预应力混凝土结构在建筑楼盖中的施工方法

王镜博，祁世鸿，陈刚义，郑建国，刘宪伟

（中建城市建设发展有限公司，北京100080）

1 引言

预应力技术属于现代建筑工程中的典型技术， 随着技术理论的深化和实践经验的积累，预应力技术不断进步，大大地提高了建筑工程的质量。 预应力混凝土结构施工具有专业性、全面性等特点，深入研究预应力结构施工技术具有必要性，可发挥预应力技术的优势，提高建筑施工质量。

2 预应力混凝土结构的基本概念与主要特点

2.1 基本概念

在混凝土结构尚未受到外力作用时便施压， 使结构处于预应力状态，减弱或抵消因外界荷载引起的拉应力，此结构则为预应力混凝土结构。 结构的低抗拉性可通过自身的高抗压性得到缓解， 使受拉区的混凝土结构保持稳定， 延缓结构开裂。 预应力技术是预应力混凝土结构施工中的核心技术，预压应力通过张拉钢筋的方式产生。

2.2 结构主要特点

1）抗压性：预应力混凝土结构受到的外力荷载在许可范围内承受一定强度的荷载时不易开裂， 并且即使处于承受荷载的状态，混凝土结构的刚度也未达到最大承受状态，得益于较大刚度的力学特性， 使预应力混凝土结构具备优良的抗压性能[1]。

2）抗裂性：对于一般混凝土结构，只能通过抗拉力抵御外力荷载拉应力， 可能因抗拉力有限而导致结构受到的拉应力较强，缺乏良好的抗裂性能。 而预应力混凝土结构的受拉区在未受到荷载作用时便产生预压应力， 预应力状态下减弱或抵消外荷载引起的拉应力，改善结构的受力条件，避免结构因受力而开裂，因此具有抗裂性优势。

3）防渗、防腐：预应力混凝土结构对环境的适应能力强，具有较强的防渗透和防腐蚀性能， 不易由于外部因素的影响而出现异常，且具有较大的跨越度，适用于不同建设要求的建筑工程。

3 工程概况

某露天体育场工程， 地下为羽毛球馆、 活动中心等功能区，地面为篮球场。 工程采用大跨度预应力空心楼盖结构，板厚900 mm，最大跨度25.2 m×42.0 m，可增加净空，提高空间利用率。 大跨度空心楼盖可能出现裂缝、变形等缺陷，影响结构功能，基于此，工程进行技术优化，采用缓黏结预应力技术施工大跨度空心楼盖结构。

4 缓黏结预应力混凝土

缓黏结预应力混凝土结合有黏结和无黏结两类预应力技术，实现技术的优势互补，其机理是：在护套与预应力钢绞线间填充缓凝材料，此填充物在预定时间内不发生凝结，类似于防腐油脂，超过预定时间后逐步凝结，预应力钢绞线由原本的自由滑动状态转变为固定状态， 使外包护套与预应力钢绞线间存在黏结力； 通过机械压制的方式将外护套制作成波纹形态的刻痕，增加护套与周边混凝土的咬合程度，两部分能够通过强烈的握裹力稳定结合至一体， 获得有黏结预应力的力学效果。 缓黏结预应力钢绞线示意图如图1 所示。

图1 缓黏结预应力钢绞线示意图

5 缓黏结预应力混凝土结构施工技术

5.1 总体方案部署

双向布置空心楼盖， 中间设1 道宽度为220 mm 的肋梁，内部设厚度为660 mm 的轻质填充块，块体上下部分均为混凝土结构，厚度按120 mm 的要求进行控制。 沿长跨、短跨方向布设缓黏结预应力钢绞线， 布设数量为各肋梁6 根 （长跨方向）、8 根（短跨方向）[2]。

5.2 材料参数

缓黏结预应力钢绞线采用强度标准值fptk=1 860 N/mm2的φ15.2 mm高强低松弛预应力钢绞线，包含钢绞线、外包PE和外涂缓黏结胶粘剂。 单束横截面积Ap=140 mm2， 弹性模量Ep=1.95×105N/mm2。 张拉阶段，胶粘剂可自由滑动，随时间的延长而逐步固化，并在1 年内完全固化。 混凝土强度等级为C40，轴心抗压强度设计值fc=19.1 N/mm2，抗拉强度标准值ftk=2.39N/mm2。此外，还采用部分HRB400 钢筋作为非预应力钢筋。

5.3 材料要求

在施工现场分类存放缓黏结预应力钢绞线，采取防暴晒、防雨淋等防护措施， 由专员加强日常管理， 避免防护材料受损、缓黏结剂流失。

张拉试用期后，缓黏结剂将逐步固结，因此，需要抓紧工期进行施工， 避免因搁置时间过长而导致缓黏结剂在尚未使用时便固结。 正常情况下，缓黏结制作到张拉的时间不宜超过3 个月。

外包护套是缓黏结预应力钢绞线的重要防护材料， 一旦受损，内部具有较强流动性的黏结剂向外流出，影响钢绞线的正常使用。 因此，在运输、现场存放、穿束、安装等环节均要加强防护。 若局部轻微受损，可用聚乙烯胶带修补，局部严重受损时，内部的黏结剂已经大量向外流出，需将此段缓黏结预应力钢绞线视为废料处理， 重新准备相应数量且达标的缓黏结预应力钢绞线[3]。

