緩粘結預應力混凝土在多跨連續梁結構中的施工技術及應用

孫旭軍

(中鐵二局集團建筑有限公司，四川成都 610036)

緩粘結預應力是繼有粘結預應力、無粘結預應力后的第三代預應力技術，他摒棄了有粘結預應力施工復雜、孔道灌漿質量難以保證、張拉端做法困難的缺點，以及無粘結預應力在抗震及主要承受動荷載的結構體系中的不足，經過材料、結構、機械等多種專業的科學工作者研發數年推出的最新的預應力技術。該工藝技術可以按照無粘結預應力的施工方法，達到有粘結預應力的受力效果，是預應力施工技術發展的方向。在房建結構領域的應用，工藝便捷、受力有效，既能滿足大跨度的使用空間，又能有效改善混凝土因溫度變化而伸縮的不利影響，還能有效減小受力構件尺寸，節約材料。它的特點主要是施工簡便、與混凝土粘結錨固性能良好、質量容易保證，從而可以替代有粘結及無粘結預應力產品。

1 工程概況

本工程為廈門市軌道交通1號線一期工程運營控制中心，分為主塔和裙樓。裙樓地上5層，高度22.85m，主要功能為OCC的設備用房及控制大廳；主樓地上11層，高度54.15m，主要為TCC、ACC等中心和管理辦公用房。室內外高差0.45m。設置一層地下室，地下室層高6.89m(純地下室4.80m、夾層2.09m),地上層高4.5m、4.2m。建筑面積48 558m2。

2 工程特點

運營控制中心由主樓和裙樓兩部分組成，地下室最大長度為171m，最大寬度為71m。為減小溫度應力影響，出地面后主樓與裙樓之間設置一道變形縫，兼做抗震縫，縫寬150mm。主樓縱向尺寸100m，橫向尺寸30m；裙樓縱向尺寸150m，橫向尺寸21m。

為了減小主樓和裙樓縱向超長引起的溫度應力，出地面后主樓與裙樓沿縱向的梁和板中均設置預應力筋。單跨梁最大跨度18m，截面尺寸為500mm×1000mm，配筋為12φs15.2mm；連續梁為12～16跨，總長度100～150m，部分連續梁設5m懸挑端，每根梁設置6～8根φs15.2mm緩粘結預應力鋼絞線；板中設置無粘結預應力筋，每1m2根(圖1～圖3)。

圖1 裙樓四層頂板及梁預應力鋼筋平面(單位:mm)

圖2 裙樓四層YKL1(16A)立面曲線定位(單位:mm)

圖3 裙樓四層YKL2(15A)立面曲線定位(單位:mm)

預應力筋采用φs15.2mm高強1860級低松弛鋼絞線，其標準強度fptk=1860MPa。設計張拉控制應力為0.75fptk=0.75×1860MPa=1395MPa。張拉端采用單孔夾片錨具，固定端采用擠壓錨具，錨具效率系數不小于0.95。預應力筋的張拉采用單端張拉和雙端張拉形式，跨度小于30m的構件布設單端張拉預應力筋，跨度大于等于30m的構件布設雙端張拉預應力筋。張拉端根據構件部位，分別采用外露和不外露方式。預應力筋張拉端設在梁或墻側，竣工時預應力筋的張拉端錨具均應埋在混凝土內，不外露。本工程緩粘結預應力筋張拉適用期為240d，標準固化時間為720d。

