预应力混凝土施工技术在地下一层大面积复杂混凝土梁施工中的应用

顾晓晴

（南京审计大学金审学院，江苏 南京 210000）

0 引言

高层混凝土结构建筑跨度大，且需要承受重荷载，须严格控制施工质量，确保主体结构安全。预应力混凝土构件具有可提高结构的耐久性、抗剪能力、抗疲劳性能等优点。预应力混凝土施工技术不仅能够避免荷载作用所产生的结构裂缝，还能显著提升建筑整体结构的稳定性[1]。本文结合某高层建筑工程项目地下一层大面积复杂混凝土梁施工，对预应力混凝土施工技术的应用进行分析。

1 工程概况

某科研教学楼为L型平面布局，主体结构采用框架-核心筒结构，包括地上18 层和地下3 层，建筑总面积为103560m2，其中地下3层总面积25147m2，地下一层布置大面积预应力混凝土梁（尺寸700mm×1300mm），梁区面积1023m2，长度16.8m，设计混凝土强度等级C40。采用有粘结预应力钢筋，布置2个孔道，每个孔道布置镀锌波纹管，波纹管内径70mm，壁厚0.3mm，每孔分布7根预应力钢绞线（直径15.2mm），如图1所示。

图1 大面积复杂预应力混凝土梁BIM图

2 施工重点和难点

2.1 荷载大且分布较集中

地下一层预应力混凝土梁主要负责承载地上市政道路和绿化用地，其中预应力混凝土梁到市政地面完成面分布回填土（450mm）和路面（550mm），土体和车辆荷载均比较大。同时，绿化用地形式为下凹式，分布1.5～2.0m左右的覆土，荷载比较集中。

2.2 振捣难且不易振捣密实

预应力混凝土梁尺寸规格为700mm×1300mm，高宽比达到2.0，上部和下部受力主筋采用32规格三级钢，其中上部布置1排共7根，下部布置3排共25根，且在梁体内布设两排孔道。因非自密实混凝土物理性能中流动性比较差，且需要在钢筋下部位置布置一整排振捣棒，振捣时混凝土不易密实。此外，振捣棒需要深入到预应力混凝土梁的底部，容易对镀锌波纹管以及预应力孔道造成损坏，从而降低混凝土施工预应力张拉总体施工质量。

2.3 模板大且安装难度增大

案例工程对预应力混凝土梁的要求是内部坚硬、外表美观，由于混凝土梁布置区域为超限梁，需要大面积超限模板作为有效支撑，对模板部分施工的要求比较高。因此在进行混凝土梁浇筑时，需要合理控制好浇筑时间，并且对模板安装进行质量控制，以保证预应力混凝土梁施工安全。

3 预应力混凝土施工技术

3.1 工艺流程

地下一层大面积复杂混凝土梁施工工艺流程如图2所示。

图5 振捣引导器布置

3.2 采用BIM技术对钢筋三维排布加以优化

将原CAD图纸作为依据，采用revit软件构建钢筋空间BIM三维模型，并对预应力混凝土梁柱节点进行重点控制，将钢筋深入到支座相应节点位置，根据振捣引导器情况，确定钢筋锚固方法，并对钢筋搭接方式进行确定，确保波纹管所处位置合理。采用BIM技术对钢筋三维排布加以优化，可明确钢筋所处位置以及空间关系，同时可直接导出钢筋明细，方便进行钢筋精细化预制加工，使钢筋预制加工与钢筋空间位置设计实现深度融合，减少误差[2]。

3.3 底模板、钢筋定位安装

由于对预应力混凝土梁需要采用大面积超限梁模板，为减少模板定位与安装的误差，同样利用梁BIM模型，对设计图纸坐标是否准确进行检验，同时校验高程，获得更加准确的预应力混凝土梁立体坐标，并对关键点位坐标进行精确定位，如梁中心线点位、框架柱点位等。除此之外，完善现场施工测量作业，加强放线控制，确保底模板定位的精确性，为超限梁模板定位与安装提供便利条件[3]。

3.4 振捣引导器预制加工

根据预应力混凝土梁的施工要点，对地下一层混凝土梁的总体特点进行分析，结合施工实际需要，决定采用垂直振捣引导器，以确保振捣棒能够准确插入到梁构件最底端位置，提高底部混凝土浇筑施工效率与质量。因此，结合梁规格，采用三维可视化技术，对引导器规格进行确定，并分析其与振捣棒的匹配关系，最后采用预制方法对振捣引导器进行加工[4]。根据施工需要，每根引导器由外围钢圈和竖向钢丝组成，外围钢圈为直径100mm钢丝，竖向钢丝数量共计6根，两者之间的连接通过电焊方式来完成。振捣引导器预制加工清单见表1所示。

3.5 钢筋定位与安装

结合钢筋受力计算结果，调整预应力混凝土梁中间下部3根和上部3根受力主筋距离，根据设计规范要求，净距100mm，确保预制的振捣引导器能够顺利被放入到预应力混凝土梁体内，防止因钢筋穿插而破坏振捣引导器。引导器中间每隔100mm按照“之”形布置，如图3所示。

