有粘结预应力技术在超长混凝土结构施工中的应用

蔡仲华

(福建省建筑科学研究院 福建福州 350025)

有粘结预应力技术在超长混凝土结构施工中的应用

蔡仲华

(福建省建筑科学研究院 福建福州 350025)

探讨了有粘结预应力技术在超长混凝土结构中的应用，并结合工程实例，详细介绍了预应力配筋、有粘结预应力施工方法以及裂缝控制措施。

有粘结;预应力;超长;混凝土结构

1 工程概述

超长混凝土结构体系指超过了混凝土结构设计规范规定的最大伸缩缝间距而未设缝的结构［1］。建筑结构设置变形缝会对其使用性和整体性等方面带来一系列不利影响，导致建筑的保温、防水等方面出现问题，且一旦发生地震，伸缩缝处易产生相互碰撞，结构更容易造成破坏。所以，目前针对超长混凝土结构的发展趋势是少设缝或者不设缝［2］。

福州市三盛中央公园某项目建筑面积约80 000m2，主体结构为混凝土框架结构，柱网主要为7．8m×5．5m;其中4根大跨度梁为预应力梁，跨度为15．0m。地下部分，一层大型地下室作为停车库以及人防基础设施，地下室长约130m，最大宽度约51m，地下室顶板厚度350mm，结构安全等级设定为一级，考虑到结构需要满足抗裂、刚度等方面要求，楼盖采用了有粘结预应力混凝土平板式无梁楼盖，如图1所示。

2 预应力配筋

施工中预应力筋使用Φs15．2高强度专用钢绞线束，测试抗拉强度标准值为1 800MPa。

地下室顶板是混凝土平板式无梁楼盖，厚度350mm，为了符合顶板的受力状态，顶板的预应力钢绞线设计为曲线形，每束3～4根。有粘结后张拉预应力结构，内部需要预埋有特制波纹管，在柱帽处需要加密布置，待预应力筋张拉完成后，向波纹管中灌浆，并充分振捣。预应力的张拉方式分为单向张拉和双向张拉两种，以梁跨度为界，小于25m的进行单向张拉，否则进行双向张拉。同时，为了保证结构的整体性，后浇带部位每隔400mm都设置有粘结预应力筋。为了满足顶板结构的受力情况，预应力筋布置通长呈抛物线型，与顶板的弯矩图相匹配，如图2所示。

图1 预应力板平面位置图

图2 预应力钢绞线曲线布置图

图3 张拉端、锚固端构造示意图

3 有粘结预应力施工

3．1 预应力筋下料

预应力筋下料时，应根据设计曲线来确定下料长度，同时也要考虑钢筋外伸预留长度、预应力筋的弹性变形、张拉设备影响以及钢材标号等各因素影响。

该工程预应力下料长度L计算按照式(1)～(2)确定:

式中:L1—预应力束绝对长度

L2—锚垫板厚

L3—夹片式工作锚具厚度取值L4—张拉端预留的外露长度

以该工程中跨度为15m的预应力梁为例，预应力束绝对长度为15m，锚垫板厚度为60mm，夹片式工作锚具厚度取 500mm，张拉端预留的外露长度为650mm，所以单端张拉下料长度L为16．21m。

但结局似乎是注定的。当“海战”结束时，挂太阳旗的航模舰艇大多只是带着斑斑点点的颜料，而挂黄龙旗的航模舰艇上已经溅满了五颜六色的彩花……

预应力筋下料长度的确定应选取在平整的场地上进行。预应力束在切断前需要拉直理顺，然后用专用切割机切断分类。预应力筋束的两端通长套上固定套筒，采用专用挤压器进行挤压处理，处理过程应涂黄油。不同类型的材料及时编号，必要时在其两端用彩笔进行标记，最后用放线盘分别盘成半径为0．75m的圆盘。

3．2 穿管工艺

有粘结后张拉预应力的施工具有两大特点:一是混凝土浇筑前需套波纹管，二是预应力筋张拉结束后需要灌浆。首先将钢铰线按波纹管内束数及长度不同分组编号，然后将每组预应力束套上对应的波纹管，波纹管一般用金属材料制成，接头处用特制的接头管连接。接头管长约250mm，用铁丝缠绕接头两端，并绑扎牢固。为了防止漏浆，可以套上塑料胶带处理。预应力束穿好管后，在预应力梁板中与普通钢筋进行绑扎。从布置预应力筋直至混凝土浇捣前应反复检查波纹管是否有破损。如果发现有破损情况，及时用塑料胶带扎紧，防止浇筑时漏浆。

3．3 预应力筋的安装

常规设计中楼板的厚度很薄，所以如何在施工中满足预应力筋矢高规范要求，就成了预应力楼板施工中的一个难点。预应力钢筋和普通钢筋交叉布置在满足矢高要求的前提下进行;板底布筋时长跨方向优先布设普通钢筋。为保证预应力主筋矢高，跨度较短的方向上普通钢筋和预应力筋定位在相同的基准面上;在满足基本保护层要求的情况下，为了达到最大预应力效应，通长采用按钢筋走向平行施工工艺，即板底上层普通钢筋与跨中下层的预应力钢绞线走向保持平行，以及板面的下层普通钢筋应与支座上层的预应力钢绞线走向保持平行。

大跨度梁在绑扎普通钢筋时，需要同时将预应力钢绞线和普通钢筋的主筋进行绑扎，应根据曲线计算准确高度，以保证预应力束满足所要求的形状。为满足钢筋间距的要求，在沿梁的方向设置足够的钢筋马凳，一般每1m设置一个。在预应力束的反弯点处设置的马凳，应与预应力束绑扎牢固。预应束的整体曲线保持流畅，在混凝土浇筑前，做好预应力束的检查调整工作，避免预应力束的位置发生移动。

