站房新建及改擴建中預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的運用分析

岳俊夫，董業(yè)廷

1.山東高速軌道交通集團有限公司，山東 濟南 250000

2.中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟南 250000

隨著人們出行需求量和物流運輸量需求的不斷增加，鐵路部門進一步加大了對地鐵基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的投入力度，并對站房提出了新的標(biāo)準(zhǔn)要求，站房建設(shè)及擴改建工程施工要求更為嚴(yán)格，對預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)應(yīng)用也提出了更高的要求。為保證工程建設(shè)質(zhì)量，對預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)及其應(yīng)用展開研究，保證技術(shù)應(yīng)用價值，能夠在工程中得到充分性發(fā)揮，極具現(xiàn)實意義。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)

為提升構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在使用環(huán)境中的抗裂性能和工作性能，需事先對其施加一定的應(yīng)力，而這種內(nèi)應(yīng)力即為預(yù)應(yīng)力。通過施加預(yù)應(yīng)力，可以幫助結(jié)構(gòu)有效應(yīng)對各種應(yīng)變及應(yīng)力，能夠最大限度地保證結(jié)構(gòu)性能及質(zhì)量。應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，會先對鋼筋預(yù)先施加拉力，再實施混凝土澆筑，利用鋼筋回縮力，在構(gòu)件內(nèi)部形成一定壓力，確保混凝土受拉區(qū)能夠預(yù)先受壓，從而有效避免混凝土出現(xiàn)裂縫問題，保證鋼筋抗拉強度及混凝土抗壓強度。該技術(shù)具有抗裂性能理想及剛度較大等方面的優(yōu)勢，在大跨度結(jié)構(gòu)及大體積混凝土中的應(yīng)用效果顯著，將其用于站房工程施工，可對整體工程施工起到積極影響。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土類型

2.1 部分預(yù)應(yīng)力混凝土與全預(yù)應(yīng)力混凝土

按照設(shè)計要求，全預(yù)應(yīng)力混凝土不允許出現(xiàn)裂縫，全應(yīng)力鋼筋要滿足結(jié)構(gòu)對于拉應(yīng)力的各方面需要，要保證預(yù)應(yīng)力鋼筋配置數(shù)量。該類型混凝土施工工藝要求極為嚴(yán)格，且需要投入的施工成本也相對較高，大多數(shù)使用在對結(jié)構(gòu)耐久性和剛度有特殊要求的結(jié)構(gòu)之中。部分預(yù)應(yīng)力混凝土允許有裂縫存在，但在裂縫寬度方面有著明確要求，強調(diào)必須與相關(guān)規(guī)范要求相符合，整體預(yù)應(yīng)力鋼筋配置數(shù)量相對較少，施工成本投入也相對較低，可通過對非預(yù)應(yīng)力鋼筋的使用，代替預(yù)應(yīng)力鋼筋展開相關(guān)操作，在剛度和抗裂性方面要強于普通混凝土，整體應(yīng)用范圍相對較廣。

2.2 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土與有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土

有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)\用鋼筋的握裹力將預(yù)應(yīng)力傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)中，在張拉操作及施工設(shè)備方面要求并不高時，整體施工較為靈活，在大型預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較廣。但就使用情況來看，混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)力，對預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力作用效果形成了一定負(fù)面影響，并不利于混凝土早期受壓應(yīng)力。

混凝土和鋼筋之間的黏結(jié)力與預(yù)應(yīng)力作用效果呈現(xiàn)反比例關(guān)系，黏結(jié)力越小，作用效果也越明顯，也正因如此，無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土開始出現(xiàn)。應(yīng)用無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，在施工過程中，需先將鋼筋放置在設(shè)定位置，再實施澆筑施工，通過對鋼筋實施塑料薄膜纏繞或涂抹潤滑油脂，保證混凝土和鋼筋之間不會發(fā)生粘連狀況，整體施工較為簡單，可將拉應(yīng)力優(yōu)勢發(fā)揮到最大，保證混凝土抗裂性能。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)在站房新建及改擴建中的運用

3.1 工程案例

該工程為地區(qū)火車站南站主站房，站房地上共3層，分別為出站層、站臺層及高架候車層。總體建筑面積為40萬m2，西落客平臺、站房、高架候車層均采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，整體項目施工要求較為嚴(yán)格。高架候車層的平行軌道方向跨度為30m，分為無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和黏結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)兩種，垂直軌道方向跨度為24m。落客平臺框架梁最大跨度為50m，高架層上部采用鋼結(jié)構(gòu)屋頂模式，平行軌道方向及垂直軌道方向跨度分別為30m、65m，設(shè)計主要以預(yù)應(yīng)力索殼結(jié)構(gòu)與大跨度拱索結(jié)構(gòu)為主，通過運用結(jié)構(gòu)柱與桁架展開相應(yīng)連接施工。

由于主站房結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜，屋頂采用大跨度預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)，下部采用鐵路橋梁結(jié)構(gòu)，而中部采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)。為保證工程施工效率和施工質(zhì)量，設(shè)計人員通過多方面分析及研究決定，此次施工采用逆作法施工技術(shù)，并重點應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)。

