后张拉有粘结预应力柱施工技术

【摘要】现代预应力施工技术推动了土木工程的快速发展，同时也是当今大型结构中应用最为广泛的技术。本文结合工程实例，介绍了后张拉有粘结预应力在预应力柱施工中的主要技术要点难点，并针对这些难点提出了解决的方案。

【关键词】有粘结预应力；预应力柱 ；固定端处理；要点难点；解决方案

1 工程概况

中国杭州黄龙饭店改扩建新建工程位于杭州市曙光路和杭大路的交汇口，体育场路北侧，由14层的7#楼、9层的8#楼以及连通的4层地下室组成，总建筑面积 67734.37 m2。基坑平面形状为不规则的长条形，±0.000标高相当于黄海高程6.160m，地下室底板面标高为-17.95m。其中8#楼宴会厅层数三层，总高度为15.4m，宴会厅Z9、Z12、Z10A等8只柱采用了后张拉有粘结预应力，这8只柱从地下室底板至4层宴会厅总高度为33.35 m（17.95 m +15.4 m）。Z9、Z10、Z12柱主筋配置为9―9Φs15.24+2―5Φs15.24，钢绞线采用fptk=1860Mpa的低松弛有粘结钢绞线，主筋由地下室基础面延伸至8#楼宴会厅顶板面。

2 预应力柱施工工艺

2.1 钢绞线及锚具进场验收

2.1.1 检查钢绞线进场时，每一合同批是否有质量证明书，每盘是否挂有标牌，质量证明书和标牌内容是否齐全。

逐盘检查钢绞线外观质量，钢绞线表面不得有油污、锈斑或机械损伤；钢绞线的捻距应均匀，切断后不松散。

钢绞线应按重量不大于60T作为一个检验批，从同一批中任取3盘，在每盘中任意一端截取1根试件进行拉伸复试。

2.1.2 检查锚具进场时，每一合同批是否有质量证明书和装箱单。

从每批中抽取10%且不应少于10套锚具检查外观质量和外形尺寸；锚具表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂纹。当有一套表面有裂纹时，应逐套检查。

每批中抽取2%且不少于3套，按产品标准规定的表面位置和硬度范围做硬度复试。供货方须提供有效的静载锚固性能试验。

2.2 钢绞束成品制作、加工

钢绞线及锚具试验合格后，进行钢绞束成品的制作、加工钢绞束的下料长度，根据设计图的理论计算长度，加千斤顶的工作长度来确定。钢绞线下料采用砂轮切割逐根切割，以保持切口平正，严禁用电焊或火煽切割。

钢绞束成型时，钢绞线不得互相穿插，纠绕扭结等现象，应顺直，并每隔2000mm用铁丝绑扎编束。

钢绞束成品加工在施工现场中进行，加工完后要严格保护，以防锈蚀。

2.3 搭设平台

利用场地四周的围护，做完基础垫层施工后，在预应力柱的位置附近利用钢管搭设用于放置钢绞束、镀锌钢管、连接用的钢套管的施工平台。

2.4 按施工流程及每层的层高要求，合理预先加工镀锌钢管的长度。

2.5 孔道成型、固定端处理。

在基础垫层施工完毕后，且木工在支承台模板，绑扎钢筋的同时，进行孔道成型施工。

根据提供的设计图纸，在承台内：按照设计图，对各柱的预应力筋位置，做好挤压定锚具的安装，且穿好钢绞线和镀锌管，然后将外露镀锌管的钢绞线放置在围护和钢管架组成的平台上，同时做好外露钢绞线的防锈措施，在柱内的镀锌钢管需与柱内钢筋焊接，保证钢管不位移，钢管的连接采用套筒。同时在每层的适当位置预埋铁皮管做出气管（兼灌浆孔和泌水孔用）。

