后張無粘結預應力技術在基礎底板中的應用研究

吳天佑

【摘 要】利用后張無粘結預應力技術解決筏、箱型基礎底板過厚的問題，闡述了該技術的工作原理和施工工藝，并與普通混凝土技術在首都國際機場新航站樓基礎底板中的對比應用，分析了其優越性。

【關鍵詞】基礎底板；預應力張拉；無粘結預應力筋

The empress piece have noes to glue the knot to prepare should dint technique is in the foundation application in the scaleboard

Wu Tian-you

（Quan′an city construction sciencee research center Quan′an Jiling 131400）

【Abstract】Make use of the empress the piece the work principle for have noing gluing the knot preparing should dint technique resolving Valve door ， box type foundation scaleboard over thick problem， Describe should technique with start construction craft， combine with the common concrete technique in the capital international airport the Singapore Airlines stand the floor foundation the contrast in the scaleboard the application， and analyzed its superior.

【Key words】Foundation scaleboard；Prepare should the dint piece pull；Have no to glue the knot to prepare should physique

1. 前言

軟土地基上高層建筑基礎底板過厚的問題一直難以解決。由大量的工程實踐表明，一般的高層建筑基礎底板厚度大約在0.5～3米之間，有的甚至更厚。從經濟角度上講，基礎底板的材料和人工的耗費是巨大的。

隨著預應力技術的發展，后張無粘結預應力混凝土技術改進了傳統的后張法預應力施工方法，在橋梁工程、房屋建筑大跨度梁、板結構、大型筏、箱型基礎和工程加固等領域的廣泛應用，取得了較好的效果和經濟效益。本文將對該技術在基礎底板中的應用進行幾點粗淺的探討。

2. 工作原理

2.1 采用無粘結預應力鋼筋，按后張法制作的預應力混凝土結構。無粘結預應力鋼筋表面涂有防腐潤滑油脂，外包一層塑料防腐材料 （如聚乙烯或聚丙烯套管）。涂層的作用是保證預應力筋的自由收縮，并防腐，一端安裝固定端錨具，另一端為張拉端。

2.2 通過合理的布筋線型（一般為曲線配筋），平衡了部分的土壓力和結構荷載（見圖1），從而減輕了基礎底板自身的抗彎、抗剪和抗沖切所承擔的荷載。通過預應力來調整上部結構的框、筒、剪力墻等之間的荷載差異，使土壓力分布相對均勻，以減輕不均勻沉降以及因之而產生的上部結構次生荷載。

圖1 預應力基礎的工作原理

2.3 調整基礎底板的變形和內力重分布，進而提高底板的整體剛度，防止底板開裂、收縮，增強防滲、漏、溫度變形能力。

3. 體內預應力張拉技術

3.1 后張無粘結預應力技術比有粘結預應力技術要簡單、方便，它無需留空、穿束、灌漿，張拉設備也極為輕巧。該技術施工工藝流程如表1：

3.2 基礎底板外無預應力施工空間，采用體內張拉的方式來解決這一問題。即基礎的錨固端預埋在基礎的外邊緣，而張拉端設置在基礎的中間跨。為了減少張拉端應力的不利分布，采用對稱布束、對稱張拉的方式。表1 施工工藝流程表

3.3 預應力鋼絞線、鋼絲連接、搭接，采用分段張拉、結構整體連續的預加應力方法。由于底板過大，如果采用長束交叉搭接法，中間預應力損失很大，故應采用短束交叉搭接法的搭接構造。

3.4 無粘結預應力張拉一般采用小油泵與單根鋼絞線前卡千斤頂張拉。預應力筋張拉力大小直接影響預應力效果。張拉力過大，造成底板反拱過大或預拉區出現裂縫。反之，張拉階段預應力損失過大，底板可能過早出現裂縫。

