大跨度后张拉缓粘结预应力结构施工质量控制

2024-03-09李昶LIChang勾林GOULin李涵琦LIHanqi

价值工程 2024年5期

关键词：夹片锚具钢绞线

李昶 LI Chang；勾林 GOU Lin；李涵琦 LI Han-qi

（中国建筑第四工程局有限公司，广州 510630）

0 引言

近年来缓粘结预应力在航站楼、铁路站房、大型场馆等大跨混凝土结构中应用越来越普遍，如何在工程应用中控制预应力施工质量，是一个重要的课题。文章以长武县育才中学项目综合楼为例，讲述了缓粘结预应力施工的全过程应注意的事项及如何进行质量控制。

1 项目概况及施工工艺

1.1 项目概况及预应力材料

长武县育才中学建设项目，总建筑面积20759m2，主要建设内容包括教学楼，综合楼，宿舍楼等。其中，综合楼建筑面积4200m2，建筑高度23.15m，为地上三层建筑。其首层为食堂和厨房，二层为报告厅，三层为风雨操场；因使用功能要求，二、三层设计为大跨度预应力结构，最大跨度22.5m，共有预应力梁18 道，其中三层11 道，屋面层7 道，预应力梁采用后张缓粘结预应力技术。

本项目预应力筋采用缓粘结预应力钢绞线（RPSR-180-540-15.2-1860JGJ/T369-2012），为直径15.2mm 的高强度低松弛钢绞线，fptk＝1860MPa。弹性模量Ep＝195GPa。缓凝粘合剂的标准张拉适用期为180d，标准固化时间为540d。

缓粘结预应力筋是由钢绞线、外涂缓粘结剂和外包PE 组成。外包PE 表面须有凸凹不平的压痕，该规格缓粘结预应力筋肋高T 和肋槽深不得低于1.2mm。肋中缓凝粘合剂充盈，本项目用15.2mm 缓粘结预应力筋重量为1.35kg/m。

钢绞线材料进场时要送检，根据试验结果，确定钢绞线的实测弹性模量，再对计算的理论伸长值进行校核。

1.2 工艺流程

缓结预应力施工主要工艺流程如图1 所示。

图1 缓粘结预应力施工工艺流程图

2 后张缓粘结预应力混凝土框架梁施工

2.1 绑扎梁钢筋及支架定位

①框架梁钢筋绑扎时应避让两端锚垫板及预应力筋，必要时对框梁钢筋作适当调整，以保证预应力筋布设束型；在实际施工中，当张拉端垫板与框架梁的负弯矩筋交接处，在满足锚固长度要求的同时可将梁端的负弯矩筋向内缩进200mm 向下弯或侧弯，以留出锚具及埋件位置。

②钢筋工优先绑扎预应力梁的普通钢筋。

③每道预应力梁普通钢筋（主筋及箍筋）绑扎完成后，应留出时间和作业面，让预应力施工队伍焊接定位支架，铺设预应力筋。预应力筋按设计要求固定完毕，经验收合格后，方可进行梁内构造筋及拉结筋绑扎。

④定位支架的距离、位置应满足预应力束形设计要求，并且考虑到缓粘结预应力筋的直径，束形图中的预应力竖向位置是缓粘结预应力筋的中心线位置。支架钢筋不宜小于φ10mm，布置间距不大于1m，竖向位置误差控制在±10mm 以内。

⑤钢筋焊接作业时严禁将焊机地线接在预应力筋上。进行电焊作业时，需对预应力筋采取可靠保护措施，防止焊渣损伤预应力筋PE 套，其他工种作业时应也应注意预应力筋成品保护。

⑥预埋件应在预应力筋铺设之后再安装，但不得损害已铺设好的预应力筋。

⑦钢筋绑扎完毕后，要做好隐蔽验收工作。

2.2 预应力筋下料

预应力筋下料场地应平整、干净，在加工场或者工厂进行，下料长度按设计或者深化图纸，结合预应力筋锚固形式及张拉设备要求的操作长度准确测量其长度，并编号，避免混用。

缓粘结预应力筋在制作和组装时，不得到采用焊接或电气切割。下料时用切割机逐根切割。在对其它部件进行气割或焊接时，应避免焊接火花和接地电流对缓粘结钢绞线的影响。预应力筋下料长度按照如下公式计算：

