后張法預應力施工技術分析及應用

鄧開祿

引言

在建筑工程中運用后張法施工技術，能夠有效提升工程施工質量，由于該技術的使用不需要相應的臺座設備，具有較大的靈活性，目前被廣泛應用在大型預應力混凝土的施工過程中。

1 后張法預應力概述

1.1 后張法預應力

所謂后張法的施工技術，其施工方式是首先對水泥混凝土澆筑，確保其強度達到要求后，再進行預應力鋼材張拉，進而形成預應力混凝土構件的施工方式。后張法預應力施工原理為先進行構件制作，根據預應力筋位置在構件內進行一定孔道位置的預留，確保構件混凝土強度符合設計規定后，將預應力筋穿入預留孔道進行張拉作業，同時通過錨具在構件端部錨固張拉后的預應力筋，根據構件端部錨具向混凝土傳遞預應力筋預張拉力，等到出現預壓應力后，將水泥漿灌入孔道內，形成一個整體（預應力筋和混凝土構件組成）。有粘結預應力混凝土和無粘結預應力混凝土為后張法預應力的主要形式。

1.2 預應力技術的特點

預應力結構具備的主要特點包括以下幾個方面：①結構構件撓度減小，提高了結構的耐久性；②構件的截面的高度減小，同時減輕結構自重；③很好的利用了高強度鋼材的高強拉力；④具有非常好的裂縫封閉性能，同時對于活荷載卸荷后促進構件變形恢復的性能；⑤抗剪的承載力有所提升。

2 預應力混凝土后張法施工工藝要點

2.1 孔道預留

在實施孔道預留施工的過程中，對該工藝的基本要求為：保證孔道直徑中預應力筋的順利通過；按照孔道設計的位置以及尺寸等要求進行施工，在對混凝土進行澆筑時不能發生變形或位移；在設計的預留位置附近一定要留設出灌漿孔；在孔道曲線的波峰位置處設置出可排氣也可排水的管道，在必要的情況下可以加設排水管，從而保證灌漿孔徑中漿液的順利流通。

2.2 空孔道預留方法

因孔道形狀有曲線、直線以及折線三種，因而孔道預留的方法可以包括以下幾種：

（1）鋼管抽芯法。可將表面光滑且平直的鋼管預埋在模板中預應力鋼筋孔道的具體位置上，在實施澆筑后或是拔管之前，要每隔15min 左右的時間勻速且緩慢地轉動鋼管，等到混凝土發生初凝后，利用卷揚機勻速拔出鋼管，就可在鋼管構件中形成孔道。

（2）預埋管法。此種方法是利用鋼筋井字架將薄鋼管、金屬螺旋管等，固定在預先設計好的位置上，并在混凝土構件中埋管成型的一種施工方式。同時此種施工方式也適用于曲線預應力筋的孔道埋設，然而在采用電熱后張法的施工過程中，不宜采用金屬管所埋設的管道。

（3）膠管抽芯法。在通常情況下，該方法是利用5～7 層帆布夾層，6～7mm 壁厚的橡膠管進行折線、曲線或是直線的孔道成型。具體的操作方法為：將膠管的一段完全封閉，并在另一端安裝閥門，設置在孔道預先設計的位置附近，直到混凝土初凝后，將膠管一段的閥門進行放水降壓處理，這時膠管發生回縮，就會和混凝土發生分離。其中抽出膠管的順序通常為先曲后直、先上后下，如圖1 所示。

圖1 膠管抽出順序示意圖

2.3 預應力張拉

首先開始支架基礎施工，然后支架搭設，接著底腹模板安裝，再底腹板鋼筋安裝，然后波紋管安裝、定位，接著進行混凝土澆注，再頂模安裝，然后頂翼板鋼筋安裝，再上層混凝土澆注，然后養護，接著鋼絞線編束、穿束，再預應力張拉，然后封錨，接著繼續養護，然后進行模板支架拆除。

