无粘结预应力混凝土施工技术与施工监理

摘要：本文笔者就近期参与无粘结预应力混凝土工程的施工监理对所接触到的问题，进行了初步总结，以利相互交流和提高。

关键词：无粘结预应力；混凝土；截面设计

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

一、无粘结预应力混凝土工程实例情况

江门某培训楼工程，因跨度较大，为降低梁截面高度，增加楼层高度，而采用无粘结预应力混凝土，是江门市应用在建筑工程的一项新的技术。工程于今年2月筹备到4月开始施工，现在仍然在施工中。

梁的设计是釆用无粘结预应力钢筋和非预应力的混合配筋梁。

（一）、预应力梁截面、梁跨

最大跨度：16.0米 bh=350×950mm 单跨、两跨

15.0米 bh=350×950mm单跨、两跨

16.0 米bh=400×1000mm 单跨、两跨、三跨

15.6 米bh=600×1200mm 单跨

混凝土强度：C35

（二）、非预应力钢筋、预应力钢筋

1、非预应力钢筋： I钢筋强度210N/mm2

II 钢筋强度310N/ mm2

2、无粘结预应力高强钢绞线（单束，有胶皮套，套内有保护油脂）7Φ5(1×7－Φ15.0)，单束A＝i39.98 mm2，最少破断力 260.7KN，抗拉强度标准值为fqtk=1860N/ mm2；

3、设计控制应力δcon=0.75fqtk=0.75×1860=1395 N/mm2,单束张拉力P=195.3KN (按照千斤顶检定报告压力表相应读数值：No1=45.5Mpa

No2=41.7Mpa

预应力梁张拉设计规定：L25米，两端张拉。

(三)、预应力梁截面设计

配筋设计釆用无粘结预应力筋和非预应力钢筋同截面混合配置。

1、最大截面梁 bh=600×1200mm，L净=15.6 米，梁高跨比＝1/13， 跨内单梁负荷面积＝3.0M×15.6M

（1）、预应力钢绞线10束7Φ5mm，按弯矩正负最大弯矩处配筋，抛物曲线位置变化。配筋面积A＝14 cm2，预应力钢筋含筋量＝0.194%

（2）、非预应力钢筋，平行直线配置，11Φ25，A＝11×4.9＝54cm2，非预应力钢筋含筋量＝0.75%。

2、其他截面梁

Bh=350X950mm bh=400×1000mm

预应力筋： 非预应力筋： 预应力筋： 非预应力筋：

8〜5束 5Φ25～4Φ20 8～4束 4Φ25～4Φ20

最少含钢量 最少含钢量

预应力＝0.20%；非预应力＝0.38% 预应力＝0.14%；非预应力＝0.31%

二、施工监理控制

（1）、施工前质量控制要求

施工单位在施工前需要向监理提交的资料：

①、预应力钢绞线质量证明文件，检验报告，进场材料清单;

②、锚具、夹具出厂证明及物理性能试验报告；

③、无粘结预应力混凝土专项施工组织设计方案报审；

④、施工单位资质报审材料；

⑤、张拉配套的设备检验报告，出厂合格证书；

⑥、锚具挤压套组各组装件的实测检验报告和现场抽样检查。

（2）、对材料质量要求：

监理人员见证取样送检并将结果报监理。材料须符合设计图要求并经监理查证。

①、对锚具、夹具送检和抗拨试验按规定：1000套验收一批次，先外观检查（裂缝、机械损伤），每批抽样10%，不小于10套的现场检查；需要有锚具（夹片）硬度检验报告，每批抽样5%，不小于5套。经工地检验合格后，送锚具性能试验，同一批抽检6套锚具组成3个 预应力锚具组装，送检抗拨试验。

②、对预应力钢筋的要求钢绞线的完整性，护套无裂痕，不能有死弯，护套厚约0.8-1.2mm，套内油脂要饱满均匀。材料进场堆放保护要符合规定。

③、预应力无粘结钢绞线的进场材料60吨为1批，每批3根，抽取每根长600mm，送检张拉。取用I类锚具配合，其效率系数>0.95，总应变要符合要求。

（3）、无粘结预应力混凝土施工工艺流程：

安装模板（张拉端及一个侧面暂不安装）绑扎非预应力钢筋（预应力钢筋固定端制作分别另地点同时进行） 预应力钢筋铺放曲线定位同时固定放置端部螺丝弹簧，固定承压板锚板（再检定铺筋曲线的正确性及纠正）安装封闭另一侧模板 隐蔽工程检查验收及签证浇筑混凝土混凝土养护至75%设计强度后，搭设张拉操作平台检查张拉端承压板处混凝土质量清理端部留孔并安装夹具无粘结预应力的张拉切断超长的无粘结钢筋对锚具和承压板进行涂料防水，留口内壁涂环氧树脂类粘结剂用微膨胀环氧细石混凝土密封留口施工完结。

