車站后張法預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制

王碩升

（中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司）

1 后張法預(yù)應(yīng)力特點(diǎn)

后壓漿法從質(zhì)量、受力以及適用范圍[2]等方面具有很多特點(diǎn)。

1）抗裂性能好，剛度大

后張法施工是待混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，在構(gòu)件的內(nèi)部預(yù)先施加一個“反向變形”的力，即構(gòu)件在受到外部荷載時此內(nèi)力能抵消部分外力，減少構(gòu)件撓度，從而增大構(gòu)件剛度、強(qiáng)度，防止構(gòu)件產(chǎn)生較大撓度產(chǎn)生裂縫。

2）節(jié)約材料

實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，在后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工中，鋼材節(jié)約40%～50%，混凝土節(jié)約20%～40%。

3）設(shè)備簡單、占地空間小

后張法預(yù)應(yīng)力不同于先張法所需的臺座設(shè)備，不用占用較大場地，且施工設(shè)備簡單。

4）減少構(gòu)件尺寸，重量輕

在節(jié)約混凝土的同時縮小構(gòu)件的尺寸，減輕構(gòu)件自重，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部構(gòu)件（尤其柱更為明顯）受豎向力減小。

2 適用范圍及工藝原理

后張法預(yù)應(yīng)力一般用于場地面積較小，跨度、截面尺寸大的大型構(gòu)件及現(xiàn)澆構(gòu)件中。

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力后張法施工的原理在混凝土構(gòu)件達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度時，通過預(yù)先留置的預(yù)應(yīng)力孔道，鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力筋，按照設(shè)計規(guī)范張拉，張拉后進(jìn)行孔道灌漿及封錨。

3 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具及張拉設(shè)備選用

3.1.1 預(yù)應(yīng)力鋼絞線

預(yù)應(yīng)力采用高強(qiáng)度φS15.2低松弛鋼絞線，鋼絞線必須滿足圖紙規(guī)范的要求。

3.1.2 錨具選用

主梁張拉端采用Ⅰ類多孔夾片錨具，須滿足《預(yù)應(yīng)力用錨具、夾具和連接器》GB/T14370中的要求。所采用的錨具，在進(jìn)行配套使用時，保證在張拉過程中受力穩(wěn)定。本工程的錨具型號為OVM15-12。

3.1.3 千斤頂選用

張拉千斤頂選用YCW-250B，油泵選用超高壓電動油泵ZB10/320-4/800，油壓表選用防震油表，其精度及讀書應(yīng)滿足施工要求。

所用千斤頂、油壓表等需定期維護(hù)和標(biāo)定，且應(yīng)配套標(biāo)定和使用。標(biāo)定時，千斤頂工作狀態(tài)應(yīng)和實(shí)際使用時相一致。

3.2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線質(zhì)量控制

1）下料長度

本車站梁預(yù)應(yīng)力張拉為兩端對稱張拉，其下料長度見式（1）：

式中：L為鋼絞線下料長度；l為構(gòu)件的孔道長度；l1為工作錨厚度；l2為張拉用千斤頂長度（含工作錨）。

2）鋼絞線制作

預(yù)應(yīng)力鋼絞線制束時，相互之間不能纏繞，鋼絞線不能與土壤和積水接觸，防止材料生銹，且應(yīng)保持材料順正，也不能生拉硬拽，使材料表面磨傷。

在無任何遮擋的情況下使用成卷鋼絞線時，由于鋼絞線彈力大，容易相互纏繞在一起，且彈出傷人。需在張拉附近設(shè)置一個簡易的遮擋裝置，將鋼絞線保護(hù)起來，現(xiàn)場可焊制一個簡易鐵籠，鋼絞線放入籠中緊貼線盤，再將鋼絞線抽出。鐵籠的尺寸不宜過大，以剛好能包裹住鋼絞線盤的外徑為合適（見圖1）。

圖1 鋼絞線存放鐵籠示意圖

鋼絞線編束前按照施工圖紙要求分別對孔道序號進(jìn)行編號，鋼絞線的編束用18#～20#鋼絲密纏約20mm綁扎固定牢固，間距1m～1.5m。盡量使每束鋼絞線受力保持在大致相同的范圍內(nèi)，避免力集中在個別束上，編束時將鋼絞線排列整齊。

3）鋼絞線穿束

穿束前先檢查孔道內(nèi)是否存在異物或者積水，必要時進(jìn)行清理，搬運(yùn)鋼絞線時應(yīng)按照規(guī)范要求，鋼絞線每隔2m，采用人工支撐搬運(yùn)，不能在地上由一端拉拽。本工程擬采用卷揚(yáng)機(jī)整體穿束，鋼絞線前端在穿束前制作一個牽引禁錮裝置，防止鋼絞線穿束過程中受力不均勻。鋼絞線端頭套適于穿束的塑料帽。

