大跨度預應力混凝土梁施工技術研究

蘇龍輝 陳瑞源

近年來隨著工程技術水平的大幅提升和個性化需求的日益增長，國內建筑市場對開敞大空間的需求增多，預應力混凝土梁技術具有抗開裂、抗變形能力強等特點，對大跨度、大荷載結構具有很好的適應性，然而隨著空間跨度和結構尺寸的增加，大跨度預應力混凝土梁面臨預應力損失、混凝土收縮、結構變形等諸多問題。本文重點介紹了高大模板盤扣式鋼管支撐體系及信息化變形監測、預應力鋼束線牽引穿束等關鍵技術，旨在提升施工質量安全、提高效率降低成本。

近年來隨著工程技術水平的大幅提升和個性化需求的日益增長，國內建筑市場對開敞大空間的需求增多，預應力混凝土梁技術具有抗開裂、抗變形能力強等特點，對大跨度、大荷載結構具有很好的適應性，可減少材料用量，擴大使用功能，綜合經濟效益較好。

目前房建工程預應力混凝土梁通常采用后張法，同時隨著空間跨度和結構尺寸的增加，大跨度預應力混凝土梁面臨預應力損失、混凝土收縮、結構變形等諸多問題，其中高大模板支撐體系選型、支撐架體變形監測、預應力鋼束線穿束方式可很大程度解決以上問題。本文通過工程實踐重點介紹了高大模板盤扣式鋼管支撐架及信息化變形監測、預應力筋牽引穿束等關鍵技術，具有安全性能高、施工質量好、施工效率高、施工成本低等優點，具有較高的推廣應用價值。

一、高大模板盤扣式鋼管支撐架施工技術

1.技術背景

高大模板支撐系統主要是指混凝土構件模板搭設高度8m及以上、搭設跨度18m及以上或施工總荷載15kN/m2及以上、集中線荷載20kN/m及以上的模板支撐系統，其具有高度高、跨度大及荷載大的特點，在建筑施工中占據了主要地位。傳統的扣件式鋼管模板支撐架，由于市場原因造成原材料鋼管壁厚及焊縫尺寸、頂托壁厚等不符合要求，在高大模板支撐架中，容易出現扣件扭力不足、整體穩定性差、人工成本高、易耗材等問題，使得承插型盤扣式鋼管架在高大模板支撐架中被廣泛應用。

2.技術要點

高大模板采用Q345盤扣式φ48×3.2mm的鋼管支架，搭設時梁板體系分離，各項搭設參數需要經嚴格計算確定，專項方案需經專家論證并審批通過后實施。梁和板的支撐立柱縱橫向間距應相等或成模數，掃地桿、水平拉桿、斜桿應根據搭設間距選用相應模數的標準配套桿件,通過連接盤、插銷與鋼管立柱連接牢固。支撐架之間補充斜撐拉桿或交叉斜撐，使鋼管架支撐體系連成一片，提高整體穩定性。同時，高大模板應在立柱周圍外側和中間有結構柱的部位，按水平間距6～9m、豎向間距2～3m與建筑結構設置一個固結點，以提高整體穩定性和提高抵抗側向變形的能力。跨中梁底處應起拱，起拱高度為梁跨度的1/1000～3/1000，主次梁交接時，先主梁起拱，后次梁起拱。對于大跨度預應力梁的底模和支撐需張拉且灌漿完畢后方可拆除。

3.技術優點

承插型盤扣式鋼管支撐架全部桿件均為系列化、標準化，并且搭拆快，易于管理，節點抗扭轉能力強，具有安全可靠、穩定性好、承載力高的特點。與傳統扣件式鋼管支撐架等相比，在同等荷載情況下，可以節省相應的人工費、材料費等，產品壽命長，綠色環保，技術經濟效益較為明顯。

二、高大模板信息化變形監測技術

1.技術背景

近幾年全國發生了多起高大模板坍塌事故，高大模板變形監測至關重要，傳統變形監測方式監測效率低、監測項目不全、監測準確性及時性差，無法準確預警架體的安全狀態，因此，需要采取信息化變形監測技術。

