超长楼板曲线预应力筋施工技术的研究与应用

常亮

（山西三建集团有限公司，山西晋城 048000）

1 工程概况

晋城市丹河新城金村新区起步区教育园区共享项目（职院范围）及教育园区酒店项目设计施工总承包-体育场工程，总建筑面积为33362m2；主看台分为东、西两个看台地上三层，基础形式为柱下条形基础；主体为框架结构、局部型钢柱。

本工程东、西看台主体二层楼板厚130mm、长230m，在C轴-D 轴范围内沿环向字母轴方向布置@600 预应力筋板内居中布置，预应力筋采用1860 级（GB/T 5224—2014）高强低松钢铰线，钢绞线抗拉强度标准值fptk=1860MPa，弹性模量Es=1.95×105MPa，直径=15.2mm 且单根截面面积为140mm2。

2 项目主要特点及难点

（1）本工程中作为温度筋布置的无粘结预应力筋长度较长，施工时跨越几个流水段，因此，这部分预应力筋的铺设是本工程施工中的一个难点。

（2）本次施工中的连续预应力楼板结构设计施工未超长长度、超大面积，这一施工相对较为少见，其后张预应力结构变形的施工、设计环节相对较为复杂。

（3）为了进一步完善超长楼板混凝土极易出现收缩的问题，选择在楼板位置进行后浇带的设置，同时预应力筋需进行二次设计，施工流水会与张拉环节相结合，这也导致施工质量控制难度较大。

（4）后浇带的数量设置、设定预应力张拉时间等措施，可能会对混凝土建立有效应力带来极大影响。此外，混凝土材料的应用、混凝土的日常养护、混凝土配合比设置等各个因素都将会对无缝设计施工带来困难。

3 施工流程及要求

3.1 施工准备

为确保预应力筋的安装质量及施工安全，实施安装前编制专项施工方案，经企业技术负责人审批，报总监理工程师审核后，严格按方案组织实施；同时根据二次深化后的施工图纸设计要求，选择有资格证且经验丰富的工人进行预应力筋张拉的施工，按要求进行工艺性能检验并做好预应力张拉记录。

3.2 预应力筋铺设

该项技术在楼板下部非预应力筋绑扎完毕后，结合设计图纸确定预应力筋位置通过预应力筋自身松弛性能形成自然曲线，与下部非预应力筋用绑扎丝绑扎固定牢固；对于无粘结筋而言，其垂直位置，更适合应用钢筋马镫或是支撑钢筋进行控制，这一过程应保障间距在1~2m。另外，应注意保障无粘接筋始终把持顺直的水平位置。在双向化连续平板当中，各个不同无粘结筋曲线高度控制点应采用铁马凳铺垫，并注意扎牢。支座位置，可以将无粘结筋直接绑在墙、梁的顶端钢筋区域；如在跨中位值时，则可在板的底部钢筋上直接进行无粘结筋的绑扎。在本次工程当中，混凝土楼板的设计大多属于多跨性连续双向板，特别是在无粘结预应力筋上需相应的搭配两个方向的悬垂曲线。在这一过程中，由于无粘结预应力筋需要进行互相穿插操作，施工难度相对较大。因此在正式施工开始前，施工人员需首先计算出不同无粘接筋搭接点的标高，同时针对有关数值进行比较，首先设置在标高点上低于相较各筋的无粘接筋，并依据这一规律制定好所有无粘接筋的对应铺设顺序。此外，在常规情况下，无粘接预应力筋的铺设往往需要在完成底部钢筋布设这一步骤后才可进行，而水电线则更多应用在无粘接筋铺设之后，同时切记不可将变动任意一个无粘接筋的竖向位置，最后再进行支座处负弯矩钢筋的铺设。施工人员需严格根据设计要求中的曲线开头就位，并将无粘接预应力经固定牢靠，在垂直位置上可以选用马凳或支撑钢筋进行控制，要注意保持其间距在1~2m。固定无粘接筋的水平位置，可以运用铁马凳将其固定。在支座位置，可以将无粘接近帮扎到墙、梁的顶部钢筋之上；在跨中位置，则可将无粘接筋，直接绑扎在板下方的底部钢筋上。