3.3 安裝波紋管

3.3.1 波紋管預(yù)留孔道采用金屬波紋管的方法，波紋管的直徑為φ90mm。

3.3.2 連接

在實(shí)際施工過程中，預(yù)應(yīng)力孔道的長度一般都大于金屬波紋管單根長度，此時需接長波紋管，切斷金屬波紋管時，應(yīng)采用砂輪鋸，端口應(yīng)平順、無毛刺；接口處可采用內(nèi)徑稍大于本工程的塑料管或者波紋管將兩者套住，接長時注意密封接口位置，避免灌漿或者澆筑混凝土?xí)r跑漿或進(jìn)混凝土砂漿（見圖2）。

圖2 波紋管連接構(gòu)造圖

3.3.3 定位

金屬波紋管安裝時，按照圖紙預(yù)應(yīng)力管道口兩端位置及預(yù)應(yīng)力束放樣圖，在梁內(nèi)標(biāo)記出來，可采用細(xì)繩拉出鋼絞線大樣后，在梁內(nèi)箍筋上用粉筆標(biāo)記位置，可采用鋼筋彎成一個大于波紋管的圓，焊接在梁鋼筋上，支撐金屬波紋管間距不宜過大，宜1m左右設(shè)置，但在直線變圓弧處應(yīng)設(shè)置。定位要求保持和圖紙大樣圖相一致。

金屬波紋管應(yīng)按照設(shè)計圖紙?zhí)峁┑念A(yù)應(yīng)力束放樣圖定位放樣，定位鋼筋焊接在梁主筋和箍筋上。

3.4 灌漿孔、出漿排氣管和泌水管

①一般在錨具上設(shè)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力灌漿孔，進(jìn)場時注意檢查灌漿孔是否滿足要求。預(yù)留孔道的最高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排氣管（兼做泌水管），若鋼絞線孔道過長，可在適當(dāng)位置開孔作為灌漿孔或最高點(diǎn)的灌漿孔，必要時也可作為灌漿孔使用。

②最高點(diǎn)的泌水孔與灌漿孔的塑料管在梁澆筑完成后，伸出其頂面的高度不宜過小，防止在施工過程中堵塞，一般超過300mm～500mm為宜，在上層施工過程中注意塑料管道的成品保護(hù)，避免鋼管、材料對其擠壓變形甚至斷裂。

③灌漿孔、泌水孔的做法：在波紋管的上部切割一個直徑約20mm～25mm左右的孔，孔邊用橡膠墊（或海綿墊）墊鋪，塑料管和管件連接后，用鐵絲將蓋板與波紋管綁牢，密封嚴(yán)密，但用力不宜過猛，防止波紋管變形，后期穿鋼絞線時無法穿入（見圖3）。

圖3 灌漿孔設(shè)置示意圖

3.5 端部節(jié)點(diǎn)安裝

預(yù)應(yīng)力筋端部錨墊板采用4根直徑14mm長200mm的短鋼筋焊接固定在非預(yù)應(yīng)力筋上，并保持孔道中線應(yīng)與承壓板相垂直。

3.6 混凝土澆筑

①當(dāng)鋼筋、模板及金屬波紋管、錨具等安裝完成后，應(yīng)報監(jiān)理單位進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。

②本工程為澆筑后穿束鋼絞線，為防止混凝土澆筑過程中波紋管堵塞及變形，宜在澆筑前穿一根比孔道長度略長的PVC管材，外徑略小于波紋管內(nèi)徑，以適于穿過為宜。

③采用振搗棒振搗時，避免在振搗棒作用范圍內(nèi)長時間在預(yù)應(yīng)力波紋管附近振搗，以免波紋管因振搗原因變形或破壞。

④在混凝土澆筑過程中，梁兩端的振搗尤為重要，其密實(shí)度必須達(dá)到設(shè)計要求，因在張拉過程中尤其靠梁兩側(cè)最外孔，受力一側(cè)往往是薄弱環(huán)節(jié)，容易拉裂混凝土，此時處理比較麻煩，所以在端部澆筑時一定要注意振搗到位。

⑤預(yù)應(yīng)力梁處的混凝土養(yǎng)護(hù)工作必須按照圖紙要求進(jìn)行，防止張拉前因混凝土養(yǎng)護(hù)不到位而產(chǎn)生的混凝土收縮裂縫。

3.7 預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉

3.7.1 準(zhǔn)備工作

①混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，尤其檢查錨板后混凝土是否密實(shí)，此項(xiàng)工作至關(guān)重要；

②按照圖紙要求，預(yù)應(yīng)力梁底的架體在張拉之前不能拆除，其底部模板在張拉之前也不得拆除；

③梁的兩端側(cè)面清理干凈，不得有鼓包，產(chǎn)生受力不均勻現(xiàn)象，錨具的夾片應(yīng)按照規(guī)范要求安裝牢固。

3.7.2 張拉

1）張拉控制應(yīng)力

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk=0.75×1860=1395N/mm2。張拉時采用兩端同時且對稱張拉，施工時應(yīng)根據(jù)實(shí)測鋼絞線彈性模量和截面積進(jìn)行修正。