分两个阶段对振捣引导器进行安装，分别为临时固定和完全固定，临时固定是在受力主筋完成固定后开始，根据三维图，所有受力主筋固定后，于主筋上临时固定振捣引导器，临时固定采用扎丝。完全固定是在箍筋安装后进行，在将箍筋安装在受力主筋的过程中，根据三维模型准确绑扎振捣器，然后安装侧面抗扭转钢筋，确保引导器能够与钢筋进行交叉作业[5]。

3.6 波纹管安装

在安装波纹管时，结合设计规范，对其所处位置进行检查，确保安装准确。在高度方向上，应与定位架立筋之间进行牢固绑扎。观察波纹管线性是否流畅，确保其与混凝土梁保持顺直。在此基础上，保证波纹管无损坏或弯折情况，如发现波纹管损坏，及时更换。在钢绞线穿入过程中，从锚固段开始，向张拉端进行穿入，同时根据波纹管位置对钢绞线进行调整，避免预应力张拉钢筋出现扭绞[6]。为避免波纹管安装时出现引导器与箍筋冲突，先准确安装箍筋，并对引导器进行由上至下顺直调整。为波纹管预留排气与排水孔，确保波纹管与排水排气孔口导出管的连接位置密实缠绕，且导出管要比预应力混凝土梁顶面高，高出距离控制在300mm，排气孔与灌浆孔均要采取措施进行临时保护。

3.7 侧模板安装与支护

在安装混凝土梁两侧模板前，需结合设计图纸，对预应力孔道进行检查，验收曲线矢高，符合设计要求方可进行侧模板安装。两侧模板的正确安装不仅能够保证梁支柱标高的准确，同时能够使模板位置始终处于正常位置。为此，对支柱标高进行调整后，可进行梁侧模板安装，安装模板时，为保证梁侧模板自身的稳定性和平整度，采取张拉进行拉平处理。在此过程中，为保证安装到位，及时检查梁柱设计标高，并与施工现场情况进行对比，发现问题及时予以调整。模板支设质量直接关系到预应力混凝土梁施工质量，组织相关人员监督模板支设作业，支设前及时清理施工现场木屑、废料，避免对支护作业产生不良影响[7]。此外，为控制混凝土结构裂缝，完善模板加固处理，且每完成一道工序，进行质量检查，反复测量两侧模板标高、垂直度，一旦发现偏差，及时予以调整。

3.8 预应力混凝土梁浇筑

预应力混凝土梁所在位置为超限梁，应严格按照施工规范，制定超限高大模板专项加固和浇筑方案，完成加固并进行验收，无质量问题后进行混凝土浇筑。借助BIM 技术，对混凝土浇筑施工顺序进行动态模拟。在浇筑模板前，及时清理表面，适量洒水，保持湿润，但应注意避免发生积水现象。承压板和锚板附近的混凝土，设置专人进行跟踪检查，并且加强振捣，防止发生漏振现象，也预防孔洞、蜂窝等质量通病。对于预应力混凝土梁与框架梁之间的相交位置，要注重分析钢筋及波纹管分布情况，根据振捣引导器位置确定浇筑顺序，使超限梁均匀受力。对张拉端进行标识，并采取措施进行保护，以免结构遭到破坏。混凝土浇筑时，为保证大面积预应力混凝土梁浇筑的连贯性，防止发生混凝土离析，对振捣力度进行严格控制，使振捣密实性得到强化，并且加强张拉端垫板后混凝土的振捣，以免在预应力张拉时端部发生开裂[8]。大面积混凝土浇筑作业后，为确保模板能够顺利拆除，涂抹适量脱模剂，确定混凝土强度符合设计标准（C40）后，于合适时间拆除模板。为避免张拉前混凝土梁结构出现收缩性裂缝，采用薄膜对梁进行养护。

3.9 预应力筋张拉与锚固

在预应力混凝土梁浇筑成型后，对混凝土材料强度进行检查，符合设计规范后，将预应力筋插入到通道内部，结合计算值，确定预应力筋张拉力，并合理选择张拉作业技术。在进行张拉时，配合使用高压油泵和千斤顶，并确保辅助设备性能。计算张拉参数后，严格按照施工要求，采用分级方法进行预应力张拉、锁定与锚固，设计张拉完成7～10d后，根据梁施工现场情况进行补偿张拉后锚固。

4 结束语

本文分析了高层建筑地下一层大面积预应力混凝土梁施工过程，实践证明，加强预应力混凝土施工技术的应用，可显著提高复杂混凝土梁施工水平。案例工程施工难度大，为避免混凝土梁底部受到波纹管和钢筋的影响，通过使用预制加工的振捣引导器解决了梁底材料密集排布问题，为降低高层建筑地下大跨度结构梁裂缝问题提供了技术保障。