房建大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)實(shí)踐研究

王寧龍，黃建偉，趙帥

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 引言

現(xiàn)階段，預(yù)應(yīng)力技術(shù)已成為建筑領(lǐng)域中使用率高、使用效果好的關(guān)鍵技術(shù)類型。將其應(yīng)用到混凝土梁施工的設(shè)計與作業(yè)實(shí)踐中，可顯著改善梁構(gòu)件整體的力學(xué)性能，從而避免其在實(shí)際投用中因荷載過大而出現(xiàn)開裂問題，為房屋建筑整體的安全性、抗震性、耐久性提供有力保障。

2 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)實(shí)踐的原理及背景

在現(xiàn)代房建工程的建設(shè)實(shí)踐中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用較為常見，且對綜合施工質(zhì)量有很強(qiáng)的保障與提升作用。普通的鋼筋混凝土構(gòu)件在結(jié)構(gòu)剛度、應(yīng)力抗性等方面相對有限，一旦受到過大的拉力作用，很容易出現(xiàn)開裂問題，進(jìn)而導(dǎo)致受拉部位乃至建筑整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、使用安全性及使用耐久性大打折扣。通常情況下，為了有效解決此類問題，人們傾向于通過增加構(gòu)件的鋼筋含量、增大構(gòu)件面積尺寸的手段實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)化，從而提升其對外部作用力的抵抗能力。但結(jié)合業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)來看，鋼筋量的增加與構(gòu)件體積的增大，勢必會增加大量的額外成本，且會導(dǎo)致房屋建筑整體重量和規(guī)模的變化，既不利于保障房建工程的經(jīng)濟(jì)效益，也不利于實(shí)際施工。除此之外，雖然通過調(diào)整混凝土型號、優(yōu)化混凝土配比的方式也能在一定程度上提高建筑構(gòu)件的力學(xué)性能與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但實(shí)際提升量往往較小。相比之下，通過應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)不僅能達(dá)到有效強(qiáng)化建筑構(gòu)件的效果，還能將房建工程的綜合效益控制在較高水平。

具體來講，預(yù)應(yīng)力施工時，需要對建筑構(gòu)件先進(jìn)行加壓處理，從而在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成預(yù)壓力，這種壓力可以為建筑構(gòu)件提供較大的對外作用力。當(dāng)構(gòu)件受到外力影響時，外部作用力首先需要與預(yù)應(yīng)壓力相互抵消，才能真正作用于構(gòu)件結(jié)構(gòu)本身。這樣一來，便能有效緩沖和推遲建筑構(gòu)件受到的荷載的影響，為構(gòu)件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與使用耐久性提供充分保障。同時，混凝土內(nèi)部預(yù)應(yīng)力越大，建筑構(gòu)件的應(yīng)力抗性也就越強(qiáng)。所以，將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用到房建大跨度混凝土梁的施工實(shí)踐中有較強(qiáng)的可行性與優(yōu)勢[1]。

3 大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工技術(shù)的實(shí)踐要點(diǎn)

以某工程為例，對房屋建筑工程大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐分析。該工程為房建項目的地上主體結(jié)構(gòu)工程，涉及局部大跨度框架梁及次梁構(gòu)件，均采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)進(jìn)行施工。單榀梁長度為19 m，橫截面規(guī)格500 mm×1 100 mm。具體來講，實(shí)際施工中的技術(shù)實(shí)踐要點(diǎn)如下。

3.1 施工準(zhǔn)備

在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工實(shí)踐中，做好圖紙方案規(guī)劃與材料用物準(zhǔn)備工作尤其重要。相關(guān)人員應(yīng)對工程現(xiàn)場情況與屋面建設(shè)需求進(jìn)行綜合考量，并據(jù)此做好施工圖紙的設(shè)計與技術(shù)流程的規(guī)劃。在此基礎(chǔ)上，對鋼絞線、錨固件、波紋管等材料的型號規(guī)格、材質(zhì)性能等進(jìn)行合理選擇。具體做法如下：

1）選擇鋼絞線。本案例工程對鋼絞線的性能要求比較高，相關(guān)選用標(biāo)準(zhǔn)見表1。本項目所用鋼絞線如圖1所示。

圖1 鋼絞線

表1 鋼絞線性能參數(shù)