2）張拉方法及張拉程序

張拉方法：張拉采用“應(yīng)力控制，伸長校核”法，兩端同時張拉、左右對稱進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力張拉之前根據(jù)圖紙給定伸長量及按照規(guī)范計算出的伸長量相比較，是否存在誤差，給定數(shù)值不準(zhǔn)確，切勿直接采用圖紙數(shù)據(jù)直接張拉，在張拉時會受孔道摩阻、千斤頂?shù)雀鞣矫嬗绊憽?/p>

張 拉 程 序：0→初 應(yīng) 力（0.10～0.25σcon）→1.03σcon（持荷3min）→錨固，張拉時應(yīng)計入錨圈口及千斤頂內(nèi)摩阻損失。

根據(jù)表4中不同班級在三種不同聽力測試題型下的成績表現(xiàn)，所有原始數(shù)據(jù)重新進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)和配對樣本T檢驗(yàn)，目的是找出成績之間是否存在顯著差異，見表5。

如預(yù)應(yīng)力的伸長較大，按照規(guī)范千斤頂進(jìn)行第二行程張拉，直到滿足要求為止。

3）伸長值的量測

由于開始張拉時，預(yù)應(yīng)力筋、錨具等都處于松弛狀態(tài)，需提前施加力，將此種因素引起的伸長量消除。一般在張拉前，根據(jù)圖紙要求或規(guī)范要求設(shè)置一個初始應(yīng)力，伸長值的測量是在初始應(yīng)力施加之后進(jìn)行的。實(shí)際伸長值見式2。

式中：ΔL1為從初應(yīng)力至最大張拉力之間的實(shí)測伸長值；ΔL2為初應(yīng)力以下的推算伸長值，可以根據(jù)初應(yīng)力和二倍初應(yīng)力的伸長值量測值之差求得；ΔL3為混凝土構(gòu)件在張拉過程中的彈性壓縮值（量值很小，可忽略）。

本工程圖紙給定初始應(yīng)力為10%～20%，選取10%。

3.8 孔道灌漿、封錨

1）灌漿

①本工程采用壓力灌漿。

③水泥漿應(yīng)在管柱附近進(jìn)行攪拌，攪拌時間、配合比按照規(guī)范要求，本工程預(yù)應(yīng)力管道長度在20m左右，可在灌漿孔一次性灌滿孔道，在灌注過程中宜連續(xù)進(jìn)行。

④管道灌漿材料采用高性能無收縮灌漿劑，抗壓強(qiáng)度不小于50MPa，滿足《TBT 3192-2008鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》要求。

2）封錨

預(yù)應(yīng)力鋼絞線在張拉完成后及時進(jìn)行封錨工作，防止錨具外露大氣中銹蝕，封錨時應(yīng)注意：

①鋼絞線的切除按照規(guī)范要求，切除后在錨環(huán)外露長度不宜過小；

②張拉端清理干凈后，按設(shè)計要求進(jìn)行防銹漆涂刷工作，應(yīng)按照圖紙規(guī)范節(jié)點(diǎn)要求進(jìn)行處理；

③采用微膨脹混凝土。

4 質(zhì)量控制措施

①施工前認(rèn)真熟讀相關(guān)施工規(guī)范、圖紙，組織項(xiàng)目人員及施工作業(yè)人員的培訓(xùn)工作；

②預(yù)應(yīng)力鋼絞線及錨具等材料、設(shè)備進(jìn)場嚴(yán)格進(jìn)行復(fù)測；

③張拉前對設(shè)備，如千斤頂、油泵、油壓表進(jìn)行配套校驗(yàn)工作；

④預(yù)應(yīng)力孔道的規(guī)格、數(shù)量、位置。灌漿孔、排氣兼泌水管等應(yīng)符合設(shè)計及施工要求；

⑤錨固區(qū)加強(qiáng)筋鋼筋應(yīng)符合施工詳圖要求，避免在張拉時發(fā)生裂縫；

⑥預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉過程中應(yīng)避免斷裂和滑脫，如超過規(guī)范允許范圍則進(jìn)行更換；

⑦操作人員應(yīng)遵守交底和培訓(xùn)內(nèi)容；

⑧張拉后應(yīng)檢查構(gòu)件有無裂縫，如出現(xiàn)裂縫，應(yīng)會同建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計單位處理，不能擅自修補(bǔ)。

5 結(jié)語

鄭許市域鐵路工程車站梁后張法預(yù)應(yīng)力施工實(shí)踐表明，后張法預(yù)應(yīng)力施工達(dá)到效果，體現(xiàn)了后張法預(yù)應(yīng)力施工的特點(diǎn)，顯示了后張法預(yù)應(yīng)力在建筑中的獨(dú)特優(yōu)勢，尤其大跨度、大尺寸構(gòu)件在未來標(biāo)志性建筑中越來越多，采用后張法施工的工程會不斷增加[3]。該文為今后的后張法預(yù)應(yīng)力施工積累了施工經(jīng)驗(yàn)，對以后的相關(guān)施工有一定的借鑒作用。