3.3 锚固端的固定

针对粘结预应力筋的锚固段部分，可以选用挤压锚具并使用内埋式方法进行。对于根数较多的无粘接预应力筋而言，为了防止其由于锚固段拉力过于集中导致混凝土开裂的问题出现，因此本次工程中选用错开位置的形式进行锚固，并分段张拉。施工人员应注意在版面凹槽区域进行预应力筋张拉端的设置，紧接着将锚固段在板内进行埋设。预应力筋的搭接处区域，因为无粘接筋有效高度的降低，导致混凝土的抗弯能力受到影响，这也会使锚具周边区域的混凝土出现拉应力，由于拉应力导致的应变，一旦超过混凝土自身允许的应变值后，很可能导致裂缝问题的出现，这一过程中则需在其中补充一些非预应力钢筋。

3.4 张拉端固定

在这一环节中，应将有关施工图纸中设置完成的无粘结预应力筋位置作为打孔位置，以此来完成张拉端模板的固定，此外张拉端承压板，可以通过使用钉子，来将其固定在端模板上，或是通过应用点焊的形式来将其固定在钢筋上。施工人员需保证无粘结预应力曲线或是折线筋末端区域的切线与承压板的水平方向保持垂直，而在张拉端锚固点与曲线段起始点中间应当存有大于300mm 的直线段。

3.5 张拉准备

预应力筋张拉前应精心组织、策划、作好各项施工准备工作，以保证施工顺利进行。张拉准备工作主要包括：材料设备及配套工具的准备；结构构件的准备；施工操作条件的准备；张拉施工技术的准备；施工安全及技术交底等。具体如下。

（1）按施工段的划分顺序完成相应浇带的混凝土浇筑。

（2）清除锚垫板面的混凝土、毛刺等。

（3）搭设可靠的张拉操作平台；用线与孔道未端中心线的切线重合。

（4）预应力张拉前，应提供相应部位混凝土强度试压报告，当同条件试块立方体抗压强度达到混凝土设计强度的100%以后，方可进行预应力筋的张拉。

3.6 张拉顺序

张拉顺序按对称的原则并考虑水平构件弹性压缩分批完成，同时考虑尽量减少张拉设备的移动次数。根据张拉方式，分为单端张拉和两端张拉。两端张拉的方式是用一台千斤顶在梁的一侧张拉，待所有预应力筋一端张拉完成后，再分批在另一端补拉，这种张拉顺序减小了分批张拉的弹性压缩损失。采取以上张拉顺序张拉，使预应力张拉不占工期、保证了主构件的预应力建立以及使构件不产生超应力，不扭转及侧弯。

根据施工安排，分别采用二端张拉和一端张拉的施工方法，张拉采用应力控制和伸长校核双重控制，以保证预应力的有效建立。张拉过程中，要随时检查张拉结果，理论伸长值与实测值的误差不超过±6%。如果发现实际测量的伸长值与理论伸长值的误差超过上述范围时，应立即停止张拉，分析原因并采取相应的措施以后方可继续张拉。

3.7 张拉注意事项

（1）在开展预应力作业的过程中，应将安全原则放在第一位，由于高应力下的预应力筋往往具有较大的能量，因此如果预应力筋被拉断的情况出现，很可能导致出现更大的危害。因此在实践过程中，施工人员不可以站立在预应力筋两侧区域，并应在张拉千斤顶的后方位置，进行防护装置的设置。

（2）操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。

（3）每根构件张拉完毕后，应针对端部以及周边部位进行全面检测，同时根据检测结果填写相关记录表。

（4）预应力筋的张拉应采用双控方式，工作过程以张拉力的控制为核心，伸长值作为校验依据。

（5）在张拉过程中，应注意核查张拉结果，常规情况下实测值与伸长值间的误差，不可超出施工标准验收范围（±6%）。

3.8 张拉端的处理

预应力张拉完成后，应及时对锚固区进行保护。预应力筋锚固后外露长度不小于30mm，多余部分用手持磨光机切除。经防腐处理后，再用C45 微膨胀细石混凝土封裹张拉端锚具，其保护层应不小于25mm。

