后张法预应力混凝土现浇构件施工技术分析与研究

苏树林 王 伟 高 昕 颜转娣 卢舒舒

（福建林业职业技术学院，福建 南平 353000）

1 工程概况

某高校体育馆工程总建筑面积16 000m2，建筑层数为地上主体3 层、局部4 层、地下2 层，规划建筑高度24.6m。根据勘测报告和规范要求，为提高建筑耐久性，同时考虑减轻构件自重，该工程屋面楼板施工方案设计采用后张法无粘结预应力混凝土施工。

预应力混凝土结构是指利用其内部钢筋、高强钢丝或钢绞线等张拉后的弹性回缩，在构件受到外部荷载作用时，混凝土构件张拉区预先施加压应力。使用时，如果构件受到荷载作用会产生拉应力，事先施加的预压应力先与拉应力抵消，但钢筋并没有被拉长，混凝土没有开裂，随着施加应力小于作用荷载，钢筋会慢慢被拉长，钢筋周围粘结的混凝土由于摩擦力作用也会跟着被拉动，此时的混凝土开始承受拉力，如果荷载增大，拉力随着增大，混凝土开始开裂。整个过程中，由于预先施加的压应力会与作用荷载抵消，延迟和限制了混凝土开裂，如果施加的荷载小于预先施加的压应力，钢筋不会被拉动，混凝土就不会开裂，从而大大提高了混凝土构件的抗裂度和刚度，在同条件下，还可减小预应力混凝土构件的截面尺寸和自重。但因为预应力混凝土构件施工时需要专门的施工设备和机具，以预先向混凝土构件施加应力，所以，操作要求严格，技术水平要求高，大大增加了施工难度。

2 后张法预应力施工工艺

后张法是在浇筑混凝土构件或结构前，在相应的位置预留孔道，待混凝土强度达到规定强度后，将预应力筋穿入预留的孔道，进行预应力筋张拉，再用锚具锚固预应力筋，通过锚具将预压力传递给混凝土构件。这种方法不需要台座设备，灵活性大，可广泛应用在大型预制构件或现场浇筑混凝土结构中。根据预应力筋和混凝土之间的粘结性，一般可分为粘结预应力施工和无粘结预应力施工两类。

有粘结预应力施工是在浇筑混凝土构件前，先预留孔道，再浇筑混凝土，直到混凝土强度达到设计要求后，将预应力筋穿入孔道内，用设备张拉预应力筋，用锚具锚固，最后向孔道内缝隙灌浆封锚，其工艺流程为：安装模板→绑扎钢筋→预留孔道→浇筑混凝土→拆模、养护→清孔穿筋→张拉设备和锚具安装→张拉预应力筋→孔道灌浆→封锚。这种方法在灌入孔道内的水泥浆硬化后，可与预应力钢筋紧密粘结在一起，产生摩擦力，以提高端头锚具的耐久性，减轻端头锚具应力传递损耗，被广泛应用于施工中。施工技术要点如下。

2.1 孔道留设

孔道留设形状主要有直线型、曲线型和折线型3 种，孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法。孔道留设时，必须保证孔道留设位置和尺寸准确，留设线形以平顺为宜，接头严密不漏浆。孔道端部或中部应设置灌浆孔，孔间距不宜大于12m。

2.2 清孔穿筋

孔道成型后，应及时检查孔道是否通畅，如有坍陷、堵塞等异常情况，应及时进行处理。直线形孔道，可在孔道一端通过亮光检查是否畅通；曲线形孔道，可在孔道内穿入1 根长钢筋进行检查。直线形孔道或长度较短的曲线形孔道，一般直接用手完成穿筋；多波曲线束可先穿入1 根细钢筋，通过特制的牵引头连接预应力束，采用前拉后推的方法穿入孔道；超长束、多波曲线束等重型预应力束，则采用慢速卷扬牵引穿入孔道，或用穿束机穿束。

2.3 张拉设备和锚具安装

预应力筋张拉前，应检查混凝土质量，针对预压区、构件端头有蜂窝、孔洞等严重缺陷进行补强处理。预应力筋张拉时，混凝土构件强度必须大于设计混凝土强度等级值的75%，以避免张拉过程中混凝土损伤。施工过程中，安装张拉设备和锚具时，必须保证张拉作用力的中心线平行于孔道中心线；曲线预应力筋，必须保证孔道中心线末端的切线与张拉力的作用线在一条直线上，以确保预应力筋位置正确，减少张拉过程中预应力筋与锚具或孔道之间摩擦引起的预应力损失。

2.4 预应力筋张拉

预应力筋张拉方法主要有两种，分别为一端张拉和两端张拉。采用两端张拉时，应尽量同时从两端张拉，如果一端先张拉，再进行锚固，另一端可进行补张拉。规范规定，当预应力筋长度≤20m 时，可采用一端张拉的方法进行施工；当预应力筋长度＞20m 时，采用两端张拉的方法；预应力筋长度在35m 以内，但形状为直线形时，可采用一端张拉的方法；预应力筋张拉一般为整束张拉，有些钢绞线束是直线形或平行编排的，在保证各根钢绞线不受叠压影响时，可考虑逐根张拉。