3.4.1 預應力筋設計張拉力pj=σcon.Ap

式中：σcon——預應力筋設計張拉控制應力值；

Ap——束預應力筋的截面面積。

3.4.2 預應力筋施工張拉力。

預應力筋張拉施工時，相應于設計所考慮的松弛損失計算方法， 采用以下施工程序及張拉值：

（1）設計時松弛按一次張拉程序取值 0→pj錨固；

（2）設計時松弛損失按超張拉程序取值：

對鐓頭錨等可卸載錨具 0→1.05pj持荷2min錨固；

對夾片錨等不可卸載錨具0→1.03pj錨固。

以上張拉操作程序，均可分級加載，分級量測伸長值。

3.4.3 預應力值得量測。

預應力筋施工張拉值應通過千斤頂、油壓表配套標定的油壓值——張拉關系曲線（見圖2）換算成相應的張拉油壓表數值，油壓表的精度不宜低于1.5級，張拉油壓值不宜大于壓力表量程的75%。

圖2 千斤項張拉力與表讀數的關系曲線 （a）千斤頂波動工作（b）千斤頂主動工作

3.5 由于受到張拉作業空間限制，混凝土澆搗時預留施工槽，施工槽的深度應滿足千斤頂斷頭的工作尺寸，而寬度尺寸應保證施工方便。為了減少開槽尺寸，在張拉端錨具后安裝變角塊（見圖3），使預應力筋改變一定的角度進行預應力張拉作業，變角范圍應控制在0～60度，以減少摩阻。預應力筋使用環境屬于潮濕環境，張拉端錨頭用塑料罩封端，罩內抹防護油脂，張拉槽內封堵比結構混凝土強度高一級的微膨脹豆石混凝土。endprint

圖3 預應力變角張拉 1.預應力筋；2.千斤頂；3.油嘴；4.變角塊 5.預壓器或限位板；6.錨具；7.墊板；8.預留槽

4. 技術及經濟性分析

首都國際機場新航站樓座落于北京市東郊順義區天竺境內，位于首都機場現運營的候機大樓東側。新航站樓平面呈南北工字形，南北長745.5m，中央大廳最寬處為121.1m，南指廊和北指廊按東西向以中軸對稱布局，指廊東西向長342.9m，工程總建筑面積26.78萬m2，占地面積88316m2，航站樓地下一層，地上3層，地下室層高6m。北指廊主體結構為無粘結預應力板——柱剪力墻結構體系，結構柱網為9m×9m，9m×12m，局部為12m×12m，地下室底板為650mm厚的平板筏型基礎。地下室底板按柱支承無梁樓蓋設計，預應力筋按柱上板帶和跨中板帶分配，雙向成束布置。

4.1 搭接方法。整個航站樓基礎底板為8.8萬m2的整塊筏板，預應力筋連續構造設計采用了交叉搭接的方法，搭接長度3.0m，搭接部位在跨內中心倆側（見圖4）。

圖4 地下室底板搭接剖面大樣

4.2 張拉端做法。地下室張拉端采用預留長方形木板成型，對兩根預應力筋束，端塊尺寸為寬160mm×高100mm×長400mm。

4.3 預應力束布置。地下室底板中預應力筋成束布置，柱上板帶內3Φ15@400，穿過柱內，跨中板帶4Φ15@800。張拉端處分1+2或2+2形式錨固。圖5 基礎底板沉降曲線

4.4 為了探討該工程預應力基礎的優越性，進行了預應力基礎和普通鋼筋混凝土基礎的對比設計，預應力平板筏型基礎厚度取650mm，普通鋼筋混凝土平板筏型基礎取1000mm，預應力筋選用秦皇島及鞍山鋼絲廠生產的1860級高強低松弛鋼絞線。預應力張拉端選用QM15-1型錨具，固定端選用QMJ-1型擠壓錨。基礎底板沉降曲線見圖5，中心軸線彎矩分布見圖6，以及兩種基礎材料用量見表1。可見，其經濟效益是相當明顯的。

5. 結語

本文提出后張無粘結預應力技術的幾點建議，并通過在工程實例中的成功應用，分析了該技術比普通混凝土技術在降低基礎底板厚度的問題上更具有優勢。該工程應用了后張無粘結預應力無梁大板結構技術，其經驗和數據有益于這一技術的進一步完善和發展，為今后解決基礎施工過程中可能遇到的問題提供了借鑒和參考。

參考文獻

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