2.技術要點

在高支模系統支撐架邊角位置及中間按每隔15m間距設置監測點，每個監測點應布置不少于2個支撐架水平位移和立桿變形傳感器、3個支撐架沉降傳感器安裝在模板支架頂部的傳感器，實時監測模板支架的鋼管承受的壓力、架體的豎向位移和傾斜度等內容，并通過無線通訊模板將各支撐鋼管柱頭的傳感器數據發送至設備信號接收和分析終端，數據接收終端在收到數據后對數據進行分析，在將數據傳遞給遠程監測系統的同時，對數據的安全性進行計算，并及時將支模架的危險狀態通過聲光報警和向平臺實時傳訊的模式傳遞出去。

3.技術優點

高支模信息化監測技術集數據實時采集、數據統計分析、超變形及時預警等功能為一體，可以很好地實現針對高支模架的有效實時監測和提前預警，便于項目管理人員對支撐架體的安全性狀態做出準確判斷，及時做出相應的應急措施，為施工安全提供保障。

三、預應力筋牽引穿束技術

1.技術背景

后張法預應力鋼束線的穿束在現有技術中并不夠優化，鋼束線在穿束中，鋼束線頭部會觸碰到預應力波紋管內壁，尤其當鋼線束穿設于預應力波紋管的彎曲段時，鋼束線頭部阻力較大，嚴重降低了鋼線束的穿束順暢度，導致費時費力，且可能導致破壞波紋管影響后期預應力張拉施工，因此，需要進一步改進。

2.技術要點

大跨度預應力梁鋼束線牽引穿束示意圖如圖1所示，主要先將穿線滑座放置于預應力波紋管內（穿線滑座結構示意圖如圖2所示），牽引繩的一端固定于穿線滑座，牽引繩的另一端穿過端蓋穿繩孔固定于收卷筒，然后通過注水管對預應力波紋管內孔進行注水作業，從而推動穿線滑座在預應力波紋管內進行正向移動，使得穿線滑座由靠近端蓋的一端移至預應力波紋管的另一端，工作人員將鋼線束的一端安裝于穿線滑座上后，拆卸端蓋，通過驅動電機轉動帶動收卷筒轉動，從而對牽引繩實現收卷，拉動穿線滑座在預應力波紋管內進行反向移動，實現穿束作業，使得鋼線束的一端外露于預應力波紋管，穿線滑座反向滑移過程中，推動液體排出預應力波紋管，穿束后，將安裝套拆卸于穿線滑座，并將鋼線束帶有安裝套端部切割掉。

圖1 大跨度預應力梁鋼束線牽引穿束示意圖

圖2 穿線滑座結構示意圖

3.技術優點

預應力筋牽引穿束技術具有如下優點：（1）多根鋼線束全部固定于穿線滑座，實現多根鋼線束的同步穿束，進一步縮短鋼線束的穿束周期；將鋼線束的一端安裝于穿線滑座后，通過牽引機構拉動穿線滑座在預應力波紋管內進行移動，實現穿束作業，減少鋼線束端部與預應力波紋管內壁發生碰撞的可能，提高鋼線束的穿束順暢度，穿線滑座設置有滾輪，減少穿線滑座與預應力波紋管內壁之間的摩擦力，進一步提高順暢度；（2）多根鋼線束全部固定于穿線滑座，實現多根鋼線束的同步穿束，進一步縮短鋼線束的穿束周期；（3）安裝套和鋼線束通過焊接固定后，將安裝套安裝固定于安裝板，當完成穿束后，將安裝套與安裝板拆卸，實現穿線滑座和鋼線束的可拆卸連接，便于穿線滑座的重復利用；（4）對預應力波紋管內孔進行注水，一方面，推動穿線滑座滑移經過彎曲段滑移至預應力波紋管的另一端，以便工作人員將鋼線束安裝于穿線滑座，一方面，對預應力波紋管的密封性進行檢測，減少后續工序中預應力孔道注漿不密實的可能，另一方面，對預應力波紋管的內孔清洗沖洗，除去雜物、疏通和濕潤整個管道。

四、結語

本文通過工程實踐介紹了高大模板盤扣式鋼管支撐架施工技術、高大模板信息化變形監測技術、預應力筋牽引穿束技術，與傳統工藝比較，以上技術加強了整個支撐體系的穩定性，能夠實時監控整個模板支撐體系在施工及使用過程中的變形，大大提高了安全保證，并且最大限度節省人工和材料，便于項目成本管控。同時以上技術還具有銜接緊密、安全高效、循環使用等特點，加快了施工進度，縮短了施工工期，提高了施工質量，降低了施工成本，效益顯著，具有較高的推廣應用價值。