大跨度高截面有粘结预应力梁施工质量控制措施探讨

Probe into High Cross-section of Large-span Beam Bonded Prestress Construction Technology and Quality Control Measures

胡 劲HU Jin

摘 要:本文结合工程实例,从预应力工程中的模板工程、钢筋绑扎、预应力下料穿束、混凝土浇筑、及预应力筋张拉灌浆封锚等方面详细阐述了有粘结预应力施工技术在大跨度高截面框架梁中的应用;并对其质量控制措施及各专业施工配合方面进行了详细探讨和总结,供类似工程参考。

关键词:有粘结预应力;大跨度;框架梁;张拉;锚固;质量控制

中图分类号:TU757.1+5

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2009)02-0125-03

1工程概况

某综合办公楼工程部分梁采用预应力技术,预应力梁主要分布在5～6层,其中预应力梁1、2,跨度为20m,截面尺寸700mm×1500mm,预应力梁1配筋4-7φs15.24,预应力梁2配筋4-6φs15.24mm。另有8根预应力挑梁,4根梁悬挑5.8m,4根梁悬挑7m,预应力配筋1-5φs15.24mm。预应力梁采用1860级低松驰预应力钢绞线,控制应力σcon=0.70×1860=1302N/mm2,采用一端张拉;张拉端锚具采用夹片锚具,固定端锚具采用挤压锚具;有粘结预应力梁孔道采用金属波纹管,壁厚0.28mm,接管采用大一号的波纹管。端部于外边柱处的张拉端锚具采用凹式布置,张拉后端部锚具用细石混凝土浇筑。

2有粘结预应力梁施工技术工艺

预应力施工结合土建施工方案的要求进行,有粘结预应力梁主要施工流程如下:

安装梁底模波纹管质量检查绑扎梁箍筋及钢筋和保护层在箍筋上画出预应力筋曲线坐标位置并焊接钢筋托架波纹管就位、固定端部埋件预应力筋质量检验预应力筋下料预应力筋穿入孔道安装梁两侧模板安装楼板底模和绑扎楼板钢筋检查和验收浇筑混凝土(留置混凝土试块)、拉动钢绞线混凝土养护、拆梁侧模和楼板底模板锚具质量检查千斤顶校验、检查张拉设备和压试块预应力筋张拉孔道灌浆(留置水泥浆试块)压试块、拆梁底模及支撑切割端部钢绞线、端部封裹。

2.1模板安装与拆除

在预应力筋张拉前框架梁不能承受任何外加荷载,框架梁自重及施工荷载全部由模板支架承担,因此,要求梁模板的支架支承在坚实的地基上,并能承受结构自重和最大施工荷载,以防止由于地基土沉降引起框架梁混凝土出现裂纹。最大荷载与土建施工方案有关,一般出现在预应力筋张拉前,包括:大梁自重、楼面板自重、上部施工等荷载。其支架间距由计算确定φ48×3.5@350mm×350mm,确保大梁施工的安全。

在模板打对拉螺栓孔时必须注意预先定出位置,防止将波纹管打穿。楼板模板、预应力梁侧模板和非预应力梁模板应在预应力筋张拉前拆除。

2.2钢筋绑扎

钢筋骨架绑扎好并垫好混凝土保护层垫块后在箍筋上弹出波纹管(以管底为准)曲线坐标。框架梁应先绑扎钢筋及箍筋。吊筋应尽量避开波纹管的箍筋空间内,S型拉筋待预应力筋安装完毕后再进行绑扎。在四肢箍筋下料成型前应考虑到肢间距应大于波纹管的φ2～3cm,以保证波纹管的顺利穿入。绑扎钢筋时,应保证预应力孔道(波纹管)坐标位置的正确,若有矛盾时,应在规范允许或满足使用要求的前提下调整普通钢筋的位置,必要时应与设计人员商量后确定。

在绑扎柱筋时应考虑小纹管能顺利通过。钢筋交叉问题,施工时可会同有关人员商讨处理。绑扎楼面钢筋、安装管线时,不得移动波纹管的位置,不得压瘪波纹管。钢筋工程施工结束时应全面检查波纹管并作记录存档,发现问题及时处理。为保证端部有足够的承载力,适当增加端部构造钢筋。

2.3波纹管的留设

波纹管按设计位置安装固定,波纹管安装别注意预应力筋曲线的最高点、最低点及反弯点等位置标高的准确性。先安放框架梁钢筋保护层垫块后,方能开始固定波纹管。波纹管之间可用大一号(大3～5mm)的波纹管连接,连接管长为250～300mm,两端应对舟均匀旋入,并应用胶带纸封裹接缝。必须采取有效的封裹措施,切实保证锚垫板处不致漏浆。泌水(灌浆)孔按要求在每跨曲线最高处位置(图2)。预应力梁端部锚垫板应安放平整、牢固,其预埋锚垫板孔的中心应与孔道中心线同心,端面与孔道中心线垂直。

