大跨度混凝土梁缓粘结与无粘结预应力施工技术研究

岳雪生，许海文，刘子健

（中建二局第二建筑工程有限公司，江苏 南京 210000）

在大跨度结构施工中，用预应力混凝土结构代替钢结构，可以获得较好的综合效益，后张法中主要分为无粘结和有粘结两种施工工艺，但有粘结预应力筋施工复杂，张拉端钢筋密集，施工难度大，灌浆质量不可控，无粘结预应力会削弱截面，抗震性能较差，如何在保证进度及成本的前提下，高质量快速地解决施工问题，是所有施工单位必须面对的重大课题。缓粘结预应力形式替代有粘结预应力，减少灌浆工序，避免灌浆不可控风险，节约工期时间，但造价较高，考虑缓粘结与无粘结预应力筋两种预应力形式构造类似，施工工艺相同，若采用两者结合的方式，可以在保证抗震效果的同时，达到减少工序，节约成本，保证工期等多赢的效果。

1 工程概况

阜阳颍州正荣府一期项目位于安徽省阜阳市南郊，城南新区内，城泉路与三清路交口东南侧。总建筑面积为：217 938.91m2，其中地下建筑面积约38 866.79m2，地上建筑面积约178 027.21m2。含人防地库，非人防地库，建筑设计使用年限50年。由3 个地块组成，包含21 栋9～18 层商业住宅，一栋小学综合楼，一栋商务办公楼，一栋社区中心，一栋菜市场，一栋幼儿园，一栋社区活动用房，一栋派出所。二地块共有A1#派出所、A2#商务办公楼、A3#社区文化用房、A4#菜市场、A5#社区中心、A6#幼儿园六栋公建建筑，其中A4#菜市场顶板跨度较大，运用钢结构费用过高，所以决定采用预应力混凝土施工，并且在保证抗震要求的前提下，达到减少工序，降低成本，节省工期的效果，经过研究决定将缓粘结和无粘结进行结合，形成了大跨度混凝土梁缓粘结与无粘结预应力综合施工工法。

2 工艺原理

在应用预应力解决大跨度结构的施工问题时，常因抗震性能、工期导致无法正常使用，若通过应用缓粘结与无粘结预应力综合施工技术，即指结合缓粘结、无粘结各自优势，通过主梁采用缓粘结筋，次梁采用无粘结筋的方式，使两种预应力共同受力，实现整的施工性能，从而实现节约成本，保证工期等多赢的效果。

2.1 预应力筋构造

在主梁采用缓粘结预应力筋结合次梁采用无粘结预应力筋，使其具备二者优点，同时弥补各自不足。

1）缓粘结预应力筋构造 如图1 所示，缓粘结主材采用的高强低松弛钢绞线，涂缓粘结粘合剂，最外包裹高密度聚乙烯套管，套管上刻有与钢绞线垂直的横肋，用来提高混凝土与缓粘结预应力筋的握裹力。

图1 缓粘结预应力筋构造图

2）无粘结预应力筋构造 如图2 所示，无粘结主材采用高强低松弛钢绞线，涂料或油脂，最外部包裹塑料布（管）。

图2 无粘结预应力筋构造图

2.2 预应力混凝土梁综合施工技术

1）缓粘结是把无粘结油脂材料取代成为缓粘结的粘结剂，缓粘结材料前期不易固化，会根据龄期的增长逐渐硬化把混凝土和钢绞线粘接在一起，成为像有粘结的钢绞线一样。缓粘结剂标准张拉适用期180 天，标准固化时间540 天，它使缓粘结预应力钢绞线在张拉适用期能像无粘结钢绞线一样自由滑动和张拉；其次是缓粘结预应力钢绞线外包护套的压痕，只有通过压痕才可以使钢绞线与混凝土紧密咬合、可靠粘结，达到有粘结预应力的粘结效果和力学性能。

2）无粘结预应力筋是带防腐隔离层和外护套的专用预应力筋，构造简单、自重轻，无须预留管道、灌浆等复杂工序。

3）缓粘结与无粘结预应力筋两种预应力形式构造类似，施工工艺相同，通过主梁使用缓粘结筋，次梁使用无粘结筋，使两种预应力共同受力，缓粘结结合无粘结的综合施工，无预留管道，简化灌浆工序，早期施工方便快捷，后期安全可靠，施工前景较好。但缓粘结结合无粘结在多种大跨度工程的施工中使用相对来说还比较少，本工程将无粘结与缓粘结结合预应力筋在室内风雨操场、室内体育馆中的施工后，对其施工步骤和注意事项进行了总结。

