陈路君 潘冠耀
摘要：结合瑶溪街道朱宅城中村改造工程（二期）工程游泳池馆大跨度预应力梁施工对大跨度预应力梁施工技术进行研究。从预应力梁的制作与安装、浇筑、张拉与锚固（孔道灌浆）与封锚保护等各道工序进行研究
一、工程概况
瑶溪街道朱宅城中村改造工程（二期）工程是由温州浙南科技城建设投资集团有限公司投资建设，中国建筑第五工程局有限公司总承包施工的工程项目，本工程位于浙江省温州市龙湾区瑶溪街道朱宅村，地块北临直垟河，西至横浃河，南侧为七瓜爿河；地块东侧的瑶溪街道朱宅农房改造集聚工程一期项目已建设完成。工程总用地面积约 27504.3 平方米，总建筑面积约 125281.75 平方米，其中计容面积约 80815 ㎡，地下室两层面积约 42104 ㎡（含地下游泳池计容面积 1697㎡） ，架空层面积约 2401.26 ㎡。由1#楼（为初创型公寓，25 层）、2#3#4#5#楼（为家庭型公寓，27 层）、6#楼（为酒店式公寓，14 层）及两层地下室等组成。其中6#楼二层梁平面、游泳馆屋面层因梁跨度大采用有粘结预应力技术施工。本文将就该施工技术进行讨论。
二、材料及设备
3.1主要预应力材料的选购
(1)施工中所用材料必须有生产批号、产品质量保证书等，符合国家相关标准、规范。
(2)预应力绞线截面特征及力学性能
本工程所用预应力钢绞线截面尺寸及力学性能满足表3的要求。
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钢绞线出场时应有质量保证书，进场时，有粘结钢绞线应按现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224-2014）的规定抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。
(3) 预应力锚固体系的质量要求及外形要求
预应力锚固体系分为张拉端锚具和固定端锚具。预应力张拉端采用多孔夹片式锚固体系，由锚环、夹片、承压板、螺旋筋等组成；固定端采用挤压式锚固体系，由挤压锚、承压板、螺旋筋组成。本工程拟选用的锚固体系所有性能均达到规定要求。
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锚具进场后，除应按产品出厂证明文件核对其锚固性能类别、型号、规格及数量外，尚应按国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）及《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）要求进行检测，合格后方可使用。
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三、施工操作要点
4.1预应力筋断料
根据预应力施工图的布束方案，确定预应力梁中预应力筋的长度。
断料时需注意：
1、预应力筋断料必须在取得抽样复试检验合格报告后进行。
2、断料必须在平整、干净场地上进行，防止钢绞线在断料中受到其它物质的侵蚀。
3、不同规格的断料长度在场地中应有明确的标注，并进行分类编号挂牌。
4、钢绞线断料时采用砂轮切割机进行，不得使用气割或电焊切割。
5、制作好的钢绞线束，按规格、型号及长度进行编号、分类堆放，需装车运输的可卷成直径不小于 2 米的圆圈。
4.2固定端挤压锚制作
对一端张拉，一端固定的钢绞线需用专用挤压机制造固定端挤压锚具。挤压锚制作时，先在预应力钢绞线端部安装内外带螺纹的片式衬套和挤压套筒，开启油泵，将其强力压过挤压机模孔后，片式衬套的内外螺纹分别嵌入钢绞线和挤压套筒上，形成可靠的锚固单元。操作时，须严格控制挤压锚制作质量，挤压时油表压力 30MPa 左右，缩径模具涂减摩剂，保持润滑。
4.3预应力安装
1.预应力筋铺设
① 铺设梁底板、绑扎骨架钢筋：在绑扎完成预应力梁上下排主筋和箍筋后，就可以穿插进行预应力筋的制作。
为了满足预应力筋的设计要求，对于交叉梁普通钢筋的高度在铺放图制作时应进行复核，确定交叉梁普通钢筋的绑扎顺序。若普通钢筋与预应力钢筋发生矛盾，应以普通钢筋避让预应力钢筋为主。
② 确定孔道高度，电焊支架钢筋：施工时，首先可以在绑扎完成的箍筋上（垫块完成后），确定孔道跨中高度和反弯点高度。必须注意，设计图中的预应力钢筋曲线是以孔道中心为标注。因此在确定支架钢筋的高度时应以镀锌金属波纹管底部外径为基线。支架钢筋采用Φ10mm以上钢筋，长度与梁箍筋宽度相同，水平间距一般不大于1000mm。