3.9 施工技术措施

（1）由于锚具的特殊性，因此在其储存、运输等过程中应重点管理，避免后续出现锈蚀情况[1]。

（2）钢绞线的切割过程应在较为干燥平坦的场所进行，同时不可直接应用电弧焊进行切割，应采用砂轮锯逐根进行切割。同属于一束预应力筋的钢绞线长度应基本一致。

（3）不论在梁的任一截面中，都应始终保持施工图中的预应力筋坐标与群束中心保持一致，因此施工过程中应注意，在梁底区域下移管具，这一距离应在0.5~1.0cm。同时反弯点之上区域的管具位置需要向下偏移0.5~1.0cm。

（4）想要确保张拉工作有序开展，则应在靠近边模板的区域为预应力筋预留大于300mm 长的水平段，简单来说就是使预应力筋应与锚垫板之间形成垂直关系，并同时进行绑扎和固定。

（5）在进行预应力筋铺设工作时，如周边区域正进行电焊施工，则应采用多层板保护预应力筋，避免因焊渣飞碱导致管具受到损伤，并且也应保证电焊与预应力筋之间不发生接触。

（6）为了避免出现同一预应力束内的钢绞线长度不一致导致张拉后应力不同的情况，施工人员张拉工作开始前及开始后，都应针对各个钢绞线进行预张拉。这一过程中需用到型号为QYC-270 型的千斤顶进行逐根张拉，通过这样的方式则可保障钢绞线长度一致，避免各个钢绞线之间应力不均衡的问题出现。

（7）如果张拉过程的钢绞线相对较长，且千斤顶张拉活塞的形成无法满足要求时，则应进行分级张拉。同时在完成各级临时固锚工作后，需重新进行千斤顶的安装，并将上次张拉的中值作为起始点，重新进行读表，同时多次积累测量伸长值，防止伸长值影响测量位置[2]。

（8）在锚具正式安装之前，应当消除孔道口区域多出的管具，清除存在于预埋垫板表面的灰浆，将锚环正对孔道中心，并相应套入预应力筋束。在锚环各个孔洞区域的预应力筋，应始终保持平行避免出现交叉情况。在塞放夹片后，应保障夹片中的间隙以及预留长度均匀，同时使用小锤、钢管等将其敲紧，避免出现脱落问题。

（9）在张拉过程中，需防止预应力钢丝出现断丝、滑丝以及断裂情况，一旦发生上述问题，则应立刻停止张拉，在查明有关原因后，采用纠正措施并重新开始张拉工作。

（10）在张拉工作结束后，应等待一段时间，等到预应力的传递均匀后，才可进行下一步工作。

4 质量控制

4.1 无粘结预应力筋的铺设应符合下列要求

（1）保证无粘结预应力筋定位始终保持牢固状态，以此确保混凝土浇筑作业时不会出现变形、位移等情况。

（2）应确保端部预埋锚垫板与预应力筋互相垂直。

（3）避免内埋式固定端垫板呈现重叠状态，应确保垫板与锚具之间互相贴紧。

（4）无粘结预应力筋成束布置时应能确保混凝土密实并能裹住预应力筋。

（5）应确保无粘接预应力筋护套的完整性，如果出现局部破损，则应使用防水胶带将其严密缠绕。

4.2 预应力筋的张拉力、 张拉或放张顺序及张拉工艺应符合下列规定

（1）张拉需保证同属于一束当中的不同预应力筋的应力完全一致。

（2）采用先张法进行预应力筋放松操作的过程中，应注意缓慢松开错固装置，通过这样的方式保证所有预应力筋缓慢放松。

5 安全措施

（1）严格执行《建筑工程安全生产条例》安全操作规程进行施工。施工前要预先进行交底，每层施工前应对张拉操作人员进行安全教育，并做好安全教育记录。

（2）进入现场的预应力专业施工人员必须佩带安全帽，工作人员必须配备必要的劳动保护用品，高空作业时操作人员必须系安全带。

（3）张拉预应力开始前，应禁止非预应力施工人员进入张拉区域。张拉锚固时，张拉端附近应无人站立或走动，特别是张拉中的千斤顶后方严禁站人。测量伸长值或敲打工具锚时，操作人员应站在千斤顶侧面且与千斤顶角度大于45°的工作安全区域。

