建筑工程现浇后张法预应力楼板施工技术应用

2023-02-07彭伟伟

建材发展导向 2023年2期

彭伟伟

（山西建设投资集团有限公司，山西太原 030000）

本工程预应力结构采用门式满堂架、上下顶丝调节高度，方钢龙骨及木模板支撑体系，合理划分施工区，严格控制施工程序及各工种协调管理，并顺利的完成了后张法预应力的施工。与传统的钢筋混凝土结构施工相比速度快，模板体系操作简单，钢筋使用量少，增大使用净空间，适用于大空间和高承载力要求的建筑等优势，通过实践和总结，整理编制本工法，对今后类似工程有一定借鉴作用。

1 工程实例

马来西亚南港湾阁公寓项目，建设地点位于马来西亚新山市PuteriHarbour。预应力楼板面积共计64，700m2，主要用于停车场、消防通道及货物装卸等部位，标准柱间距为8.4m，最大预应力板跨距为11.075m。该工程采用的后张预应力施工方法，由于施工方案先进合理，过程控制严格，施工速度快、材料用量节约、成本可控，质量和经济效益均符合预期。

2 工法优势

1）利用预应力后张法施工，不存在大截面混凝土梁模板加固及支撑体系的难度，预应力混凝土板直接与混凝土柱连接，建筑承重体系简单，直接由板传递给柱；2）不存在大空间、高承载力下的需要采用大截面、高密度配筋的梁、板。不存在施工时因钢筋过密导致的不易钢筋安装，不存在因钢筋过密混凝土不易浇筑、振捣困难，过振产生涨模、少振产生狗洞等质量问题；3）节约用钢量，在增加结构跨度的同时减轻自重，提高混凝土受弯、抗裂强度；4）于混凝土构件上进行预应力筋的张拉作业，张拉条件简单，无需固定的台座设备，从适用性的角度来看，后张法几乎在大型预应力混凝土构件现浇工程中均具有可行性；5）锚具稳固在构件上，为张拉的顺利进行提供重要支持，同时锚具作为构件的一部分，可作为混凝土构件预应力传递的重要装置，锚具的应用价值得到有效的发挥；6）综合一体化的多功能建筑，特别是马来西亚比较流行的裙楼为人流量集中的大型购物中心及停车场，塔楼和裙楼利用转换层衔接来承载塔楼何在的高层建筑中发挥了极高的优势；7）可以与钢筋安装、水电预埋等工序穿插施工，不影响施工进度。

3 工艺原理

现浇后张法预应力楼板施工原理为：落实模板钢筋工程的各项工作后，配套预应力安装系统，浇筑混凝土，待混凝土的实测强度达到特定要求后安排预应力筋的张拉，布设的锚具可作为预应力的传递装置，使混凝土产生预压应力。普通钢筋需要增加一定的拉力后，当钢筋变形超过屈服强度后才会更好发挥其性能，但是钢筋混凝土在发生较小的形变后就会发生破环，所以混凝土中的钢筋只能发挥钢筋初始段或屈服强度之前的性能，所以施工成品构件或建筑物不能完全发挥其钢筋的作用。而此工法是预先对混凝土施加一定的阻止变形的应力，且预应力筋的应力变形基本处于线性，能更好、更大发挥承载力性能[1]。

4 施工工艺及操作流程

1）底板模板及侧模板安装。马来西亚当地模板体系有铝模板及木模板，其中木模板体系统一采用门式脚手架，上下配顶托、底托调节高度；龙骨采用50mm*50mm的次龙骨及50mm*100mm的主龙骨；模板用钢钉固定与龙骨上。

2）预应力套管的标记。以图纸要求为准，在模板的对应位置标记每组钢绞线管道的布设位置，后续根据标记的位置准确进行铺设、楼板剔凿、打眼等相关操作，确保施工点位均可避开预应力钢绞线，实现对钢绞线的有效防护。

3）非预应力筋的绑扎及套管铺设。在上下钢筋网片间布设套管，由锯工割断预应力波纹管搭接结合部位，确认切口齐平后用胶带做封闭处理，避免混凝土浇筑期间材料经由接缝部位渗入。

4）预应力钢绞线穿束。配套可转动的卷盘，根据穿束要求从中取线，达到长度要求后用手动切割机切断。钢绞线采取双向布置的方式，顺混凝土浇筑方向进行，按照先长向筋、后短向筋的流程依次布置。由于预应力筋在板中采取双向曲线形式的布置方式，可能与水电管线存在位置交叉现象，为此需主动与水电专业工作人员商讨，制定并落实协调措施。通常，对水电管线的走向做适度的调整，既不压低预应力筋也不使预应力筋被迫抬高。由于工程需要而确实存在预应力筋与水电管线交叉的情况时，向着有利于结构的方向降低或增加预应力筋的矢高。