预应力筋的下料长度=张拉长度＋曲线长度

其中张拉长度不低于1.0m，曲线长度可按水平直线长度×曲线系数计算。

2.3 挤压锚制作

本项目缓粘结预应力筋张拉端采用夹片锚，固定端采用挤压锚。锚具中锚环、螺旋钢筋等必须配套使用，以保证张拉端及固定端的混凝土局部承压强度。可用GYJ50-150型挤压机制作固定端挤压锚。制作挤压锚时，钢绞线端部要套上挤压簧，然后将钢绞线塞入挤压模内，再将挤压套从挤压机操作空间中套在钢绞线上，开动油泵，将挤压锚制作成型，挤压锚可采用工厂加工。

2.4 预应力筋的布设

在预应力筋铺设前，及时检查其规格、尺寸和数量，逐根检查并确定其端部组装配件可靠无误后，方可使用，护套轻微破损处，可采用外包防水聚乙烯胶带的方式进行处理，每圈胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2。缠绕层数不应少于2 层，缠绕长度超过破损长30mm，护套严重破损的缓粘结钢绞线不得使用。

钢绞线在穿越两端框柱时，框柱钢筋密，影响安装锚垫板、锚具等，需提前对梁端钢绞线布设进行深化（加腋），深化图经设计单位确认后实施。

预应力钢绞线安装前，要进行预应力筋束型矢高的放样及支架的焊接固定：对于预应力筋束型矢高的控制，应先在框梁箍筋上放线，然后用直径A10 及以上的钢筋作为支撑架与梁的箍筋牢固固定在一起（点焊或绑扎），以保证预应力筋的束型曲线（C4 曲线），支架筋的间距不大于1m。支架筋安装完成后，即可进行预应力筋铺设，并采用铁丝绑扎牢，见图2。

图2 缓粘结预应力筋布置图

梁中预应力筋的矢高偏差见表1。

表1 预应力结构束形允许偏差表

2.5 预应力筋张拉端、固定端的安装

缓粘结预应力筋铺设完成后进行张拉端和固定端锚具的安装固定，预应力筋张拉端的承压板固定在端部模板上，可利用短钢筋与四周钢筋点焊固定，且应保证张拉作用线垂直于承压板，张拉端内侧预应力筋应有一定长度的平直段。本项目张拉端采用凹入式作法，采用预留槽形式（可采用成品凹型模具或泡沫块预留）。

固定端在梁端部的柱中时，锚固端应超过柱子中心线。张拉端和固定端的螺旋筋和承压板可采用直径不小于12 的钢筋与框梁钢筋焊接固定，布置空间不足时可适当调整框梁钢筋，见图3。

图3 张拉端组装图

在螺旋筋和承压板固定后，可采用凹型模具预留张拉槽，保证梁面预留出100mm 的作业空间。张拉端处框梁钢筋或柱子主筋可预先调整位置，使钢筋的净间距满足承压板的安装和张拉端锚具安装要求，以保证张拉所需的作业面。

在整体预应力筋的布设及张拉端、固定端固定过程中，如有施焊作业，应对预应力筋应进行成品保护，防止焊渣损坏预应力筋表面PE 层。其他工种作业应注意预应力筋的成品防护，以免造成质量隐患。

2.6 混凝土浇筑和养护

①预应力筋安装完成后进行隐蔽验收，砼浇筑前再次检查垫板、承压板、螺旋筋等位置是否准确，如发生移动，要调整后方可进行混凝土的浇筑。②在混凝土振捣过程中，振动棒严禁接触预应力筋；必要时提前与设计、商混站沟通，优化混凝土配比，保证振捣密实。③在浇筑过程中除制作常规的混凝土试块外，还应制作两组试块，与浇筑混凝土结构同条件护，为预应力筋的张拉提供砼强度依据。④混凝土浇筑后，及时养护，保证砼强度，避免构件出现裂缝等现象。

2.7 张拉预应力筋

预应力张拉是通过张拉设备将力作用于预应力钢绞线上，然后通过锚固将力作用于框架梁上，从而在结构中建立起预应力；故预应力筋张拉是整个预应力施工的关键，施工时必须严格控制，确保工程质量。