3．4 灌浆管的埋设方法

有粘结预应力筋的灌浆管在预应力筋铺设完成后进行埋设，然后才能进行灌浆。灌浆孔需设置在预应力束的高点处，用胶布将金属波纹管与灌浆管绑牢，灌浆管的长度比混凝土表面通长要高出30mm左右。为了防止漏浆，用胶带将灌浆管口扎死。为了防止在浇捣混凝土过程中灌浆管因碰撞而引起断裂，浇捣前将板或梁的面筋与灌浆管绑扎牢固。

为防止在端部处漏浆、管道堵塞等现象发生，可把灌浆管一端放在波纹管端部，另一端引出混凝土，最后用水泥进行封堵。要防止波纹管端部出现空隙，柱模或墙模内绝对不能留有灌浆管引出端。

3．5 预应力筋张拉工艺

混凝土强度C35，按照规范要求，必须等到混凝土强度达到90%才可以进行预应力张拉。对张拉长度超过千斤顶行程的预应力筋，可以采用分级张拉分级锚固的方法。张拉施工程序设定为首先进行0．1σcon的预张拉，保证张拉安全;接着张拉至1.05σcon进行锚固，抵消部分张拉过程中的预应力损失。

张拉施工主要具有以下工艺:首先进行锚具安装和限位装置安装，接着进行千斤顶安装并进油张拉，然后对伸长值进行校验，最后张拉结束卸去荷载以及锚固装置，进行数据记录。预应力张拉施工过程中，质量控制是重中之重，通长为保险起见采用双控的方法，以张拉力为主要控制指标，同时校核测量张拉伸长值，作为辅助指标。在预应力张拉过程中不时地调整千斤顶的位置，并辅助采用附加锚环、变角器等设施，确保千斤顶、锚具、孔道三对中，防止孔道损失增加。

3．6 有粘结筋灌浆、防腐处理及端部封堵

灌浆作为有粘结预应力施工过程中的一项关键技术，通长需要在预应力筋张拉完成后，立刻进行灌浆。该工程中混凝土结构跨度较大，充分做好灌浆前准备工作，灌浆孔按要求疏通，孔道用清水清洗，保证各处出水畅通，满足排水、排浆要求。灌浆料通长采用不低于42．5强度等级的普通水泥，水灰比通长控制在0．45左右，水泥浆中可掺加适当的减水剂以满足灌浆料要求。灌浆配料需要通过筛网过滤，以免在灌浆时由于颗粒过大导致管道堵塞。在孔道灌浆完成后及时封闭排气孔，此时再继续加0．55MPa左右的压力，稍候再封闭灌浆孔。张拉端多余的预应力钢筋采用专用的切割机械截断，不直接使用电焊机熔断。

4 裂缝控制措施

不能够有裂缝产生。在设计过程中，应进行严格的梁板抗裂验算，采取必要的结构构造措施，同时施工过程中也需要采用合适的施工措施，结合本工程特点，可以从“放”“抗”“防”3个方面归纳有粘结预应力超长结构控制裂缝出现的对应施工措施［3］。

从“放”的角度，合理设置与处理后浇带。该工程地下室最长达到130m，最宽为51m，为了满足结构规范允许长度要求，施工时设置了3条后浇带;预应力进行张拉时，后浇带混凝土强度必须达到100%;后浇带混凝土浇筑时用强度高一级的微膨胀混凝土进行。同时，通过措施减小竖向构件对水平构件产生的约束效果，例如采用减小竖向构件的抗侧刚度，达到减弱其对梁的约束效果等方法［4］。

从“抗”的角度，混凝土在选料、配比、施工操作等方面需要建立完整的施工工艺;为例降低混凝土水化热，在混凝土中加入减水剂降低水灰比;粉煤灰的掺入量也有要求，在顶板混凝土中不得添加，在底板混凝土中不超过15%。同时为了抵抗温度变形和结构沉降导致的次应力，在效应显著的部位增设温度钢筋，如结构底部和顶部、转角和截面开洞等应力集中部位，增配附加钢筋。

从“防”的角度，为了保证混凝土质量，浇筑完成后一定要按照要求进行养护。混凝土浇筑时为了避免开裂，尽量在低温时浇筑，降低混凝土产生的水化热。混凝土浇筑完成以后，及时在表面上洒水，用塑料薄膜或草垫覆盖，进行充分保温、保湿养护。

5 结语

有粘结预应力技术用于超长结构是防裂抗裂的有效措施，大大降低了钢筋和混凝土的用量。本文对有粘结预应力超长地下室的施工工艺及裂缝控制措施进行了探讨，对今后该类工程的建设具有重要指导意义。

［1］ GB50010－2010混凝土结构设计规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2010．

［2］ 冯健，吕志涛，吴志彬，等．超长混凝土结构的研究与应用［J］．预应力技术，2001，22(6):33－37．

［3］ 王铁梦．工程结构裂缝控制的综合方法［J］．施工技术，2000，29(5):5－9．

［4］ 李轩直．温度和收缩裂缝控制措施在超长混凝土框架结构中的应用［D］．重庆:重庆大学，2014．

根据规范对地下室工程的规定，使用中结构构件

Application of Bonded Prestressed Technology On the Superlong Concrete Structure Construction

CAI Zhonghua
(Fujian Construction Engineering Technology Limited Liability Company，Fuzhou 350025)

Application of bonded prestressed technology on the super long concrete structure construction is discussed in the article．Based on practical engineering，Prestressed reinforcement and construction methods and crack control measures are introduced in details．

Bonded;Prestress;Super－long;Concrete structure

TU755

A

1004－6135(2017)02－0059－03

蔡仲华(1982．11－ )，男，工程师。

E-mail:745855626@qq．com

2016－12－06