③ 铺放镀锌金属波纹管：支架钢筋安装完成后，可铺放镀锌金属波纹管。镀锌金属波纹管每根长度一般为6m，套管长度300mm，在穿入镀锌金属波纹管前，应先将套管旋上镀锌金属波纹管另一端，穿入孔道后将套管倒旋与另一镀锌金属波纹管相连接。镀锌金属波纹管接头必须要牢固、严密，两段工作管要顶紧，按图5。
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2、预应力筋穿束：穿筋平台可以利用总包普通脚手架进行。穿筋采用单根穿束法。穿束前先将钢绞线端部用胶布包紧，然后从一端穿至另一端。要注意穿进困难时不能硬顶，以防镀锌金属波纹管被顶破。而应将钢绞线往复轻抽、推、转，必要时应检查镀锌金属波纹管是否通顺，否则应将其扶顺。在穿束完成后应及时对孔道进行绑扎、固定。
3、设置灌浆泌水孔：设置原则：二端张拉的预应力筋，一般以每跨大梁每一束预应力曲线高处设置一个泌水孔，水平间距不超过30m。一端张拉的预应力筋在固定端处必须设置泌水孔。
4、张拉端部锚垫板的安装：镀锌金属波纹管位置固定好并穿束完成后，可安装锚垫板及螺旋筋。端部锚垫板、螺旋筋由于处于支座钢筋较密处，安装比较困难，应保证其位置的准确。同时还必须保证垫板与孔道切线相垂直。确有施工困难时，张拉端和固定端可根据施工现场情况互换。
5.在构件的张拉端设置灌浆孔，张拉端灌浆孔设在喇叭形铸铁锚垫板上。浆体从锚垫板上灌浆孔压入，从每跨最高点泌水孔和固定端泌水孔流出。
6.当穿束在浇捣混凝土前进行时，在锚垫板安装完成后，应对垫板外工作长度内的外露钢绞线进行保护，同时应对预应力孔道和垫板上的灌浆孔进行封闭，防止其它物质对其损害。具体方法：在外露钢绞线外采用防水胶布材料进行包扎。
7.用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位，连接部位用胶带缠绕密封。
4.4混凝土浇筑
1.在浇筑混凝土前，应进行专项的预应力孔道检查。包括仔细检查预应力孔道的完好，及时修补。孔道接头处应用胶布密封好。另外预应力张拉端处应用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位。固定端应用水泥浆封堵死。
2.在浇筑混凝土时，振捣棒不得直接碰撞预应力孔道，防止破坏镀锌金属波纹管而导致浆体进入预应力孔道。
3.混凝土达到设计强度的100%后，及时拆除预应力梁张拉端的侧模板，清理张拉端喇叭口和预应力筋，安装锚具，为张拉工序作好准备。
4.有粘结预应力施工应特别注意混凝土浇筑时孔道的堵塞防治，要求先穿设预应力束在混凝土浇筑初凝前抽动预应力束以防止孔道堵塞；因此在混凝土浇筑时将指派专门的人员于现场进行看护，争取及时发现及时治理。孔道如发现有漏浆应反复抽动预应力束直至混凝土初凝。
4.5预应力张拉
（1）对混凝土强度的要求
本工程要求混凝土强度达到设计强度的100%后才能张拉。只有混凝土强度试验报告表明混凝土强度达到要求后，才能开始张拉。
（2）张拉控制力
预应力束的张拉控制，以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据。
本工程张拉控制应力取为0.75倍钢绞线的强度标准值，即1860×0.75＝1395MPa，超张拉2%。每根预应力筋的张拉控制力按下表取值。
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Ap—— 预应力筋的截面面积；
Ep—— 预应力筋的弹性模量；
LT—— 从张拉端至固定端的孔道长度（m）；
K—— 每米孔道局部偏差摩擦影响系数；
u—— 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数；
θ—— 从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角（rad）
（2） 参数取值
理论伸长值计算时，预应力筋的摩擦系数取值如下表：
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4 伸长值的实测和校核
由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，而且张拉端各个零件之间有一定的空隙，需要用一定的张拉力，才能使之收紧。预应力筋张拉伸长值的量测，是在建立初应力之后进行。实际伸长值△L应等于：
△L＝△L1＋△L2