5.4 安装要点

1）提前在专业加工场进行预应力钢绞线下料，严格根据尺寸要求加工，检查各预应力钢绞线的加工质量，确认无误后编号，若单端张拉，加工时组装锚固端。根据现场施工进度将材料及时运送到场，按照施工图中的编号有序铺放，挂牌标识。

2）为预应力钢绞线设定位钢筋，以维持良好的形态。 架立筋采用φ10～φ12 mm 螺纹钢筋，每间隔1～1.5 m 布设一处，所有架立筋需位置准确、稳定可靠，方便现场安装。

3）先预铺预应力钢绞线，再铺水、电线管道，确保所有材料的位置均准确无误，在空间上不产生冲突。

4）对张拉端的承压板采取固定措施，张拉作用线与承压板呈垂直位置关系， 确保钢绞线与锚杯轴线重合且混凝土浇捣过程中无承压板偏位的情况。

5）预应力钢绞线必须顺直，穿束时进行防护，防止缠绕、受损。若穿束过程中遇到障碍物，必须先清理、再穿束。节点组装件的安装位置需准确，不产生空隙，各组件组装至一体后保持完整与稳定。

6）员工规范施工，从预应力钢绞线铺设开始的各道工序均要严格加强防护，避免因踩踏或其他原因导致钢绞线受损、变形。 若需焊接，作业点位应与预应力钢绞线保持安全距离。

5.5 张拉要点

1）预应力钢绞线张拉方式分两部分考虑：长向，两端同时张拉；短向，一端锚固，一端张拉。 按照先长向预应力钢绞线、再短向预应力钢绞线的顺序依次张拉，张拉方向均为先两端、再逐步推进至中间部位。

2）预应力张拉必须在混凝土强度达到设计要求时进行，预应力梁和预应力板底部支撑均不可在张拉前拆除。

3）根据张拉要求配置千斤顶和压力表，两类仪器形成配套关系，在使用前进行检验。 标定有效期最多为半年，实际使用时间超出半年需重新标定。

4）由于千斤顶行程有限而难以满足张拉所需伸长值时，可先临时锚固，倒回千斤顶行程再次张拉。

5）张拉遵循“双控”原则，将张拉应力作为重点控制指标，利用钢绞线伸长量进行检验，正常状态是张拉应力达标，同时钢绞线伸长量偏差在±6%以内。

6）张拉后，根据钢绞线设计尺寸要求切除多余的钢绞线，切除时加强防护，不可切除需保留的部分。 钢绞线外露长度不少于30 mm，切除端完整。

7）缓黏结预应力采用穴模式做法，必须严密封闭穴模，所有用于预应力施工的锚具均不可外露。对于因工序安排或其他原因而无法封闭张拉端的情况，需随即采取防腐、防锈措施。

6 轻质填充块施工要点

6.1 材料要求

1）根据工程图纸尺寸要求选择合适尺寸的填充块，应确保尺寸偏差不大于5 mm。 短边尺寸超过600 mm 时，中间应开设竖向通孔。

2）根据GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》对填充块氯化物和碱总量的要求进行选材， 优先挑选质量可靠且轻质化的填充块。 遇到火灾时，填充块在要求的时间内不析出有毒气体，正常使用时不产生危害人员身心健康的物质。

3）填充块应有良好的表观质量，如表面无贯通裂缝空洞，各部位具有平整性，整体密封性良好。

4）由指定厂家提供填充块时，必须出具合格证及其他可证明填充块无质量缺陷的资料[4]。

6.2 施工方法

运输和堆放填充块时均要轻拿轻放、加强防护，若填充块受损，需采取修补措施，必要时换新。

严格按照设计要求控制填充块的位置， 要求形态上具有顺直、整齐的特点，所有填充块均要保持稳定。

预埋设施无法避开填充块时，可以断开填充块，或根据预埋设施的尺寸在填充块上开设孔洞，预埋设施布设到位后，封堵断开部位及孔洞。 局部管线密集分布时，可以调整部分填充块的尺寸，经过协调后尽可能避免交错现象。

6.3 填充块抗浮施工

在肋梁的底模处开设小孔， 从模板下穿出12 号铅丝，依次绑扎板上铁、 板底水平支撑， 布设空心块以及绑扎限位筋后，拧紧铁丝，此时填充块可保持稳定，达到抗浮的效果。 加固点的数量为4 个/m2，必要时可增加每平方米的加固点。

6.4 混凝土浇筑

浇筑所用混凝土的和易性、坍落度等均要满足要求，浇筑时采取振捣措施，张拉端、锚固端周边必须得到全面的振捣，消除孔洞、蜂窝等缺陷，填充块底部需密实可靠。 施工人员准确控制振捣棒的作业位置，不可碰触预应力钢绞线、模板等材料。 空心板厚度为900 mm，分为2～3 层有序施工，浇捣时由专员加强观察，发现浮板、漏浆等问题时，随即处理。 浇捣后的2～3 d，混凝土初凝，可在不影响混凝土形态的前提下拆除端模，清理穴模。

7 结语

综上所述，建筑行业快速发展，建筑功能丰富，对楼盖施工工艺提出更高的要求。 经过本文对某建筑工程的分析后，提出预应力混凝土楼盖施工技术，明确施工流程及施工要点，有条不紊地推进施工进程， 建造的预应力混凝土楼盖结构兼具抗剪、抗裂、抗拉等性能特点，同时满足造型多样化、结构轻质化的要求，楼盖施工效果良好，工程采用的预应力混凝土楼盖施工技术对同仁有参考价值。