3 工艺特点

1）综合优势强 缓粘结筋具有粘结筋在后期使用上的特点和安全性，同时缓粘结筋与无粘结筋均具有布索自由、使用方便、无须孔道的设置和压浆的优点。

2）安装简单 现场操作容易，具有较强的施工灵活性。

3）成本低 无须灌浆，有效减少污染物的排放，绿色环保，节约资源，降低成本。

4）效率高 可保证施工进度，施工前已完成节点设计，现场直接预埋施工，混凝土满足强度后直接张拉锚固、封锚，无须预埋孔道、穿筋、灌浆等，加快施工进度。

4 工艺流程及施工要点

4.1 工艺流程

深化设计→支撑梁底模板、绑扎普通梁筋→无粘结预应力筋的存放、下料及组装→缓粘结预应力筋的存放、下料及组装→铺放预应力筋→浇筑混凝土→预应力张拉→张拉端处理→张拉结构裂缝控制。

4.2 操作要点

4.2.1 预应力梁深化设计

根据结构图纸进行分析（图3～图6），保证抗震设计和结构安全的前提下，主梁采用缓粘结预应力筋，次梁采用无粘结预应力筋，同时对预应力梁中的预应力曲线定位进行深化，明确预应力筋曲线的反弯点、最低点、固定端及张拉端位置，出具相应的曲线定位示意图、剖面图，同时深化固定端、张拉端大样及做法，报结构设计院审核确认。

图3 主、次梁预应力深化

图4 次梁无粘结预应力筋深化

图5 主梁缓粘结预应力筋深化

图6 预应力曲线深化

4.2.2 支撑梁底模板、绑扎普通梁筋

1）在楼板上弹出轴线和梁柱位置线，并对线进行校核，按照模板专项方案进行满堂架搭设，施工过程中要加强过程控制，每搭设两步架体，由验收组成员对架体情况进行检查验收，不符合要求处及时进行整改，并采用扭矩扳手检验扣件的紧固力，架体搭设完成后，安装梁底模板，两侧模板暂不安装。

2）梁钢筋绑扎时，应先画出梁箍筋间距，验收合格后放置梁箍筋、穿梁底纵筋及弯起筋，最后放置上层纵向架立筋并完成绑扎。

4.2.3 无粘结预应力筋的存放、下料及组装

无粘结钢绞线需验收合格后，按图纸下料。吊运时采取竖直或盘螺吊运，盘螺直径不小于2m，长度不超过200m。堆放应按品种、规格成盘或顺直堆放在干燥通风的地方，放置于地面时需用垫块垫起。

4.2.4 缓粘结预应力筋的存放、下料及组装

缓粘结钢绞线需验收合格后，按图纸下料。下料需用砂轮切割，禁止使用焊割。一端锚固一端张拉的缓粘结预应力筋需逐根组装，按规格排列放置。已加工好的需要放置在垫块上保持干燥通风，防止高温暴晒。在整个运输及施工过程中禁止磕碰刮蹭等外力损伤，禁止低温或高温运输，吊运时应用尼龙绳成盘吊运。

4.2.5 铺放预应力筋

通过发明的钢筋混凝土梁预应力钢丝绳加固装置辅助铺放预应力筋，先铺设次梁无粘结预应力筋，后铺设主梁缓粘结预应力筋，二者铺放做法工序一致，流程为：安放定位筋→铺放梁底预应力筋→铺放上部预应力筋→节点安装。

预应力筋张拉端、锚固端做法见图7～图10。

图7 预应力筋张拉端组件

图8 预应力筋固定短组件

图9 张拉端做法大样

图10 锚固端做法大样

4.2.6 混凝土的浇筑及振捣

预应力筋铺放完成后，铺设预应力梁端板加固钢筋，支设预留的梁端模和侧模，完成后应由施工单位、总包和监理单位进行隐检验收，主要检查其抛物线型是否完好、定位钢筋是否存在松动情况，如发现问题应及时进行调整，确认合格后，方可浇筑混凝土。混凝土浇筑时，严禁踏压碰撞钢绞线、固定装置、定位钢筋以及端部预埋部件，土建单位浇筑混凝土，应认真振捣，保证混凝土的密实。尤其是承压板、锚板周围的混凝土必须振捣密实。张拉端和固定端区域混凝土应力集中，不得出现蜂窝或孔洞。