2.4预应力筋下料

下料场地应平整无积水,长度应满足最长束下料的要求。预应力筋下料应及时穿入孔道以免生锈。预应力筋的下料长度为:孔道的实际长度+张拉工作长度张拉端应考虑工作锚、千斤顶、工具锚所需长度并留出适当余量,两端张拉时张拉端工作长度取1.5m。钢绞线要用砂轮机切割机切断,严禁用电弧焊熔断。钢绞线下料长度应准确,不得下短也不宜下长,否则既浪费了钢材还会引起张拉不便。本工程预应力筋的下料长度和每层下料根数在每层施工前给出。

2.5预应力筋穿束

2.5.1预应力筋待波纹管基本固定后用人工逐根穿入。

2.5.2穿束后应核对预应力框架梁的预应力配筋,不得穿错。

2.5.3张拉端钢绞线应平齐并满足张拉所需的工作长度。

2.6浇筑混凝土

浇筑混凝土前应检查波纹管和锚垫板的位置是否正确,接头处是否牢固、发现问题应及时处理。混凝土入模时,应尽量避免波纹管受到过大的冲击,以防波纹管移位和压瘪。混凝土应分层振捣,注意振捣密实,尤其在梁的端部及钢筋密集处更应加倍注意。必要时可适当减小混凝土石子粒径或采取其它合理的措施解决。混凝土振动器绝对不能直接振击波纹管,以防振瘪引起波纹管漏浆,影响张拉和孔道灌浆。及时制作混凝土试块,并按施工规范要求留设同条件养护的混凝土试块,以确定张拉时间。混凝土浇筑后应及时养护,检查和清理孔道、锚垫板及灌浆孔。

2.7预应力张拉

2.7.1张拉端的选择

预应力梁1跨度为22235mm,两端为方柱,邻跨留一段混凝土后浇,上两束同为张拉端或锚固端、下两束同为锚固端或张拉端。

预应力梁2跨度为20955mm,两端为圆柱,由于圆柱无邻跨,锚具直接安装在圆柱外侧,圆柱内钢筋密集,所以与预应力梁1不同,左两束同为张拉端或锚固端、右两束同为锚固端或张拉端。

悬挑梁考虑到张拉操作方便,利用悬挑梁端部作为张拉端,但由于张拉端锚具与玻璃幕墙的预埋件位置冲突,改为利用根部作为张拉端,见图3、4。

2.7.2张拉方法

预应力张拉前应清理锚垫板,并检查锚垫板后面的混凝土质量,如发现空鼓现象,应在张拉前修补并待所补部分混凝土强度达到100%后方可张拉。

1)预应力筋张拉程序为:00.2σcon(量初值)0.6σcon(量中间值)1.0σcon(最终值)锚固

2)根据设计要求,当混凝土达到设计强度的80%后可以进行张拉,正式张拉应有同条件养护试块的试压报告,张拉时由下而上,对称张拉。

3)张拉时油压应缓慢、平稳上升。

4)预应力张拉过程中,如果出现异常情况,需暂停张拉,查明原因并纠正后再进行张拉。

2.7.3张拉控制

预应力筋的张拉,采用应力控制,伸长校核。实际伸长值与计算伸长值的允许偏差为+6%～-6%。如超过该值,应找出原因或采取措施予以调整后,方可继续张拉。另要考虑千斤顶缸体内钢绞线有一定伸长。

1)每束预应力筋张拉应力为σcon=

0.70fptk=0.70×1860=1302N/mm2

2)每束张拉力为N=σcon・A

3)张拉控制力:5孔F=0.70×1860×140×

5=911.4kN,6孔F=1093.7kN,7孔F=1276kN

4)张拉伸长值应从0.2σcon1.0σcon,分三次量测,并作现场记录。预应力筋张拉伸长值按下式计算:

=σcon×[1+e-(klt+μθ)] ×LT/(2×Es)

式中:LT――孔道长度,-Σ(1+8H2/3L2)L

+直线孔道长度;

θ――夹角,8H/L;

k――每米孔道局部偏差对摩擦影响的系数,有粘结梁0.0025;

μ――预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数,有粘结梁0.25;

Es――预应力筋的弹性模量1.95×105N/mm2。

2.8灌浆与切割封锚

2.8.1预应力筋张拉后应尽早灌浆,每层预应力筋张拉完毕后一次进行灌浆。

2.8.2灌浆前一天,端部锚具处应用纯水泥浆(或砂浆)封裹锚具夹片间的空隙,仅留出灌浆孔或出气孔。

2.8.3灌浆水泥应用近期出厂的42.5MPa普通硅酸盐水泥,水灰比为0.4～0.45,掺高效减水外加剂,流动度为13～15cm,水泥浆28d强度不得低于30MPa,灌浆水泥可用人工(或机械)拌搅。