為了確保性能標(biāo)準(zhǔn)的有效落實(shí)，避免低質(zhì)鋼絞線應(yīng)用于施工實(shí)踐，相關(guān)人員在工前準(zhǔn)備階段對鋼絞線進(jìn)行了多次全面檢測，確認(rèn)所有批次材料均符合工程要求。同時，出于保證鋼絞線性能質(zhì)量穩(wěn)定的目的，在施工現(xiàn)場搭建了專門的保存場地，以免日照、降雨等自然因素對材料產(chǎn)生侵襲影響。

2）錨固件。除鋼絞線外，施工中還需要使用多種錨固件，如錨固夾具、張拉端錨具、固定端錨具等。本案例工程中，相關(guān)人員對各類錨固件以分批抽樣形式進(jìn)行了清單核對、外觀檢查、硬度檢測、性能檢測等工作，確認(rèn)各項檢驗(yàn)結(jié)果與采購、設(shè)計要求相匹配，且符合相關(guān)國標(biāo)規(guī)定與技術(shù)規(guī)范，可進(jìn)場投用到后續(xù)施工活動當(dāng)中。

3）波紋管。本案例工程主要使用直徑為80 mm的波紋管，并基于大跨度梁的施工需求對波紋管實(shí)施了轉(zhuǎn)接處理，單管長度在200～300 mm。經(jīng)過工前抽樣試驗(yàn)，確認(rèn)波紋管的材質(zhì)剛度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度符合施工要求。最后，基于大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工方案，構(gòu)建明確化、精細(xì)化的組織管理體系，對各項施工任務(wù)、施工責(zé)任進(jìn)行逐層分化落實(shí)，從而為技術(shù)應(yīng)用與施工管理的綜合質(zhì)量夯實(shí)隊伍基礎(chǔ)，以確保后續(xù)施工活動的穩(wěn)定、高效開展。

3.2 施工流程

準(zhǔn)備工作結(jié)束后即可正式開展預(yù)應(yīng)力施工。施工時，任何一個施工環(huán)節(jié)、任何一項施工指標(biāo)的波動變化，都將對預(yù)應(yīng)力混凝土梁的最終施工效果產(chǎn)生影響，進(jìn)而給屋面工程乃至房建工程整體造成一定的質(zhì)量風(fēng)險。所以，務(wù)必保證施工流程的有序性與施工把控的嚴(yán)謹(jǐn)性。

1）測量放線。施工前期，相關(guān)人員需要進(jìn)入施工現(xiàn)場，依托設(shè)計圖開展測量放線工作，對施工的點(diǎn)、線及區(qū)域?qū)嵤┚珳?zhǔn)的測量標(biāo)記。落實(shí)好這一施工環(huán)節(jié)，既能有效地提升施工效率，又能大幅消解后續(xù)施工中的參數(shù)偏誤風(fēng)險，進(jìn)而保障施工質(zhì)量[2]。

2）成孔穿束。在成孔作業(yè)中，相關(guān)人員首先要依據(jù)施工現(xiàn)場的放樣標(biāo)記進(jìn)行開孔作業(yè)。作業(yè)方式以鉆機(jī)操作為主，應(yīng)做到對點(diǎn)開鉆、一次成孔，并在鉆孔過程中做好水平、豎直方向的測量監(jiān)控工作，以避免鉆孔的位置、角度發(fā)生偏差。在此期間，若出現(xiàn)鉆孔卡頓的情況，應(yīng)先穩(wěn)定地撤出鉆頭，并檢查鉆機(jī)是否存在故障問題，并通過更換構(gòu)件、清理調(diào)試等手段恢復(fù)鉆機(jī)性能。然后，繼續(xù)開展鉆孔作業(yè)。當(dāng)鉆孔深度、尺寸滿足設(shè)計要求時，應(yīng)對孔內(nèi)進(jìn)行清理，以避免對后續(xù)的混凝土注漿質(zhì)量產(chǎn)生影響。本案例工程中，為了更好地滿足施工需求，在實(shí)際施工時將鉆孔深度控制為設(shè)計值以上10 cm處。在穿束作業(yè)中，本工程施工人員在鋼絞線的前端安裝了導(dǎo)向帽部件，有效地降低了鋼絞線穿入混凝土構(gòu)件的難度。并且，在鋼絞線全部穿入后，對材料外露部分的長度進(jìn)行了反復(fù)調(diào)整，達(dá)到了良好的穿束效果。