3 工程難點

(1)預應力筋穿束工藝復雜，直接影響著預應力梁的施工質量及施工進度；

(2)預應力張拉端和錨固端的安裝精度及錨下受壓區構造配筋，決定著預應力梁的施工質量；

(3)預應力張拉施工是預應力的施加過程，緩粘結預應力的張拉工藝與有粘結及無粘結預應力張拉工藝有所不同，如不嚴格控制，張拉施工將很難達到設計要求；

(4)預應力梁施工時必須合理安排緩粘結預應力梁、無粘結預應力板和梁板的非預應力部分、設備管線及強弱電線管的交叉工序，否則將影響緩粘結預應力的施工進度和質量。

4 緩粘結預應力的工藝特點

(1)緩粘結預應力運用了無粘結的施工特點，有粘結的力學特點。施工與無粘結預應力相同，簡單便捷，不穿波紋管、不二次灌漿。緩凝粘合劑固化后，在受力性能上達到有粘結的效果。緩粘結預應力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結膠粘劑和外包PE組成，其核心為緩粘結劑和外包PE護套壓痕處理，可有效保證緩粘結預應力筋與混凝土之間的粘結(圖4)。

圖4 緩粘結預應力筋組成

(2)緩粘結預應力筋能提高構件的抗裂性、剛度及抗滲性，改善和提高結構構件的受力性能，如減小受力構件的撓度，結構超長的構件施加預應力能有效改善混凝土因溫度變化而伸縮的不利影響，有效控制構件裂縫的出現。

(3)緩粘結預應力施工減少孔道灌漿工序，同時與混凝土粘結錨固性能良好，縮短了工期，保證了質量；在砼達到設計強度(若設計無規定，按規程要求)后，張拉緩粘結預應力筋，在混凝土構件中產生預壓應力，緩粘結預應力筋在張拉適用期內預應力筋可以在護套內滑動，施加的預應力后預應力筋通過張拉端錨具作用于混凝土，緩粘結劑固化后預應力筋與混凝土可靠粘結

5 主要施工工藝

5.1 預應力筋鋪放

5.1.1 鋪放前的準備工作

預應力筋生產、下料及錨固端擠壓錨的組裝在場內進行。梁底模，綁扎梁的鋼筋。梁端模：在端模上根據預應力筋設計位置打孔，確保打孔位置準確。架立鋼筋：一般采用螺紋鋼筋，直徑不小于12mm，間距需滿足圖紙要求。

5.1.2 預應力筋安裝

安裝前，在梁箍筋上先焊接定位筋，定位筋的位置由預應力筋的矢高與預應力筋束的半徑來決定。定位筋間距按設計要求進行安裝，并綁扎牢固。預應力筋由錨固端向張拉端的順序進行安裝，不能扭絞。梁預應力筋安裝完成后，土建隊伍可進行梁模板安裝及板模板支設，待板鋼筋下鐵鋪設完成后確定預應力筋間距，鋪設板內預應力筋，預應力筋鋪設完成后鋪設板上鐵，預應力筋在板內自然懸垂。

5.1.3 節點安裝

節點安裝參照節點圖及要求,節點圖見圖5～圖7。

(1)預留張拉長度應滿足張拉要求；

(2)端部用膠帶密封牢固，防止緩粘結劑外漏；

(3)預應力筋在承壓板后應有不小于0.3m的直線段，并與承壓板外表面垂直；

(4)每個錨固端、張拉端承壓板后要安裝一個螺旋鋼筋。

5.2 混凝土的澆注

普通鋼筋調整和鋪設時，應避免移動預應力筋和配件的位置，更嚴禁用電氣焊碰預應力筋及其配件；待普通鋼筋及預應力鋼筋鋪設完畢，隱檢驗收后，澆筑混凝土。澆筑混凝土時應注意振搗密實，同時注意保護緩粘結預應力筋外皮，避免用振搗棒直接接觸預應力筋。