式中： △L1——从10%初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；
△L2——初应力以下的推算伸长值，可以根据10%初应力乘以理论长度计算：10%△L理论
本工程初应力取为张拉控制应力的10％。张拉时，通过张拉伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在（-6～+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。
本工程预应力梁两端张拉总伸长值取两端伸长值之和。
5.张拉流程
（1） 一端张拉流程图
0→初应力（10％控制应力、读数量测伸长值）→100％控制应力（读数量测伸长值）→103％控制应力→卸荷
（2） 两端张拉流程图
0→初应力（10％控制应力、读数量测伸长值）→100％控制应力（读数量测伸长值）→103％控制应力→一端锚固→另一端补足张拉力后锚固→两端同时卸荷。
4.6预应力孔道灌浆
1.灌浆材料要求
（1）灌浆水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆体28天标准强度不低于30MPa。
（2）水泥浆的水灰比应控制在0.4~0.45之间，水泥浆流动度以14~22s为宜，不得掺入含氯化物等对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。
（3）水泥浆自调制至灌入孔道的延续时间不宜超过30min。
（4）气温高于35°C时，压浆应在夜间或清晨气温较低时进行。
2、灌浆工艺要求
（1）有粘结预应力梁张拉完成之后应停12小时，以观察钢绞线的锚固情况，然后再进行孔道灌浆。
（2）灌浆前，切割外伸钢绞线。钢绞线露在锚具外的长度控制在30～50mm，然后用水泥浆密封所有张拉端，以防浆体外溢，并将排气孔部位的镀锌波纹管逐个打通，为下一步操作做准备。
（3）每根镀锌波纹管注浆前须以压力空气吹干净。灌浆前，仔细检查孔道的畅通情况，每个孔道须以0.6MPa的压力空气试压，检查压力是否下降，确保清洁且没有渗漏。
（4） 为避免相互串孔冒浆，原则上孔道灌浆顺序应先灌下面孔道再灌上面孔道，对于集中一处的孔道一次灌浆完成，以免孔道漏将堵塞临近孔道。
（5）灌浆时如遇设备故障导致无法正常灌浆或停留时间超过30分钟，不能迅速修复，则应采取相关应急措施，如及时采用备用设备继续灌浆，若无备用设备，则应及时安装水管冲掉灌入水泥浆，并疏通灌浆孔和预留孔，待第二次重新灌浆。
（6）灌浆前应进行机具准备和试车。
（7）灌浆工作应缓慢均匀的进行，不得中断，并应排气通顺。
（8）灌浆孔设在张拉端垫板上，水泥浆从一端灌入，待出浆孔冒浓浆后，封闭出浆口，继续加压至0.7MPa，稳压1～2min后封闭灌浆孔。孔道较长或灌浆管较长时压力宜大些，反之可小些。
（9）灌浆进行到排气管冒出浓浆后，方可堵塞此处的排气孔。若排气管不通畅，必须停止作业并通知监理，研究处理措施。
（10）灌浆过程中制作2组70.7×70.7×70.7的立方体水泥净浆试块，一组为标准养护28天后送交实验室检验试块强度，其强度不应小于30MPa。另一组为同条件养护，作为100%强度的证明。
（11）压力灌浆完成后需进行重力补浆。灌浆两天后再检查排气孔和灌浆孔里水泥浆标高是否在结构面以上，由此检验补浆的效果。
（12）冬季灌浆宜在24小时内气温不低于5℃期间进行，低于5℃时，应采取适当的抗冻保温措施，如采用早强型普通硅酸盐水泥，掺入一定量的防冻剂；水泥浆用温水拌和；灌浆后构件保温等。夏季当室外温度高于35℃时，宜在夜间灌浆，且水泥浆灌入前的温度不超过35℃。
由于灌浆质量的好坏直接关系到预应力钢绞线与混凝土的粘结效果以及结构的耐久性，因此施工过程中必须从每一个环节上进行严格控制。
4.7张拉端封锚保护
灌浆后张拉端锚具用与结构同强度等级的补偿收缩细石混凝土封堵，为保证耐久性，外露钢绞线的保护层厚度不小于30mm，后浇的混凝土必须振捣密实。
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四、总结
本工程中应用的后张有粘结预应力施工技术是成功的，达到了设计和规范的要求。通过实践，后张有粘结预应力施工技术有较强的实用性，技术条件成熟，不仅满足了工期和质量要求，还取得了良好的经济效益。同时也注意到后张有粘结预应力施工时工序较多，工种间相互交叉频繁，施工难度较大，需要施工前做好方案及对工人的交底。