房建工程大跨度預應力混凝土梁施工技術應用實踐

張文波

（蘭州高科投資（控股）集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

大型工業(yè)廠房、大型倉庫等結構梁的設計，避免不了大跨度梁施工的難題，為提高施工結構安全性及經(jīng)濟性，工程上常采用大跨度預應力混凝土梁施工技術[1]。該技術既能滿足結構安全性，也能滿足造價經(jīng)濟性，因此備受施工單位的青睞。

大跨度預應力混凝土梁大部分選用后張法施工技術，該技術在減輕結構自重的同時，通過預加張力，提高結構自身的受力性能，同時，在抗震、抗裂等性能上有著顯著地提升。本文以某實際工程項目進行施工實踐，采用后張法施工方式，對大跨度預應力混凝土梁施工技術進行分析，重點針對施工過程中的技術難點進行介紹，以供參考。

1 工程實踐案例

某市政府綜合辦公樓項目，綜合樓由主樓和裙樓組成，主樓共16層，樓高54m，總建筑面積為16500m2。該建筑西、南、東三面有裙樓，其中西裙樓設計有三層的多功能會議大廳，會議大廳跨度為33m，南裙樓設計有1層的大會議廳，跨度為25m，廳內均未設立柱，主梁采用大跨度預應力混凝土梁施工技術。

（1）預應力混凝土施工。首先，按照設計要求進行埋管，埋管間距設計不超過1m，埋管處接頭做好密封處理；其次，進行預應力筋鋼絞線的穿束，將鋼絞線整體包扎穿入預埋管內；鋪設預應力筋后安裝灌漿孔；最后進行灌漿處理。

（2）施工材料的選取。預埋管采用的是金屬波紋管，結構性能好、抗變形能力強；預應力筋采用預應力鋼絞線，其規(guī)格、直徑等應符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T 5224-2014設計要求，強度等級不低于1980MPa；錨具、夾具、連接器形式應符合《預應力筋用錨具、夾具和連接器》GB/T 14370-2015 技術規(guī)范，如采用LQM夾片型式錨具時需進行技術驗收和靜載荷試驗等；灌漿用的混凝土采用普通硅酸鹽水泥，不能使用強度等級低于42.5級水泥，添加劑材料為高效早強堿水劑、膨脹劑，滿足性能強度要求。

（3）施工機具的選用。應根據(jù)施工工藝流程和技術實施特點按要求選取合適的施工機具，如電動型高壓油泵、液壓型拉伸機、灌漿機具、穿心式千斤頂?shù)龋皇┕で皺z查機具質量，確保機具使用性能完好。

2 大跨度預應力混凝土梁施工流程和施工準備

2.1 施工工藝流程

預應力混凝土施工工藝流程如下：金屬波紋管預埋安裝，預應力筋的制作和穿管，錨具及張拉設備的安裝和調試，預應力拉張，孔道灌漿，錨頭封堵。其中，預應力灌漿孔道非常重要，施工前應檢查孔道的安裝質量，保證孔道尺寸及定位的準確性和平順性，杜絕局部彎曲問題[2]，避免影響混凝土澆筑質量；孔道接頭處應嚴格做好密封處理，且孔道處鋼板應與孔道軸線垂直，灌漿孔和排氣孔的位置必須符合設計要求，各工序間要求密切配合、協(xié)調穿插、無縫銜接。

2.2 施工前的準備工作

大跨度預應力混凝土梁施工流程復雜，需要施工人員密切配合，充分作好準備工作，對施工材料、施工機具等認真檢查和核驗，以提高施工質量和施工效率。具體準備工作要求如下：

（1）檢查拉伸機、高壓油泵等機具的使用性能，試運行機具是否正常、可靠，進行必要的參數(shù)校驗并做好記錄，確保機具準備就緒。

（2）根據(jù)設計要求，檢查預埋管、預應力筋等構件的規(guī)格、尺寸、強度等參數(shù)指標，并按照技術要求逐項檢查、驗收，確保材料構件合格、達標。

（3）施工所需的錨具夾具、連接器等數(shù)量、型式按照要求準確齊全，其質量驗收合格。

（4）預應力筋鋼絞線提前按要求制作并捆扎完成，上好標牌，分類存放，確保施工時隨用隨取。

（5）灌漿用的混凝土材料按要求進行配比試驗，確定合適的材料配比，并按確定的配比參數(shù)配制混凝土砂漿材料。

（6）施工前進行技術交底，將施工工藝流程、施工過程中的技術重點和難點交底到位，要求每一位施工作業(yè)人員熟記施工操作步驟和技術實施要點，各工種、各工序相互協(xié)調、密切配合，確保施工順利開展。