2.6 张拉端施工要点

在施工到地上第四层时，应按设计图做好张拉端承压板的埋设。严禁对固定好的张拉端的承压板踩踏、移位和破坏。对露出承压板外部的钢绞线应做好保护，防止锈蚀。

固定端（张拉端）及孔道施工要点：

2.6.1 端部承压板应固定牢固，与模板贴紧。

2.6.2 张拉端预埋锚板孔的中心应与预应力筋中心线同心，端面与孔道中心线垂直。

2.6.3 孔道尺寸和位置正确、平顺，符合设计要求。

2.6.4 接头要到位，封口严密不漏浆。

2.6.5 预应力钢绞束垂直方向偏差控制在±10mm。

2.7 混凝土浇捣

在每层混凝土浇捣时，应跟踪检查，浇捣时，应注意插入式振动棒不得碰到镀锌钢管，防止钢管移位。张拉端端部混凝土应浇捣密实，若钢筋间距小无法振捣时，应用钢钎捣实，并检查端部承压处的位置预留是否正确。

2.8 张拉

2.8.1 预应力筋的张拉必须在混凝土的实际强度达到设计要求的预应力张拉强度时，方可进行张拉。（本工程柱混凝土强度等级为C45）。进行预应力张拉施工之前应计算并交底张拉技术数据，做到操作人员心中有数。

张拉控制应力：

σcon=0.7fptk=0.7×1860= 1302MPa

超张拉控制应力：

1.03σcon=1.03×1302=1341.06MPa

单根张拉控制力：

Ncon=1302×140=182.3KN

单根超张拉控制力：

Ncon1.03=1.03×182.3=187.8KN

2.8.2 伸长值计算：

按《建筑工程预应力施工规程》（CECS 180:2005）的要求，钢绞线伸长值计算式如下

L=PL(1+e-kx+μθ)

2AyEg

P:预应力筋的张拉力（KN）P= 187.8KN

Ay:预应力筋的截面面积（mm2） Ay=140mm2

L：预应力筋的长度（mm） L=实际长度

Eg：预应力筋的弹性模量（KN/mm2）（理论）Eg=1.95χ105

K：孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数 K=0.003

μ:预应力筋与孔道壁的摩擦系数 μ=0.35

θ：张拉段至计算截面曲线孔道部分切线的夹角

《建筑工程预应力施工规程》（CECS 180:2005）的要求

伸长值控制范围：0.94L计≤L实≤1.06L计

(说明：以下的σcon 和Ncon是指超张拉控制应力和单根超张拉控制力即：σcon1.03 和Ncon1。03)

实际伸长值的测定：在张拉应力达到10%Ncon时，开始量伸长值的始点，施加预应力到100%σcon时，测得10%σcon-100%σcon之间的实测伸长值。如发现实际伸长值超过控制范围时，应暂停张拉，查明原因后，予以调准后方可张拉。

2.8.3 张拉程序：

测伸长值测伸长值持荷3分钟

0------10%σcon -----100%σcon -----锚固

在张拉过程中，对预应力端部做清理工作，再装好锚具夹片等工作，而后做到匀速均匀的施加荷载，记录好张拉原始数据。

2.8.4 油表读数：千斤顶在进场张拉前，检查设备是否超过检验标定时间，如果超过规定的时间就需到专业检测中心检测标定。各级荷载下的油表读数根据标定校验表用插入法计算。

2.9 灌浆

预应力筋张拉完毕后，进行检验，在检验合格后，进行灌浆施工。孔道宜在48小时内进行灌浆，灌浆采用压力灌浆，灌浆压力为0.5―0.6MPa，水泥砂浆强度等级不应低于M30，水泥浆采用42.5普通硅酸盐水泥，掺入15%UEA―H高效混凝土微膨胀剂配制，水灰比控制在0.4―0.5，水泥浆稠度必须符合规定。灌浆时由低点的灌浆孔压入由高点的排气孔排出，压浆应缓慢均匀的进行，不得中断。确保孔道内水泥浆饱满、密实。

2.10 封锚

张拉灌浆完毕后，进行封锚，封锚前，切除剩余部分的钢绞线，但露出锚具端部的长度不应小于30mm。预应力工艺完成后，清除端面杂物，浮浆，端部锚具用C45细石混凝土包裹密封。