3）加壓注漿。在開展這一環(huán)節(jié)的施工時，相關(guān)人員需要先對成孔情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)無誤后，將止?jié){塞安裝在鉆孔中，即可插入注漿管，按方案實(shí)施注漿作業(yè)。注漿過程中，注漿管末端深度以控制在孔底上方35 mm處為宜，注漿壓力應(yīng)設(shè)置為0.7 MPa。其后，根據(jù)實(shí)際的砂漿灌注情況，適時加壓多次，以提高注漿效率、保證注漿連續(xù)性。同時，基于注漿面高度的逐漸提升，適當(dāng)將注漿管向外拉出。待注漿量達(dá)到設(shè)計值時，緩緩撤出注漿管與止?jié){塞，并灌注適量水泥砂漿填補(bǔ)孔洞。本案例工程中，為了實(shí)現(xiàn)砂漿性能的進(jìn)一步強(qiáng)化，促成預(yù)應(yīng)力等級的提升，相關(guān)人員還在配制階段向漿內(nèi)添加了早強(qiáng)劑、減水劑及膨脹劑。需要注意的是，對錨索部分注漿施工時，應(yīng)著重控制好注漿壓力與孔內(nèi)的砂漿灌注量，若出現(xiàn)壓力驟升的情況，應(yīng)及時進(jìn)行停工檢查。加壓注漿施工初步完成后，相關(guān)人員需要利用預(yù)留的泌水孔、排氣管將砂漿內(nèi)的泌水及氣體充分排出，隨即對孔洞進(jìn)行封堵處理。若發(fā)現(xiàn)排氣受阻，可基于沖擊回波等效波速法（IEEV）判斷排氣管故障部位（見圖3），并采取有效的疏通措施。

圖3 IEEV法

4）預(yù)應(yīng)力張拉。開展預(yù)應(yīng)力張拉施工時，相關(guān)人員需要采用多次張拉的方式逐步對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行拉伸，并進(jìn)行各次張拉參數(shù)的精準(zhǔn)測量與記錄。在本案例工程中，初次張拉完成后，預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度為預(yù)設(shè)總強(qiáng)度的0.95倍，預(yù)期值為0.75倍即表明施工合格。二次張拉后，預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度達(dá)到預(yù)設(shè)總強(qiáng)度的1.03倍，且各項參數(shù)整體平穩(wěn)，順利地達(dá)成了預(yù)期目標(biāo)。在此階段應(yīng)注意的是，相關(guān)人員應(yīng)基于施工記錄信息對預(yù)應(yīng)力筋的拉伸情況進(jìn)行監(jiān)督與把控。若發(fā)現(xiàn)實(shí)際拉伸率過大（超出6%），需要及時停止張拉作業(yè)，并對梁構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力筋的質(zhì)量進(jìn)行檢查。然后，酌情采取構(gòu)件修復(fù)、參數(shù)調(diào)整等應(yīng)對處理，再開展后續(xù)的施工作業(yè)[3]。

5）注漿養(yǎng)護(hù)。為了在最大程度上提升大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，在預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后還需要做好施工縫排查與二次注漿修補(bǔ)工作。在此階段，注漿施工使用的砂漿材料應(yīng)與前期施工保持不變。二次注漿完成后，相關(guān)人員應(yīng)及時實(shí)施覆膜、灑水等常規(guī)養(yǎng)護(hù)工作，以確保混凝土結(jié)構(gòu)的最終質(zhì)量達(dá)到預(yù)期水平，實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力技術(shù)作用的有效發(fā)揮。

6）完工驗(yàn)收。在整體施工任務(wù)完成后，相關(guān)人員需要對大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁的建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行審核驗(yàn)收。一方面，要做好嚴(yán)格的現(xiàn)場檢查，審驗(yàn)是否存在裂縫、斷筋、鋼絞線外露過長等情況。另一方面，應(yīng)結(jié)合圖紙方案，對施工成果各項參數(shù)信息實(shí)施精細(xì)化的測量檢驗(yàn)，從而保證圖實(shí)一致，與施工方案的所有要求相符。在此階段，若出現(xiàn)驗(yàn)收不合格的情況，應(yīng)及時進(jìn)行返工重修，并待完成后再次進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。

4 結(jié)語

綜上所述，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工具有技術(shù)性強(qiáng)、流程復(fù)雜、質(zhì)量要求高的特點(diǎn)，所以，相關(guān)人員在實(shí)際施工過程中，要堅持做到按圖施工、按規(guī)范施工，并做好前期準(zhǔn)備與中后期施工的全程化把控，從而保證最終的施工效果完全符合工程要求。