5）约束端扩大头的加工。利用专用机械操作，经过挤压扩大处理后加工出满足质量要求的钢绞线约束端。

6）锚固端和约束端的安装。于锚固端和约束端绑扎抗爆钢筋梁，用聚苯乙烯块对锚固件的凹槽做填充处理，填充后突出量控制在10mm，施工缝与聚苯乙烯做平，以便混凝土充满锚固件，增强防护效果，防止张拉期间的爆板问题。向约束端横向穿入T10钢筋，增强锚固力，以便张拉的顺利进行。

7）马凳的布设与稳固。取多种高度布设预应力筋马凳，用绑丝稳固在下层钢筋上，维持马凳位置的准确性和装置自身的稳定性，具体如图1所示。通过马凳的设置，有助于钢绞线形成合乎要求的形状。

图1 马凳形状

8）灌浆预留管（孔）的设置。以机械打孔的方式在预应力套管上打孔，向孔中插入黑色注浆导管，配套白色塑料保护垫，采取绑扎的固定方法。灌浆预留管（孔）的施工必须在混凝土浇筑前完成，最大布设间距取35m，每根钢绞束至少两端各一个。

9）混凝土浇筑。根据现场浇筑要求拌和混凝土，随拌随用。为保证浇筑质量，施工人员需着重考虑如下三点：①混凝土浇筑时加强防护，禁止移动钢绞线的马凳，布料机不得压在钢绞线管道上；②根据混凝土浇筑进度适时振捣，提高混凝土的密实性。振捣作业人员严格控制振捣设备的位置，不可碰触钢绞束导管，否则在振捣作用力的影响下易导致局部受损；③锚固端周边的振捣难度大，该部位的混凝土易松散，因此加强对锚固端周边的充分振捣，确保经过振捣后的混凝土无蜂窝、漏筋等问题；④预留足够的张拉试块，用于测试混凝土的3d强度。

10）张拉。以工程施工采用的C35混凝土为例，在实测强度达到24.5MPa后安排张拉。本预应力楼板为一端张拉，即一端在浇筑混凝土时浇筑于混凝土中（约束端），另一端为锚固端（用于张拉后固定）。支撑板的脚手架直到张拉完成（如图2所示），并且得到工程师允许之后才能拆除。按照“先板、后梁”的顺序依次张拉。

图2 张拉完成

夹具的安装：以人工作业的方式将钢绞线推送至锚具孔内，用锤子适度敲击，保证推送到位。张拉时，为各钢绞束施加公称压力，增加松弛度。联合应用PVC管、卷尺、喷漆的方法测量钢绞线束的张拉长度，即向钢绞线上套PVC管，顶住锚具后用油漆设置标记，分别用卷尺测量张拉前后钢绞线至标记部位的距离。

①圆形导管中钢绞束的张拉（预应力后张法梁）。首次端部张拉：在千斤顶安装完成之后，即可用千斤顶进行加压。首先施加1000psi的公称顶升压力，通过力的作用促进钢绞线的拉伸。当拉力达到1000psi时，用钢尺和卷尺测量和记录千斤顶活塞长度（L1）。以喷涂的方法在钢绞线的背部临时锚固块的位置设置标记，测定锚固导管表面至喷涂标记的距离。将拉力提高到2000psi后记录千斤顶活塞的长度。尤其注意保证不超过千斤顶的允许顶升范围。如果钢绞线的张拉长度超过了千斤顶的顶升允许值，需要将拉伸停在预先定好的中间拉力值，将千斤顶的活塞回归原位之后再进行下一步张拉。记录所有停驻的中间拉力值以及与千斤顶活塞长度相关的数据。按照上述步骤每次增加1000psi直至达到要求的张拉力。记录千斤顶活塞的最终长度（L2）。缓慢地减少千斤顶的拉力到1000psi并且再次记录千斤顶活塞的长度（L3）。移除千斤顶后，继续测量锚固导管表面至钢绞线喷涂标记的距离，根据实测数据进行计算，求取平均距离。二次端部张拉：标记所有要张拉的钢绞束，在安装千斤顶之前预先喷涂标记处已经拉伸出来的钢绞线的长度。千斤顶安装完成后，将顶升压力调至1000psi并且记录千斤顶活塞的长度。将千斤顶顶升压力提高至2000psi并且记录千斤顶活塞长度。每次增减1000psi的顶升压力重复上述步骤直至达到要求的顶升压力（Preq.）记录最终千斤顶活塞长度（L5）。缓慢地将千斤顶顶升压力减至1000psi并且再次记录千斤顶活塞长度（L6）。移除千斤顶后，测量锚固导管表面至钢绞线喷涂标记的距离；②平导管单钢绞线张拉（后张法预应力板）。端部的首次张拉：对钢绞线施加1000psi的初始拉力，借助力的作用促进钢绞线达到绷紧的状态；确定钢绞线的锚固位置，以喷涂的方法在该处设置清晰的标记；持续张拉直至达到设计要求的张拉力，测量伸出钢绞线从喷涂标记至锚固表面的距离，记为L1。端部的二次张拉：作业思路与首次张拉基本保持一致，于二次端部张拉锚固表面设置标记，张拉至设计要求后，测量伸出钢绞线从标记至锚固表面的距离，记为L2。