（4）、施工过程中监理对质量控制要点：

①、无粘结预应力钢筋固定端，挤压套的制作和试验：检验锚具的合格性，检查使用与报送的批次是否相同，无裂痕和机械损伤；关键工艺的监控是挤压套的弹簧丝的安装，先将弹簧丝套进预应力钢绞线的端部，（检查其无损伤和无折断后〉，再轻力把已套有弹簧丝的钢绞线插入挤压套内，然后进行挤压（检查监控压力表的读数值）制作。对挤压固定端制作和抗拨力试验做好原始记录。每层抽三个挤压锚进行现场抗拨力试验，完成后再送检进行抗拨力试验。

②、无粘结预应力钢筋的铺放： 监理必须检定铺放的数量、品种、长度、规格是否符合设计图的要求，支撑钢筋直径，间距一般按预应力钢筋数量不同配置，直径为8〜12mm，间距为1〜1.5m；无粘结预应力钢筋铺放位置，梁内垂直偏差控制在±10mm，水平偏差在±30mm，目测横平竖直；检查张拉端和固定端安装的正确性。接近张拉端曲线段的起弯点至张拉端的锚固点应有不小于300mm的直段，利于张拉调整。检查保持预应力筋相互平衡，防止相互纽纹；张拉端和固定端的位置必须固定，不能松动。锚具与承压板互为垂直、紧贴，螺纹弹簧圈钢筋应靠紧承压板；普通钢筋与无粘结预应力钢筋位置有矛盾时，应保持预应力钢筋的位置；浇注混凝土除按有关规定执行外，尚应符合如下规定：普通钢筋和预应力钢筋的隐蔽验收后才能进行混凝土的浇注；保持两个端部预埋件位置不变，钢绞线束不能上浮变位；注意两端混凝土震捣密实。

③、无粘结预应力钢筋的张拉：首先是检查张拉设备的千斤顶、压力；表与报验报告的编号一致，并计算其确定控制应力相对应的压力表读数（直接张拉控制数据）；安装设备应与曲线钢筋的作用线末端的切线垂直。

张拉预应力钢筋按照双控制进行，以控制应力（读表值）为主，并实施伸长值测量长度控制校核为辅。参照中国建筑科学研究院的无粘结预应力钢绞线束张拉持荷时间与摩擦损失相互影响和多次重复张拉对降低摩擦损失值有利等有关测试成果，结合本次工程，决定釆用两次张拉，力求减少损失值。

张拉程序如下：

无粘结预应力筋的实际伸长值，宜在初应力为张拉控制应力10%左右时开始量测，分级记录。其伸长值可由量测结果按下列公式确定：

张拉的实际校核伸长值L的允许范围在理论计算伸长值的+10%〜－5%的允许范围内，如果超出该范围，即停止张拉，查明原因后才可恢复张拉。

本工程预应力张拉值釆用实际设计规定值，不进行超张拉（通常值为3%）。本工程仍允许张拉应力值可能偶发出现控制值的+1.05倍范围内偏差。

每根梁预应力钢筋的张拉顺序按各梁钢绞线束对称位置进行。

梁长超过25米，执行两端张拉（两端锚具夹片）先安装正位一端锚具，然后推移设备到另一端进行张拉(全过程同张拉流程规定)，完成后再一次将设备推移到原开始端用同一张拉流程进行完结锚定。

整个预应力张拉应力施工过程规定监理人员必须在场，才允许进行张拉操作，并规定做好工序监控记录（张拉力、伸长值）。还规定在无粘结预应力钢筋张拉完成之前不允许拆除底部模板支架。

张拉完成后，禁用电弧切割过长钢绞线。锚具套外钢筋预留30mm的保护长度。锚固区两端的保护至关重要，先在留槽口内涂环氧树脂固结防水剂，再用微膨胀混凝土封堵张拉端。封堵过程监理人员也规定在场。