一般來說，其在施工中具有如下特點：橋型構件在建造時不因季節的變化而受到影響，上部和下部的施工可以同時進行，減少了施工時間，降低了工程的建設時間成本；節約施工材料的消耗；構件型式在各項尺寸長度上趨向于統一標準化，為規模化施工成為現實創造了條件。

3 后張法預應力技術在城建工程中應用實例分析

3.1 工程概況

某工程屬于框剪結構，地下為1 層、地上為7 層。該建筑的總高度為29.45m，東西寬度、南北長度分別為72m、101.2m，總面積為37329.5m2。該工程后張法預應力技術主要應用于大跨度框架梁、雨篷梁與頂層柱子等位置。因工程屬于大跨度混凝土構件，在溫度作用下超長無縫混凝土結構極易出現應力現象，將造成結構開裂、裂損等問題，進而對結構正常使用情況造成嚴重的影響。

3.2 工程方案

針對這種情況可將粘結預應力筋合理配置到梁內，利用張拉預應力鋼筋，把鋼筋預拉應力進行混凝土壓應力的轉變，并對混凝土構件的抗裂能力、剛度進行有效提升。粘結預應力筋設置到連續梁內，不僅能夠對鋼筋混凝土構件性能進行有效改善，更能達到避免材料浪費、降低成本等作用。

3.3 施工準備

3.3.1 施工人員控制

工程質量控制必須“以人為核心”，以提高施工人員的技術素質為前提。根據工程項目的實際情況和質量控制、保證管理體系，建立各崗位責任制，嚴禁無證上崗。很多工程質量事故往往出現在人為施工失誤上。為此，施工前應反復交底，盡量避免人為失誤。

3.3.2 材料控制

預應力混凝土用的鋼材種類有：甲級冷拔低碳鋼絲、冷拉Ⅱ～Ⅲ級鋼筋、碳素鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋及精軋螺紋鋼筋等。根據設計要求合理選擇鋼材種類和規格及錨具的型號，對選用材料必須具有出廠合格證、質量保證書及材質化驗單，并依照規范要求進行抽樣檢查，嚴禁無證和不合格材料用于工程中。

3.3.3 張拉設備的選擇和校正

后張法常用的張拉設備有拉桿式千斤頂、錐錨式千斤頂和YC-60 穿心式千斤頂以及供油用的高壓油泵。施工時應根據所用預應力筋的種類及其張拉錨固工藝情況選用張拉設備。預應力筋的張拉力不應大于設備額定張拉力，預應力筋的一次張拉伸長值不應超過設備的最大張拉行程。當一次張拉不足時，可采取分級重復張拉的方法，但所用的錨具與夾具應適應重復張拉的要求。施加預應力用的機具設備及儀表，應由專人使用和管理，并應定期維護和校驗。對高空張拉作業的工程，宜選用體積小、重量輕的千斤頂，以防安全事故的發生。

3.4 施工流程

3.4.1 施工前期

（1）由于框架梁存在較大自重，所以支底模過程要求頂撐下的地基、墊板具有平整性。因反拱產生于預應力梁張拉施工后，在支梁底模時，與一般混凝土框架梁相比，起拱值較小，通常情況下，起拱根據跨度0.5～1.0%施工。施工順序則遵循“逐層澆筑、逐層張拉”原則，為達到工期縮短的目的，應不斷提升周轉模板的速度，支模時，將相鄰2 根梁作為一組，先支每組內側模板，隨著螺旋管鋪設，進行底板模板安裝，并做好鋼筋綁扎。張拉預應力前，必須將梁側模與現澆板底模拆除，以減小預應力施加的影響。完成預應力筋張拉作業后，如水泥漿在孔道灌漿后強度符合1.5N/mm2時，可將梁底模與支撐拆除。