2.7.1 张拉准备工作

①预应力构件混凝土达到设计强度的80%后，拆除梁侧面模板及梁面凹型模具，清理张拉槽和预应力筋，安装锚具。②预应力筋主要用于承受梁上的活荷载，张拉前可拆除除预应力梁以外的底模。③将锚具锥孔穿过钢绞线，贴在垫板上，然后安装夹片，并敲紧。④千斤顶周边设置警戒线，防止非作业人员进入现场。施工时安排专职安全人，做好警戒和劝导工作，防止张拉作业中出现安全事故。⑤预应力筋张拉前，以书面形式上报监理单位，内容包括：千斤顶标定报告、预应力筋的应力控制、预应力筋理论伸长值、预应力结构砼强度报告、隐蔽验收的检验批、现场准备情况等。⑥各种设备应提前检查、保养，并进行试运行。⑦预应力筋张拉时，配备一个专用的三级配电箱。

2.7.2 张拉顺序

依据图纸设计要求，本项目的预应力梁均采用一端张拉。在预应力张拉过程中，应根据预应力梁在所在楼层的分布特点，分批次对称均匀张拉，先张拉次梁，后张拉主梁。

2.7.3 张拉操作程序

①张拉流程。

0→初应力（10%控制应力、读数量测伸长值L1）→20%控制应力（读数量测伸长值L2）→100%控制应力（读数量测伸长值L3）→持荷2 分钟→预应力筋锚固。

②张拉操作要点。

1）操作顺序：工作锚安装→工作夹片安装→千斤顶安装→操作设备施加应力→持荷→预应力筋锚固。2）锚具安装时，锚板应对正，夹片应打紧（不得过重，以免敲坏夹片）。3）安装张拉设备时，张拉力的作用线应与预应力筋末端的切线重合。4）张拉时，应先从零加载至初应力，然后分级加载至最终设计应力。5）预应力钢绞线在张拉过程中，各阶段应力要控制准确；油表读数接近要求的读数时，缓慢控制油泵进油速度，使指针定位准确并记录好油表读数，回油要平稳。

2.7.4 伸长值的实测和校核

张拉时，实测伸长值△L 按下式计算：

式中：L1——10%σcon对应的伸长值；

L2——20%σcon对应的伸长值；

L3——100%σcon对应的伸长值。

本项目初应力为张拉控制应力的10%。张拉时，校核张拉伸长值，可以反映预应力筋是否存在异常。张拉时实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在±6%范围之内，超出时应立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。

本项目采用一端张拉，张拉时做好记录。

2.8 张拉操作要求

①布设预应力筋时，张拉端必须预留千斤顶工作长度，一般每一张拉端不少于1m。②张拉时油泵启动供油正常后，开始加压，当压力达到3MPa 时，停止加压。调整千斤顶的位置，确保千斤顶、锚具和预应力筋三者中心在一条轴线上。当千斤顶行程不满足所需伸长值时，可暂停张拉，做好临时锚固后倒回千斤顶油缸，进行二次张拉。张拉时需要控制给油速度，不宜过快。③张拉时，张拉力按标定的数量进行，用伸长值进行校核，实测伸长值不应超过理论伸长值的±6%。④张拉前要认真清理张拉预留槽，夹片、锚板和钢绞线表面不能夹带杂物；锚板、夹片和钢绞线表面不能锈蚀。⑤操作张拉设备和量测伸长值的人员，应处在千斤顶的侧面操作，严格执行操作规程，张拉作业过程中，作业人员不得站在预应力筋的后方，也不得随意穿行，不得擅自离开岗位。⑥张拉作业平台应牢固，底部铺设模板，周边应有安全防护。

2.9 封锚

①预应力筋锚固后，切除端头多余的钢绞线，切割后露出锚具夹片外不小于30mm，一般也不大于100mm，封锚前应将周围混凝土界面凿毛并清理干净，见图4。②锚具等部位涂环氧类粘结剂，以加强新老材料的粘结，防止收缩裂缝。③按设计图纸要求绑扎钢筋网片，安装张拉端封锚模板。④封锚模板安装完毕后，立即进行混凝土浇筑，采用构件同等级且不小于C30 微膨胀细石混凝土（也可采用低收缩砂浆等）浇筑并振捣密实，施工过程中不得直接振捣锚具。