关于施工安全的问题，规定张拉千斤顶的两个对口严禁站人，切割预 应力钢绞线时操作人员要戴面罩防护，并严禁附近站人。

（5）、工程报验收程序：

施工单位进行固定端制作，必须通知监理人员在场，经材料检验后，现场监督挤压套制作工序的进行，并进行现场抽样抗拨试验和抽样送检。

无粘结预应力钢筋铺放按图施工完成在施工单位经自检合格后，填写报验单报监理，由监理人员复检合格后，签署书面验收，再进行混凝土浇灌工序。

施工单位须申报混凝土7天龄期的试验报告交监理，混凝土达到设计强度的75%后进行预应力张拉，并完成后按施工规范规定进行承重模板拆除。 无粘结预应力混凝土结构验收规定应具备下列文件:

①、文件设计变更证明，原材料质量合格证件，质量检测单位材料试验合格证明，无粘结预应力钢绞线及锚具、夹具出厂质量合格证件；工程重大问题处理文件，其它文件；

②、记录混凝土试验报告质量评定报告，无粘结预应力钢筋张拉记录，隐蔽验收记录，制作组装加工无粘结预应力钢筋张拉和固定端制作质量记录。

三、无粘结预应力混凝土施工中出现的问题和处理：

1、首层±0.00发生预应力钢绞线束在张拉过程中（未达到设计张拉值），出现3束（分别三根梁每梁6束中的一束）被从固定端挤压套锚具中拉脱，事件后决定将钢绞线束从梁中全部拨出检查，发现钢绞线插入挤压套约70mm长的钢绞线中，仅于内端附近只有牙痕长仅约20mm（由端点至50－70mm位置)其他线段〔由端点0〜50段〕完整平滑无损认为因挤压套的弹簧圈缺陷引出。后经市组织专家组到现场反复讨论，确定为操作工人违章操作的人为事故。

2、为搞清楚事件的真正原因，专家组决定在己完成的砼柱中凿取固定端挤压套检查分析。但在施工执行退锚放松预应力工序时，张拉超张达到至1.05倍设计拉值时，仍未能将锚具夹片松动解开。因此目标受阻决定中途停止执行，避免更大损失。这也佐证己张拉完成的预应力钢绞线束，张拉力是达到设计要求。

为了进一步寻找真正事故原因，决定再进行将试验己完成达到设计值的挤压套进行解剖检验。剖面割切后发现弹簧圈全面粉碎均匀分布于全个挤压套圈环内，起到增大钢绞线束与挤压套圆环间的摩擦阻力。证明按规程施工工程应可完成达到抗拔力的设计要求。

3、张拉端的预留孔，必须保持钢绞线束间轴距有100mm，以上的间隙以利张拉操作顺利进行。这需要在施工安装预应力钢筋时预留完成的。

4、预应力张拉开始之初曾因留孔的宽度不足的问题，使用了套筒连接器，加长施工长度。 但在施工中连续操作张拉三根，伸长回缩值均超出规定 5mm 编差范围，而被迫暂停检查。经检查发现是连接器因螺牙不够准确的问题引出的误差。后取消连接器张拉，即时回复值降低至5mm以下符合要求。

5、施工监控应严格做好工程开始阶段检查：对挤压套制作检查，另外对楼面预应力筋的安装铺放（开始经反复三次,花去了约一个星期纠正，才达到设计图的要求，自此以后施工铺放由于有了现场的榜样，就顺利达到目标。

6、锚具挤压套制作监控，原开始只例行一般抽检，但从出现事故，出于人为操作的违规疏漏，也证明监理工作仍要在关键环节处必须监理人员在现场监督进行。

7、为评定±0.00层（出现拔脱事故楼层）预应力钢绞线束完成的张拉质量,工地决定按设计提出的要求，将己在三个月前张拉锚定的176束预应力钢绞线作再一次全部重复张拉检定(由0 100%设计张拉力控制应力)。目的检查 ①预应力张拉力是否达到设计控制值。②检查三个月后预应力钢绞线束有否松弛。工程于7月30至31日全部完成了检定，各钢绞束张拉应力均达到设计控制应力要求。

8、无粘结预应力钢筋的张拉应力由锚具作永久性的状态负荷。此种预应力的设计无疑具有上文所述说的优点，但对此相反这可能也是存在的一个不足。