（2）按照預應力筋施工規定，定位架立筋應每隔1～1.5m 進行設置，選用10mm 鋼筋點焊梁附加筋的方式作為定位架立筋，其高度為波紋管中心線與梁底高度距離減去波紋管半徑，同時在架立筋上綁扎及固定波紋管。與管道直徑相比，波紋管連接接頭的管徑應大一點，300mm 為接頭管的最小長度，通過塑料膠帶將接頭位置外套管擰緊并封閉，以此防止漿液流漏現象的出現。預應力筋束形將對預應力的施工效果造成極大的影響，如降低結構件的承載力等。基于此，在波紋管鋪設過程中，要求必須遵循設計規定進行定位，確保其各項指標符合施工要求，垂直誤差一般在-10～+10mm 之間進行有效控制。

3.4.2 后張法預應力技術施工階段

（1）選用砂輪鋸對鋼絞線進行切割。選取人工分束的方式在澆筑混凝土前穿入。在孔道內穿入鋼絞線后，如利用電氣焊施工，將降低預應力筋的強度。綁扎頂層柱子后，通過人工方式在綁扎屋面梁前將制作完成的鋼絞線由柱底平順地向波紋管內穿入，在設計規定的梁柱節點位置設置固定端擠壓錨與承壓板，在柱頂臨時進行預應力筋固定，避免下移現象出現在預應力筋位置。

（2）固定套管位置后，應及時進行錨墊板與螺旋筋的安裝。利用一般鋼筋對端部錨墊板固定，避免移位現象出現在混凝土澆筑、振搗施工中。完成安裝錨墊板施工后，必須加強墊板工作長度內外露鋼絞線保護，并封閉預應力孔道、墊板灌漿孔。

（3）混凝土澆搗施工中，必須防止振動棒對金屬套管造成強烈沖擊。在澆筑張拉端、固定端鋼筋集中位置混凝土，為避免漏振、空洞等情況的出現，必須對端部預埋件加以保護。在澆筑混凝土后，必須立即清理孔道，防止漏漿情況出現在張拉施工中。

（4）在混凝土強度符合施工規定后，預應力構件即可進行張拉作業。為避免因預應力束內各根鋼絞線長度參差不齊，導致產生的張拉應力不同情況的出現，張拉錢應先預張拉各鋼絞線。張拉預應力梁柱時，必須嚴格按照“對稱”原則進行施工，張拉預應力筋時，可由預應力筋中間位置進行預應力筋張拉作業，確保張拉對稱。

（5）完成預應力筋張拉作業后，可進行孔道灌漿施工，孔道沖洗工作可在灌漿前進行，以此確保孔道的濕潤度及整潔性。根據《公路橋涵施工技術規范》（JTG/TF50-2011），采用壓漿材料進行灌漿施工，要求漿體材料強度符合設計規定，設計無具體規定時，應不低于30MPa。對于截面較大的孔道，漿體中可摻人適量的細砂。漿體中一般應摻入適量的減水劑、緩凝劑、引氣劑和鋼筋阻銹劑等外加劑，也可摻入粉煤灰、微膨脹劑，但不得加入鋁粉或含有氯化物等有害成分的外加劑。漿體的技術條件應符合下列規定：①漿體的水膠比應低于本體混凝土，同時宜不大于0.4；②拌和后3h，漿體泌水率不宜大于2%，最終不超過3%，泌水應在24h 內重新全部被漿體吸收；③通過試驗后，漿體摻人適量膨脹劑后，其自由膨脹率應小于10%。壓漿時注意工孔道的最低點的壓漿孔壓入，由最高點排氣孔排氣和泌水。統一管道的壓漿應當連續進行，一次完成。

4 結語

綜上所述，后張法預應力施工作為城建工程建設的重要技術之一，其施工效果的優劣直接影響著城建工程的整體質量，基于此，在我國城建工程建設中必須重視后張法預應力技術的應用，并根據工程具體情況，規范施工流程，有效提升城建工程施工的整體質量水平。

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