3.2 逆作法施工流程

為了保證工程質(zhì)量，確保工程施工能夠有序展開，施工單位需要按照施工流程逐步展開各項規(guī)劃及操作，以便在規(guī)定時間內(nèi)高質(zhì)量完成各項施工任務(wù)。根據(jù)整體工程設(shè)計情況和各施工節(jié)點，安排此次施工流程如下：開展屋頂部分鋼結(jié)構(gòu)施工；開展下部橋梁結(jié)構(gòu)施工；開展高架候車層和落客平臺混凝土結(jié)構(gòu)施工；開展其他部分結(jié)構(gòu)、相關(guān)項目施工。

3.3 施工重難點

由于此次工程支撐屋頂結(jié)構(gòu)柱直接與橋梁橋墩相連接，其施工與軌道梁之間并沒有直接關(guān)系。同時，由于高架層混凝土柱與梁直接和支撐屋蓋鋼柱連接，該部分施工會對屋頂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接作用，具體主要影響體現(xiàn)在兩個方面：一方面，在完成高架層及落客平臺混凝土澆筑施工之后，混凝土?xí)纬梢欢ǖ膭偠龋藭r屋頂鋼結(jié)構(gòu)柱底約束條件會隨之發(fā)生變化，導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)發(fā)生改變；另一方面，在進行高架層及落客平臺預(yù)應(yīng)力混凝土張拉施工時，混凝土量彈性壓縮會對屋頂鋼柱產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致柱頂發(fā)生位移，進而使屋頂鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，位移狀態(tài)產(chǎn)生變化。考慮到混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中，屋頂鋼結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力拉索已經(jīng)處于張拉成型的狀態(tài)，下部預(yù)應(yīng)力混凝土梁張拉及施工過程中，會對屋頂預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)成型狀態(tài)產(chǎn)生作用，對預(yù)應(yīng)力鋼拉索拉力產(chǎn)生影響，且計算模型是一次加載完成的。因此需要做好各項施工規(guī)劃，合理利用有限元軟件，模擬工程施工全過程，進而通過仿真分析確定工程設(shè)計是否合理，明確工程建設(shè)細(xì)節(jié)及建設(shè)重點，設(shè)置針對性較強的施工管控方案，以求達(dá)到最佳工程施工效果。

3.4 工程施工注意事項

（1）注重結(jié)構(gòu)設(shè)計模擬測試。由于設(shè)計參數(shù)設(shè)置的合理性會直接影響預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，設(shè)計人員需要加大對工程設(shè)計模擬測試工作的關(guān)注力度，通過各種測試方法驗證設(shè)計參數(shù)設(shè)置的合理性，以便及時對參數(shù)數(shù)據(jù)進行調(diào)整，保證預(yù)應(yīng)力質(zhì)量，防止因設(shè)計參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致工程施工出現(xiàn)質(zhì)量下降及結(jié)構(gòu)變形的問題。設(shè)計人員可通過運用有限元分析軟件，按照勘察數(shù)據(jù)結(jié)果對工程結(jié)構(gòu)展開模擬測試，并通過仿真模擬對工程整體施工展開驗證，從而做好細(xì)節(jié)優(yōu)化及參數(shù)調(diào)整，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的有效性。

（2）注重施工養(yǎng)護。在應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)的過程中，需要做好一系列養(yǎng)護措施，保證混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，以便為工程高質(zhì)量施工奠定扎實的基礎(chǔ)。為保證工程施工的有效性，需要對混凝土施工質(zhì)量的具體情況展開檢查，制訂配套養(yǎng)護作業(yè)舉措和管理制度，通過推行績效考核的方式，將各部分混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護工作落實到實處，保證責(zé)任人能夠嚴(yán)格對自己需要負(fù)責(zé)的部分進行管理，從而實現(xiàn)各結(jié)構(gòu)的有效維護，降低結(jié)構(gòu)裂縫問題發(fā)生的可能性，減少不必要的返工，降低工程投入成本，提高施工效率。

（3）注重施工安全管理。由于站房工程施工涉及大量高空作業(yè)施工，機械設(shè)備使用也較為頻繁，為保證工程施工安全，避免出現(xiàn)人員傷亡，需要加大對工程施工全過程安全情況的管理力度。一方面，需要對人員展開安全培訓(xùn)，幫助人員明確施工安全操作規(guī)范和防護措施正確使用方式，確保在發(fā)生問題時人員能夠及時進行自我保護，并且能夠通過合理操作，將各種不安全因素控制影響控制在最小；另一方面，需要進行安全巡查，組織專業(yè)人員對施工各項情況展開檢查及監(jiān)督，及時對不合理之處展開調(diào)整與糾正，保證各種安全隱患能夠得到及時消除。同時，需要設(shè)置安全指示銘牌及防護網(wǎng)等安全設(shè)施，真正將安全防范意識落到實處，提高人員安全意識水平，確保整體施工能夠安全高效展開。

4 結(jié)束語

站房施工質(zhì)量與鐵路使用體驗關(guān)系密切，為保證乘客能夠獲得更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，在進行站房改擴建及新建的過程中，技術(shù)人員需要加強對各種施工技術(shù)的研究與運用，不僅要明確工程整體結(jié)構(gòu)設(shè)計情況，同時還要積極應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，保證該技術(shù)能夠在結(jié)構(gòu)施工中發(fā)揮出更大的作用，使站房各部分工程施工都能符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)及要求，進而達(dá)到理想的工程建設(shè)效果，保證站房最終建設(shè)質(zhì)量。