11）灌浆。①张拉端的封堵。张拉完成且通过质量检验后，确定外露钢绞线的多余部分，做切割处理，留出的长度约为20mm。用水泥砂浆封堵张拉端头，营造封闭的空间，为预应力管道灌浆作业创设良好的条件。封堵砂浆以50kg水泥配100L水的方法配制而成，充分搅拌，保证浆液的均匀性。后浇带中的张拉端（板），至少在最后一次张拉完成后7d或更长时间后才可以浇筑，以防止混凝土变形，产生裂缝。后浇带可用同强度等级的混凝土浇筑或设计要求采用其它混凝土。锚固端的砼浇灌作业时间根据现场施工条件灵活安排在预应力钢绞线结束灌浆作业之前或之后，为保证灌浆的严密性，灌浆通常用高密度水泥砂浆予以填充；②砂浆拌和。22L的水与50kg的袋装混合普通硅酸盐水泥再与一份PSC“AlexPE”砂浆混合剂（227g）拌合。

5 质量重点控制

1）锚具处扎水（施工缝）要安装牢固，防止跑模导致混凝土覆盖锚具和钢绞线，如剔凿整改会损坏锚具；2）扎水周围混凝土振捣要密实，防止松散混凝土强度不满足要求导致张拉时容易爆板，同样需要剔凿，重新灌注SIKA；3）施工中重点检查扎水的安装，适时对锚具部位的混凝土做加强振捣处理，避免由于振捣不密实而产生孔洞[2]。

6 常见的质量缺陷和修补措施

1）张拉时爆板。张拉过程中，由于锚具处混凝土不密实，张拉时混凝土板爆裂。检查时，要注意检查锚具板四周尤其是底部混凝土是否密实，否则，模板拆除后，易往下部爆板；2）防治措施：①浇筑混凝土时要注意将锚具处混凝土振捣密实；②张拉前检查出蜂窝、孔洞的，如不能灌入SIKA封堵，则需要剔凿干净后，再用SIKA灌实。已产生的质量缺陷，剔除坚硬混凝土后，重新安装锚具板，用SIKA（非收缩水泥）浇灌密实；3）锚具板破裂由于锚具板质量不合格或安装锚具不平使得张拉力不均匀，导致锚具板破裂；4）防治措施：购买合格质量的产品；安装锚具要平整。已破裂的锚具拆除更换新锚具板[3]。

7 效益分析

1）普通楼板在梁柱接头处，不同方向梁底标高不同，特别是圆柱与梁之间的圆弧难以拼圆，支模固定困难，易跑模，混凝土观感较差。采用预应力楼板后，梁柱接头采用无梁楼板，一次成活，容易控制；2）相较于普通钢筋混凝土结构，在不影响施工质量的前提下，钢筋用量有所减少，且提高结构的抗裂性能；只需要增加少量的钢绞线、波纹管及其它配件；钢筋费用降低约35.5万元；3）工程施工对模板的需求量较少，模板损耗可控，模板利用率较高，且预应力平板结构取消了梁，因此无需配套过多的模板，模板费用降低约4.5万元；4）预应力增加楼板承载力，减少了混凝土厚度，混凝土费用降低94.6万元；5）预应力板结构取消框架梁和次梁，降低工程量，施工效率提高；楼板钢筋量减少，在钢筋安装方面耗费的时间缩短；若协调得当，预应力施工能够与钢筋模板安装流水作业，各项管理费用降低约10.2万元。