2.5 孔道灌浆

在预应力张拉后，即可进行孔道灌浆，一般采用具有较大流动性和较小干缩性、泌水性的水泥浆进行灌浆，并保证水泥浆的强度在30MPa 以上。灌浆前，先用压力水冲洗和湿润孔道，然后电动灌浆，也可用手动泵进行灌浆。灌浆时，灰浆应缓缓注入，且不得中断，待灌满孔道后，立即封闭气孔，同时继续加注灰浆，直到压力达到0.5～0.7MPa，保持这个压力值1～2min 后，彻底封闭灌浆口。灌浆顺序应先灌下面，再灌注上面，以避免上层孔道漏浆时堵塞下层孔道。如果孔道是直线型，一般可从构件一端灌向另一端；如果孔道是曲线型，应从曲线最低点处注入灰浆，直到最高点处的排气孔排尽孔道内空气，且孔口有浓浆溢出时，停止注浆。

2.6 锚具封闭保护

预应力筋张拉锚固后，应及时对锚具和预应力筋端部采取有效的封闭保护措施。预应力筋锚固后的钢筋外露长度一般要≥钢筋直径的1.5 倍，且不小于30mm，多余部分宜用砂轮锯切割。封锚一般是在锚具外露表面涂刷防水涂料，再浇筑混凝土进行封头保护。封锚混凝土的尺寸一般要比预埋件尺寸大，厚度不小于100mm。封头内配钢筋网片，混凝土强度不低于C30。

3 无粘结预应力施工流程

无粘结预应力施工是同时铺设普通钢筋和无粘结预应力筋，然后进行混凝土浇筑、振捣、养护，直到混凝土强度达到设计要求强度后，再进行预应力筋张拉，最后用锚具锚固、封锚。无粘结预应力施工时，不需要留孔灌浆，施工方便，但由于混凝土应力需靠锚具永久传递，因此，对锚具的要求更高。施工工艺流程为：预应力筋下料与制作→普通钢筋绑扎、预应力筋铺设→配件安装、修补→混凝土浇筑、养护→张拉设备安装→预应力筋张拉→切筋、封端防护。施工技术要点如下。

3.1 预应力筋施工

无粘结预应力筋施工主要包括预应力钢丝、防腐涂料、外包层及锚具施工。有死弯的钢丝和钢绞线不得施工，每根钢丝必须通长，严禁有接点。施工时，严禁使用电弧切割预应力筋，可使用砂轮锯或切断机切割。钢绞线下料时，在切断前，应预先在切口两侧用20 号或22 号钢丝绑扎牢固，防止切断后钢绞线松散，影响后面施工。无粘结预应力筋施工的主要材料有高强钢丝和钢绞线，其中，高强钢丝配用镦头锚具，钢绞线配用XM锚具，张拉端和非张拉端都用镦头锚具。

3.2 预应力筋铺设

保证预应力施工质量的关键工序是铺设预应力筋。如果构件是单向板，钢筋铺设和普通钢筋铺设是一样的，施工比较简单。双向板预应力筋的两个方向要相互穿插，使其在两个方向上形成悬垂形状的曲线。铺设双向板预应力，需要先绘制铺设顺序图，可根据双向钢丝束交点的标高差进行绘制。一般先铺设处在钢丝束波峰低的底层钢丝束，再依次铺设处在波峰高的上层钢丝束。根据设计图，先计算出各点标高、位置、反弯点位置、波峰位置，并做好记录，将马凳就位，根据规范要求控制马凳间距为l～2m，最后铺设钢丝束，调整波峰高度及水平位置，检查无误后，用铅丝绑牢。

3.3 张拉设备安装

安装无粘结预应力筋张拉设备时，无粘结预应力筋分两种情况：第一种情况，如果无粘结预应力筋是直线型的，无粘结预应力筋中心线和张拉力的作用线必须在一条直线上；第二种情况，如果无粘结预应力筋是曲线型的，无粘结预应力筋中心线末端的切线和张拉力的作用线必须在一条直线上。

施工时，首先，应按设计要求位置固定端锚板，锚板必须与钢丝镦头贴紧，放置锚板时，不能相互重叠。张拉机具的长度应与夹片锚具系统张拉端预应力筋的外露长度保持一致，还要保证预应力构件端部的承压板和曲线筋末端的切线、折线筋末端的切线成垂直状态。

3.4 预应力筋张拉

张拉顺序为先张拉板后张拉梁。规范要求，当预应力筋长度≤25m 时，可采用一端张拉的方法；当预应力筋长度＞25m 时，可采用两端张拉的方法；预应力筋长度＞60m 时，应分段张拉。摩阻力大时，宜先松动1 次再张拉。两端张拉时，可在构件两端同时张拉，也可先在构件一端进行张拉后，进行锚固，在构件另一端补足张力后，再进行锚固。

3.5 预应力筋端部处理

预应力筋张拉锚固完毕，必须用砂轮切割机切掉外露多余的预应力筋，不得采用电弧焊切割。处理预应力筋端部时，必须严格采取密封措施，保护锚固区。另外，为了防止预应力筋腐蚀，可在端部预设孔道，将油脂注入孔道内，再封闭孔道口，也可注入抗压强度不小于35MPa 的环氧水泥砂浆进行封闭保护。

4 结语

综上所述，为了保证预应力构件的施工质量，必须严格按照规范、设计和施工方案进行施工。预应力构件施工工序繁琐，技术要求高，在整个施工过程中必须严格管理，尤其是施工技术人员管理、作业人员的专业技术培训和职业道德培训，做到无证不上岗。后张法无粘结预应力构件施工过程中，不需要预留孔道，施工方便，但需靠锚具将构件中的预应力传递给混凝土，对锚具的耐久性要求很高。房屋建筑中，预应力构件或结构大多数需要承受外界环境和活动荷载两种因素影响，也就是说，要求构件中的预应力在这两种因素的长期作用下不能有任何松动，以保证施工质量。