（4）严格遵守施工现场的用电制度，用电前与总包单位专业电工联系，由专业电工指定后将张拉设备接入现场电源中，不随意接线。

（5）切割钢绞线时应注意防止砂轮片破碎伤人。

（6）施工过程中注意防火（切割机产生的火花对安全网、木模板以及用电与机械线路等产生的影响。

（7）每一个工作面完成后，及时清理，做到“工完、料尽、场地清”即保证达到工地安全文明施工的要求，又为下步工序提供良好的工作面，便于施工组织和施工进度计划的安排。

6 环保措施

（1）不得随地丢弃施工应用机械设备的保养润滑油，避免出现污染地面的情况。

（2）工作完毕后应切断电动设备电源，将工作范围内废料和垃圾清理干净。

7 验收标准

（1）原材料验收。本次工程中应用的预应力钢绞线为高强低松弛有粘结钢绞线，同时钢绞线抗拉强度的标准值为1860N/mm2[3]。在正式进场前，应检查附钢绞线产品生产厂家的复检合格证、出厂合格证等，同时进行钢绞线见证取样核查工作，核查过后的产品质量应符合相关规定。本次工程的抽检数量为：以每60t 为一批，在其中随机选择三盘钢绞线，并在每一盘当中随意选择一段截取其中的试件，并针对钢绞线进行拉伸试验，以此来核验钢绞线自身具备的力学性能，高强低松弛有粘结钢绞线如图1 所示。

图1 高强低松弛有粘结钢绞线

预应力锚具均选择使用Ⅰ类锚具，同时张拉端选择QM15 夹片式锚具，锚具质量必须符合施工规定要求。同时按照施工设计规范中的要求，制备出锚具、垫板以及定位支架等。本次工程的抽检数量为：每1000 套为一批，每一批的抽取比例为2%，并且数量不可低于3 套。根据施工产品标准规定的范围和位置，进行硬度试验。

（2）应定期对预应力筋张拉机具设备以及仪表展开周期性的校验和维护。同时应注意配套标定张拉设备必须配套应用。另外，张拉设备自身的标定期限不可超出半年，如果张拉设备在应用过程中出现异常情况或是针对千斤顶进行检修后，应当重新进行标定。

（3）应用于预应力筋张拉工作过程的夹具、锚具以及连接器在应用前需先展开弯管检查，确保其表面区域整洁，无锈蚀、裂纹等。

（4）在进行到预应力筋的安装工作时，必须保证其规格、品种、数量等满足施工标准。

（5）预应力筋必须符合下列要求。首先，预应力筋需要应用切断机进行切断，不可直接应用电弧切割。其次，如果在钢丝束梁端部分应用镒头锚具，则同样应用在同一束钢丝束中。不同钢丝长度间的极差，不可超过钢丝长度的1/5000，这一数值应低于5mm。如果成组张拉长度低于10m 时，不同钢丝长度之间的极差应小于2mm。

（6）预应力钢筋端部位置的锚具制作应符合下列标准。首先，在制作挤压锚具的过程中，应保证压力表油压符合说明书规定，在挤压完成之后，应使预应力筋的外端透过挤压套筒1～5mm。其次，在钢纹线压花锚制作完成后，应确保其表面无杂物、油污，并使其直线段以及梨形头长度的符合施工设计标准。

（7）当安装预应力筋时，则其级别、规格、品种等应满足有关设计需求。

（8）注意使锚具的封闭保护符合有关设计需求，如果设计工作缺乏实践要求，则应注意满足下列规定。首先，应用针对性措施避免锚具腐蚀。其次，所有凸出式错固端错具的保护层厚度不可低于50mm。

8 结语

该施工技术应用在体育场工程在东、西看台主体二层预应力楼板内，施工上解决了预应力筋安装、固定难的问题，保证了安装质量、提高了工作效率、缩短了工期、节省了大量马凳筋、降低了施工成本。