3 预应力柱施工技术要点

3.1 在固定套处增加1块钢板，与固定锚板用钢筋焊接。防止固定套滑落。铁板厚度≥6mm。（如图1）

3.2 固定端处采用厂家配套的螺旋筋、固定锚板、挤压套等。

3.3 柱内预应力依据表1采用镀锌钢管成孔，以确保柱内预应力筋的垂直度和刚度。

3.4 镀锌钢管在地下四层基础平面以下，采用砼密封，并在密封处上部200mm处设置D25灌浆孔，以上每层楼面设置灌浆孔，灌浆管离楼层面200mm，灌浆采用从下向上灌浆的施工工艺。

3.5 外露的钢绞线采用塑料布包裹，防止锈蚀。

在每次镀锌钢管与下部的镀锌钢管连接前，需将包裹段钢绞线的塑料布撕毁后，再连接镀锌钢管和钢管套。

3.6 张拉端的设置：高于四层梁面20cm的位置；张拉后封头砼后浇。

3.7 各施工工种在作业时需密切配合预应力工作的施工。（注意：不得对固定好的镀锌钢管移位。）

4 施工技术难点及解决方案

4.1 宴会厅部分预应力柱锚固端所处的位置上X和Y轴方向的地梁纵筋相互交错，且钢筋规格较大，致使整体式固定锚板和镀锌钢管无法放于地梁内，影响了预应力锚固端在底板承台内的锚固。

解决方案：对固定锚板改为100mm× 100mm的小锚板，每个挤压套配个小锚板，同时，将镀锌钢管向上提，置于地梁上部众筋面。

图1

4.2 由于钢绞线较多，部分柱子有11束钢绞线，因此张拉端排列非常密集，靠柱边钢绞线的张拉非常容易导致混凝土破裂。

解决方案：在张拉端部位加大柱框，并配置构造钢筋，浇捣砼。张拉端的钢绞线预留200mm。配筋采用22Φ14，箍筋采用φ10@100，砼采用C50高强度砼。在砼顶面，在每个张拉端上安装240mm×240m×20mm的承压钢板，待砼强度达到80%以上后，按顺序错开进行预应力张拉，确保张拉端混凝土不破裂。柱加宽部位及张拉顺序如下图：

4.3 由于本工程预应力柱高度较高，总高度达33.35 m，钢绞线由地下室四层底板面延伸至8#楼宴会厅顶面，外露钢绞线长度较长。在钢绞线固定过程中，如何保证钢绞线不移位，同时做好外露钢绞线的搁置与防锈成为本施工中的一个要点。

解决方案：首先，在预应力柱的四周利用钢管搭设用于放置钢绞束、镀锌钢管、连接用的钢套管的施工平台。按施工流程及每层的层高要求，预先加工镀锌钢管的长度。在柱内的镀锌钢管每隔50cm间距，采用Ф16井字形钢筋与柱内钢筋电焊，钢管的连接采用套筒连接，保证钢绞线不移位。外露的钢绞线，在地下室部分利用地下室临时支撑梁作为搁置点，用塔式起重机起吊并将钢绞线置于临时支撑梁上，同时做好钢绞线的固定，待每层施工完成之后再进行上部钢绞线的施工。在±0.00以上部分，用钢管搭设连接两侧预应力柱的通道架，通道架与预应力柱四周的钢管平台架相连，将外露钢绞线置于通道架上，满足钢绞线的搁置。由于施工周期较长，外露钢绞线暴露的时间也较长，故做好钢绞线的防锈措施显得尤为重要，施工中预应力筋应采用塑料布包裹，包裹方式：从第一节镀锌钢管外露处的钢绞线开始包裹，直到最后的钢绞线头封闭严密止。当遇到雨雪天气，塑料布内有积水需及时清理，保证塑料布内干燥，钢绞线不受锈蚀。

5 结束语：

随着现代城市化进程的不断发展，高大型建筑的不断出现，现代预应力施工技术的快速发展，当今大型结构中预应力施工技术应用越来越广泛。每个工程各有特点，每个施工人员都会有不同的体会。以上仅为作者在工程施工中的总结，不足之处敬请指教。

参考文献：

[1]建筑工程预应力施工规程CECS 180:2005 中国计划出版社 北京 2005

[2]后张拉预应力施工手册【M】.北京：中国建筑工业出版社。1999.1

[3]预应力技术及技术设备【M】.北京：人民交通出版社出版社。2005.1