3 大跨度預應力混凝土梁施工技術要點

3.1 波紋管的安裝

波紋管的預埋和安裝是預應力混凝土梁施工工藝中的重要環(huán)節(jié)，該工程案例中選用的是強度和結構性能較好的金屬波紋管[3]。波紋管預埋安裝定位、連接和接口密封處理是施工中的重點。

3.1.1 波紋管的位置定位

波紋管是在底筋基礎上進行安裝的，所以應利用底部基礎鋼筋進行定位。可以按照預應力包絡曲線坐標定位，波紋管間距不宜過大，一般設置在0.6～1m 范圍內，該工程定位間距設定值為0.8m。本次施工波紋管長度在30m 以上，為提高定位筋的位置精度，施工中采用可刻度定位法，根據(jù)設計圖中的鋼絞線位置，確定定位筋位置，再進行定位筋的位置焊接，提高定位準確性。

3.1.2 波紋管的安裝連接

為確保連接順利，接頭管采用大一號的同型波紋管，有利于兩端波紋管的連接順暢。同時，為避免連接出現(xiàn)晃動等不穩(wěn)定問題，該工程對固定支架進行優(yōu)化設計，采用U 型固定支架型式，提高波紋管固定的穩(wěn)固性。

3.1.3 波紋管接頭處密封處理

確保接頭處連接密封可靠性，接頭密封可以采用密封膠帶封口，防止灌漿時漏漿。此外，考慮到該工程預應力梁的跨度長、斷面截面大，鋼筋籠本身自重較大，如果直接作用在波紋管上，容易破壞波紋管的結構，因此，可先進行波紋管的定位、布管、穿束等工序，之后再下放鋼筋籠，以保護波紋管結構質量。

3.2 預應力鋼筋的制作和鋪設

波紋管預埋安裝完成以后，需進行預應力鋼筋的穿束。

3.2.1 預應力鋼筋的制作

（1）應根據(jù)設計要求提前下料制作好預應力鋼筋，包括鋼筋數(shù)量、規(guī)格、尺寸等，做好選型和下料前的準備工作。預應力鋼筋直徑、規(guī)格等嚴格按照圖紙設計要求選取，下料長度應根據(jù)預埋管曲線長度和材料張拉端工作長度提前考慮，過長或過短都會影響安裝質量。由于預應力鋼筋需要進行張拉處理，因此，下料制作時應提前考慮預應力鋼筋彈性回縮量，預留鋼筋張拉端的外伸長度。不同的鋼材品種彈性回縮量有所差異，張拉設備的張拉行程也有所不同，因此，需要提前根據(jù)預應力鋼筋材料，做好張拉設備選型，并采用合適的施工方法，完成相應的施工步驟[4]。

（2）鋼筋制作完成后應合理存放，露天存放時應盡量不要接觸地面，并蓋好雨布，避免雨淋生銹或地面腐蝕。

3.2.2 預應力鋼筋的鋪設

在預應力鋼筋鋪設前，需要進行捆扎處理，捆扎過程由預應力束和普通鋼筋組合在一起完成，將普通鋼筋的主筋和預應力束同時放入捆扎，預應力束的高度根據(jù)設計曲線形狀計算后確定。為確保捆扎質量，需要在預應力鋼筋設置的控制點位主筋處焊接馬凳箍，尤其是預應力束的反彎點位置，必須設置馬凳箍，將預應力束與鋼筋牢牢捆扎結實。此外，鋪設預應力鋼筋時，應時刻保持預應力束的曲線流暢，鋼筋籠放入梁模板后應觀察預應力束曲線形狀，發(fā)現(xiàn)水平偏擺時應及時調整、修復。