5.3 預應力筋張拉

5.3.1 張拉前標定張拉機具

張拉機具采用預應力單孔張拉千斤頂和配套油泵；應進行定期標定。

5.3.2 張拉條件、張拉力

(1)張拉條件：以同條件混凝土試塊的試驗報告為準，當混凝土抗壓強度達到或超過混凝土設計強度的95 %時，再進行張拉。

(a)外露張拉端做法

圖6 梁筋端部設置

圖7 現場混凝土施工圖、端部處理

(2)張拉力：根據設計要求的預應力筋張拉控制應力取值(控制應力σcon=1395MPa)，實際張拉力進行3 %的超張拉。

張拉完后，應立即測量伸長長度；若發現異常，應暫停，查明原因，采取措施后，才能繼續張拉；驗收合格后，方可拆除梁下受力支撐。

5.3.3 張拉工藝流程

量測初始長度L1→錨具安裝→千斤頂安裝→張拉→錨具鎖定→量測最終長度→計算張拉伸長值：ΔL=最終長度L2-初始長度L1。

6 特殊部位技術處理

6.1 結構后澆帶位置緩粘結預應力筋的處理

后澆帶處的預應力筋搭接構造按圖8施工。

圖8 后澆帶處梁筋搭接示意

6.2 懸臂梁交匯處預應力筋的處理

當遇到兩根懸臂梁交匯成一根懸臂梁時，只需一根梁的預應力筋伸長至懸臂梁的端部，另一根梁的預應力筋在兩根梁的交匯處(柱端)截斷。

7 質量控制要點

7.1 預應力鋼絞線的質量控制要點

(1)緩粘結預應力筋采用的緩凝粘合劑的標準張拉適用期和標準固化時間設計有具體要求，本工程實例選用的張拉適用期為240d，標準固化期為720d。產品標記為RPSR-240-720；

(2)緩粘結預應力筋是由鋼絞線、外涂緩粘結膠和外包PE組成，緩粘結預應力筋重量為1.35kg/m；預應力鋼絞線為φ15mm高強低松弛鋼絞線fptk=1860MPa,緩粘結預應力筋外包PE表面必須要凹凸不平的壓痕。應嚴格控制各組成材料質量及單位重量指標。

(3)緩粘結預應力技術使用標準為：JGJ/T379-2012《緩粘結預應力鋼絞線專用粘合劑》;JGJ/T369-2012《緩粘結預應力鋼絞線》;緩粘結預應力施工參考JGJ92-2004《無粘結預應力混凝土結構技術規程》。

7.2 預應力張拉時間及控制要點

(1)張拉時，采用應力、應變雙控方法進行，選用標定過的機器，通過控制油壓表讀數，控制實際張拉力，用實際伸長值和理論計算伸長值完成對比復核。

理論伸長值計算公式

曲線預應力筋的理論張拉伸長值△LT按下公式計算：

式中：Fj為預應力筋的張拉力；Ap為預應力筋的截面面積；Ep為預應力筋的彈性模量；LT為張拉端到固定端的孔道長度(m)；K為每1m孔道局部偏差摩擦影響系數；U為預應力筋與孔道壁之間的摩擦系數；θ為從張拉端至固定端曲線孔道部分切線的總夾角(rad)。

(2)張拉端應清理干凈，不能有松動雜物，避免影響拉力。

(3)嚴格按方案施工，把控張拉速度，緩緩加力。

(4)鋼絞線和千斤頂安放位置要在同一直線上；張拉時，鋼絞線若發生斷裂，或者實測伸長值與計算伸長值相差超過+6 %或-6 %時，應制定處理方案后再繼續施工。

7.3 張拉端的處理

張拉完畢且驗收合格后，將外露預應力筋機械切斷，且外露長度不得小于3cm，清理干凈后，再用細石混凝土盡快進行封錨。封錨時預應力筋保護層厚度與鋼筋保護層厚度一致，封堵的混凝土與原結構混凝土結合緊密。

8 結束語

隨著緩粘結預應力施工技術的不斷發展，越來越多的長大結構將采用緩粘結預應力技術。如何根據工程結構特點控制好緩粘結預應力施工工藝和質量，尤其是在保證緩粘結預應力張拉適用期及固化期等技術指標、處理好特殊部位預應力筋的施工質量方面為今后施工提供了參考。