2.8.4灌浆压力宜适中(封闭灌浆嘴时压力约为0.6MPa),应防止灌浆管接口处炸开,造成水泥浆伤人。

2.8.5从设置在曲线孔道最高点的灌浆孔中均匀地一次灌满孔道,待两端锚具出气孔处冒出浓浆后方可封闭泌水孔(出气孔)并继续加压到0.6MPa,封闭灌浆孔。

2.8.6灌浆后应及时检查泌水情况并及时进行人工补浆。

2.8.7灌浆时应及时制作水泥浆试块。

2.8.8在钢绞线、夹片、锚具外清理干净,灌浆后端部应尽早用细石混凝土封裹,外露钢绞线应保留30～50mm,用砂轮切割机切断;也可用气割,但外露钢绞线应保留40～50mm,采用湿纱布包裹锚具降温等措施。

3有粘结预应力梁施工质量控制措施

3.1孔道的留设

3.1.1波纹管座标位置必须正确,坐标误差应小于±10mm,且水平位置和两波纹管中心距的误差不得大于±20mm。孔道波纹管整体目测,曲线顺畅,无明显折点。

3.1.2焊接固定架时应防止烧伤波纹管,一旦发生必须用胶带纸包裹。

3.1.3波纹管接头处封裹应严密、牢固、不得漏浆。

3.2预应力张拉

3.2.1张拉前应确定梁混凝土强度是否已满足设计要求、框架梁混凝土外观检查合格、表面无裂纹。

3.2.2张拉前应确认端部混凝土密实、预埋锚垫板平整、并且应与孔道中心线垂直。

3.2.3千斤顶和压力表应配套校验、配套使用,有效期为半年。压力表宜用精度为0.4级的标准(精密)压力表。

3.2.4张拉时锚具回缩值宜控制在6～8mm左右。

3.3孔道灌浆

预应力孔道、灌浆孔(泌水孔)均须通畅。灌浆时水平孔道应从端部锚具灌浆孔内一次灌满整根孔道,尽量避免中途停灌,对孔道灌浆要严格控制水灰比,保证灌浆质量。

3.4安全措施

预应力筋张拉时应搭设牢固的操作平台,并与外层双排钢管脚架相配合,平台上应满铺脚手板,平台挑出张拉端应不小于1m,保证足够的张拉空间。张拉时千斤顶两端严禁站人,闲杂人员不得围观,预应力施工人员应在千斤顶两侧操作,不得在端部来回穿越。对于固定端采用夹片锚的预应力筋,张拉时固定端需有人看守,并悬挂挡板。张拉操作地点上、下方严禁其他工种同时施工。高空作业时防止高空坠落,必要时预应力梁两端可搭设安全网。

4有粘结预应力梁施工中的各专业施工配合及注意事项

4.1其它专业施工对预应力施工的配合

4.1.1钢筋绑扎时应留有预应力布管穿筋的位置和用于预应力分项施工的时间间隔。

4.1.2波纹管布置完成后其它专业施工时不得随意移动波纹管,更不得破坏波纹管;梁两侧侧模板施工应待预应力布管穿筋并验收之后进行。

4.1.3施工模板的对拉螺栓时不得损坏或穿越波纹管;预应力张拉前张拉端的模板应及时拆除并清理端部;混凝土施工时,不得将振动棒置于波纹管上振动;脚手架搭设时要考虑预应力张拉操作所需的空间。

4.1.4脚手架的搭设及模板支撑的搭设要确保施工安全;梁的底脚手支架在张拉前不得随意拆除,应待预应力筋张拉后方能拆除。

4.2预应力施工对其它专业施工的配合

4.2.1预应力布管穿筋时应保护已绑扎成型的钢筋。

4.2.2预应力布管穿筋应按照施工进度计划穿插在钢筋绑扎过程中进行,应积极为下道工序的施工创造作业面。

4.2.3预应力布管穿筋时应考虑混凝土振捣的影响及振捣浇筑所必须的作业空间;预应力张拉应在混凝土达到90%设计强度后进行,以确保混凝土结构的安全和质量。

4.2.4预应力施工过程中不得随意变动脚手架、模板支撑等施工设施。

5结语

综上所述,针对圆柱、方柱大跨梁及悬挑梁,合理选择张拉端,合理安排张拉顺序,克服了施工中的难题,通过对施工过程各环节的控制,保证了工程质量,以确保有粘结预应力技术在大跨度框架梁、悬挑梁中的成功应用,为类似工程施工提供借鉴和参考。

参考文献:

[1] 预应力混凝土用钢绞线GB/T5224-2003.

[2] 预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程.JGJ85-2000.

[3] 雷文军,凌育洪.预应力混凝土的裂缝控制[J],昆明理工大学学报,2002,4.

作者简介:胡劲(1968-),男,湖南双峰人,湖南娄底经济技术开发投资建设有限公司工程师,从事建筑施工技术管理工作。