3.3 預應力張拉

預應力張拉是預應力混凝土梁施工技術的核心工藝，該工程采用后張法形式，先安裝預應力張拉設備，待預應力鋼筋籠在梁模板固定后再進行張拉[5]。

3.3.1 張拉設備的安裝和調試

確保張拉設備選型滿足張拉技術要求，安裝后對張拉設備進行試運行，確保設備運行可靠，無使用故障。

3.3.2 預應力張拉前準備工作

預應力張拉前，先進行混凝土澆筑，澆筑對混凝土強度要求較高，因此，張拉前必須查驗混凝土強度是否達到設計要求，待確認達到設計要求后才可張拉。張拉過程按照應力從小到大的程序進行，達到張拉應力最大要求值后，保持張拉載荷2min，對其一端進行錨固，另一端應根據(jù)張拉要求補齊應力損失后再進行錨固。同時，張拉過程應避免鋼筋發(fā)生偏移，時刻保持孔道、錨具、千斤頂三者中心線處于同一直線上，在時間上，兩端同時張拉，同步進行，張拉過程應做好記錄。

3.3.3 張拉完成后的檢查

該工程由于預應力梁結構尺寸較大，一次澆筑難以完成，故采用分層澆筑方式，但張拉預應力筋需一次張拉完成，因此，預應力鋼筋張拉完成后，分層澆筑混凝土強度也必須達到設計要求。此外，采用2 臺張拉設備左右兩端同時張拉同一束預應力鋼筋時，必須對張拉力讀數(shù)和鋼絞線的預應力伸長值同時進行控制。張拉前計算張拉值，觀察張拉后的實際值并比較其與計算值的差異，保持誤差控制在±6%以內，嚴格控制誤差值，一旦發(fā)現(xiàn)誤差偏大時，應立即停止張拉，查明原因，及時處理修復。

張拉完成后應做好現(xiàn)場保護，嚴禁撞擊張拉端頭，切割多余鋼絞線時嚴禁使用電弧切割，否則將會影響預應力鋼筋的使用強度，切割時用濕棉布包裹錨具并對錨具進行加水冷卻。

3.4 孔道灌漿

孔道灌漿需要在預應力鋼筋張拉后的48h 內完成，灌漿前應檢查鋼絞線和錨具是否存在破損、變形等異常情況，如無異常方可進行灌漿施工作業(yè)。孔道灌漿施工過程應遵循以下施工要求：

3.4.1 孔道的清理

灌漿前的準備工作必須充分、周全，灌漿前必須做好孔道的清渣處理，保證孔道灌漿通暢，清理時可采用高壓水槍沖洗，待孔道內雜質沖洗干凈以后，也應先清理孔道內的積水，避免雜質、積水等影響灌漿質量。灌漿作業(yè)開始前，仔細檢查排氣孔、壓漿孔以及灌漿設備等質量，確保灌漿施工過程的順利進行。

3.4.2 灌漿砂漿配制

灌漿用的砂漿配制必須嚴格按照試驗確定的配比進行。該工程采用普通硅酸鹽水泥，試驗確定的水泥漿水灰比為0.45，配制時必須嚴格按照配比進行，添加物料時必須計量準確，嚴格控制水灰比值，確保砂漿配制滿足使用性能要求。配制砂漿在使用前和澆筑過程中應保持攪拌狀態(tài)，提高水泥漿的性能質量。

3.4.3 孔道澆筑

由于該工程預應力混凝土梁結構跨度尺寸超過30m，梁的孔道過長，因此，一次性澆筑成型難以實現(xiàn)，容易出現(xiàn)空隙等澆筑缺陷，為確保澆筑質量，該工程采用兩次澆筑施工完成。第一次澆筑完成以后，待水泥漿中的水充分泌出且未初凝時，立即進行二次壓漿。二次壓漿過程需緩慢進行，速度不宜過快，壓漿量應均勻，二次壓漿時，達到一定壓力后觀察排氣孔位置，發(fā)現(xiàn)流出濃水泥漿時，封閉排氣孔，繼續(xù)加壓，持續(xù)加壓到設定值后，停止壓漿并進行封堵。此外，灌漿應在預應力張拉后及時進行，不宜超過48h，灌漿完成后應對混凝土梁進行養(yǎng)護，保證混凝土澆筑質量。待檢驗無質量問題后，施工完成。

4 結束語

大跨度預應力混凝土梁施工技術在大型建筑體系中應用已經(jīng)趨于成熟，鑒于其施工結構安全性以及工程造價經(jīng)濟性，諸如廠房、倉庫、多功能展廳、會廳等大型建筑體，通常都會應用到大跨度預應力混凝土梁施工技術。施工單位應認真分析和總結類似的施工經(jīng)驗，掌握施工工藝流程，并針對預應力混凝土梁施工過程中的重點和難點進行嚴格把控，提高現(xiàn)場施工管理水平，確保預應力混凝土梁施工的質量。