值并比较其与计算值的差异，保持误差控制在±6%以内，严格控制误差值，一旦发现误差偏大时，应立即停止张拉，查明原因，及时处理修复。

张拉完成后应做好现场保护，严禁撞击张拉端头，切割多余钢绞线时严禁使用电弧切割，否则将会影响预应力钢筋的使用强度，切割时用湿棉布包裹锚具并对锚具进行加水冷却。

3.4 孔道灌浆

孔道灌浆需要在预应力钢筋张拉后的48h 内完成，灌浆前应检查钢绞线和锚具是否存在破损、变形等异常情况，如无异常方可进行灌浆施工作业。孔道灌浆施工过程应遵循以下施工要求：

3.4.1 孔道的清理

灌浆前的准备工作必须充分、周全，灌浆前必须做好孔道的清渣处理，保证孔道灌浆通畅，清理时可采用高压水枪冲洗，待孔道内杂质冲洗干净以后，也应先清理孔道内的积水，避免杂质、积水等影响灌浆质量。灌浆作业开始前，仔细检查排气孔、压浆孔以及灌浆设备等质量，确保灌浆施工过程的顺利进行。

3.4.2 灌浆砂浆配制

灌浆用的砂浆配制必须严格按照试验确定的配比进行。该工程采用普通硅酸盐水泥，试验确定的水泥浆水灰比为0.45，配制时必须严格按照配比进行，添加物料时必须计量准确，严格控制水灰比值，确保砂浆配制满足使用性能要求。配制砂浆在使用前和浇筑过程中应保持搅拌状态，提高水泥浆的性能质量。

3.4.3 孔道浇筑

由于该工程预应力混凝土梁结构跨度尺寸超过30m，梁的孔道过长，因此，一次性浇筑成型难以实现，容易出现空隙等浇筑缺陷，为确保浇筑质量，该工程采用两次浇筑施工完成。第一次浇筑完成以后，待水泥浆中的水充分泌出且未初凝时，立即进行二次压浆。二次压浆过程需缓慢进行，速度不宜过快，压浆量应均匀，二次压浆时，达到一定压力后观察排气孔位置，发现流出浓水泥浆时，封闭排气孔，继续加压，持续加压到设定值后，停止压浆并进行封堵。此外，灌浆应在预应力张拉后及时进行，不宜超过48h，灌浆完成后应对混凝土梁进行养护，保证混凝土浇筑质量。待检验无质量问题后，施工完成。

4 结束语

大跨度预应力混凝土梁施工技术在大型建筑体系中应用已经趋于成熟，鉴于其施工结构安全性以及工程造价经济性，诸如厂房、仓库、多功能展厅、会厅等大型建筑体，通常都会应用到大跨度预应力混凝土梁施工技术。施工单位应认真分析和总结类似的施工经验，掌握施工工艺流程，并针对预应力混凝土梁施工过程中的重点和难点进行严格把控，提高现场施工管理水平，确保预应力混凝土梁施工的质量。