4.2.7 预应力筋张拉工艺流程

1）预应力筋张拉流程：清理张拉端→安装锚具和角度调整→装千斤顶→张拉至张拉控制力→锁定锚固→退出千斤顶→测量伸长值→校核伸长值。

2）拆除端部模板，将影响张拉的杂物清理干净；准备380V，15～20A 电源箱数个；根据设计要求确定预应力筋的控制张拉力值，计算出其理论伸长值，在实际张拉前报给总包方；张拉用千斤顶和油泵根据控制张拉力值事先标定好，张拉千斤顶与压力表配套标定、配套使用，有效期不超过6 个月，当在使用过程中出现反常现象时或在千斤顶检修后，应重新标定，张拉设备标定时，千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致，压力表的精度不应低于0.4 级。

3）张拉时，应按照先张拉次梁预应力筋，后张拉主梁预应力筋顺序进行张拉，如主次梁平行布置时，可同一侧向 另一侧依次张拉。

4）根据设计要求的预应力筋张拉控制应力取值，张拉控制应力系数为0.75，即缓粘结单束预应力筋的张拉控制应力为1 395MPa，张拉控制力为436.635kN。无粘结单束筋的张拉控制力为1 395MPa，张拉控制力为195.3kN。

5）测量记录，填写《预应力张拉记录汇总表》。操作前依次测量外露钢筋的原长，记录为张拉操作前初始长度。张拉操作后二次测量预应力筋的外露长度，减去操作前实测原长，即为张拉的实际长度。以此来核算的理论伸长值。

4.2.8 张拉端处理

1）张拉完成经总包、监理验收合格后，需把锚具外露出的预应力筋超出30mm 预留长度的部分用砂轮机切除，严禁电焊切割，再将张拉端清理干净。

2）将夹片及预应力筋外露部分涂上防腐防锈漆，要求涂刷均匀，不能有遗漏。最后用同预应力梁混凝土标号的微膨胀混凝土将穴模封堵密实。

4.2.9 张拉结构裂缝控制

本工程裂缝控制等级为三级，环境类别为二a 类。缓粘结预应力按照JGJ387-2017《缓粘结预应力混凝土结构技术规程》要求，裂缝控制宽度不大于0.1mm。无粘结预应力按照GB 50010-2010《混凝土结构设计规范（2015 年版）》，按照最大裂缝宽度限值0.2mm。

张拉后需进行裂缝观察监测：①缓粘结预应力裂缝≤0.1mm，可不进行裂缝处理，当裂缝＞0.1mm，需根据现场实测裂缝值报设计确认；②无粘结预应力裂缝≤0.1mm，可不进行裂缝处理，当0.2 ≥裂缝＞0.1mm，可采用开槽填补法或压力注浆法进行封闭，当裂缝＞0.2mm，需根据现场实测裂缝值报设计确认是否填补后二次张拉。

5 效益分析

以本工程使用缓粘结与无粘结预应力综合施工工法为例，以小学风雨操场为例分析（预应力梁跨度29m），缓粘结预应力梁4 根，无粘结预应力梁5 根，采用缓粘结结合无粘结优化后整体成本费用比全部采用缓粘结所需费用可节约成本14 253.27 元；节约率≈13.61%。

缓粘结与无粘结预应力综合施工技术，响应了我国在建筑市场大力推行绿色施工、节能减排的需要，节约了资源，避免了现场二次灌浆，能满足业主对工程质量、成本、安全、工期的要求，得到业主、设计、监理的好评，值得推广及应用。

6 结语

本工程通过采用缓粘结预应力筋和无粘结预应力筋结合的施工方法，有效地解决了施工工序复杂、灌浆质量不可控、抗震性能差、造价高昂等问题。同时有效地节省材料，节约成本，减少了资源的浪费，产生的经济效益、社会效益显著。在各种大型市政的大跨度梁施工中均可应用，值得后续大力推广。缓粘结和无粘结结合施工工法既保证了工程的施工质量，又达到了简单易操作，绿色环保，降本增效，节能减排等优点，实为工程创优中的一大亮点，在今后的大跨度梁施工中有很大的发展前景。