大跨度后张法预应力混凝土梁施工质量控制要点

摘要：文章结合向莆铁路三明北站站房预应力梁工程实例,通过对预应力混凝土梁施工工艺的阐述，提出大跨度后张法预应力混凝土梁施工质量的控制措施，以确保预应力混凝土结构的施工质量，解决类似的工程施工问题。

关键词: 预应力混凝土梁工艺流程 质量控制

中图分类号：TU377文献标识码：A

前言

随着现代建筑的不断发展，大空间、大跨度的建筑越来越广泛用于公共建筑中，因此预应力工程也随之越来越被广泛用于大跨度梁、板等重要构件中，对于预应力混凝土的质量控制尤为重要。

1.工程概况

向莆铁路三明北站站房工程位于福建省三明市沙县城区，站房总建筑面积20000m2，站房总面宽180m，总进深42m，建筑总高度23.41m。站房主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，站房平面地上两层，地下局部一层。二层候车大厅2YKL1、2YKL2设计采用后张法有粘结预应力梁筋为其主要的受力筋，预应力筋采用1860级φS15.2高强度低松驰钢绞线，其抗拉强度标准值为fptk=1860MPa,该预应力梁尺寸为0.8m *1.7m和1m *1.7m，跨度为24m，梁混凝土C40。预应力梁采用后张有粘结预应力混合配筋，采用两端张拉。

位置 梁号 截面尺寸(㎜) 跨度(m) 梁根数 预应力筋根数

8.10m标高 2-YKL1 800×1700 24 2 4×7φs15.2钢铰线

2-YKL2 1000×1700 24 2 4×9φs15.2钢铰线

表1 预应力筋数量表

图1

图2

2．预应力梁施工工艺流程

预应力材料进场、复检安装底模根据构件特点绑扎普通钢筋预应力筋下料、制作，穿波纹管,穿预应力筋绑扎其余普通钢筋、埋灌浆管（排气管）安装侧模隐蔽验收浇筑混凝土（制作混凝土试块，同条件养护）养护，拆侧模张拉预应力筋（张拉前进行锚具检验、设备标定和检查混凝土质量，压混凝土试块）孔道灌浆（制作水泥浆试块）切割、封锚拆底模（压水泥浆试块）。3.预应力梁施工质量控制要点

本工程预应力混凝土梁的施工质量控制主要是通过针对原材料的质量控制、钢绞线穿筋过程、预应力梁混凝土浇筑过程、钢绞线张拉、灌浆及端部处理等过程质量控制，切实抓好每道工序，每个环节的控制，以保证预应力混凝土梁的施工质量。

3.1 原材料

3.1.1钢绞线的规格型号、质量应满足设计要求及《预应力混凝土用钢绞线》(GB／T 5224-2003)规范要求，并按要求进行抽样检测合格。

3.1.2波纹管：波纹管进场时每一合同批应附有质量证明书，并做进场复验：径向刚度、抗渗漏性能，还应做好尺寸及外观检查：

3.1.3锚具（包括工作夹片、工作锚环、锚垫板）应按照《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T 14370-2007)规范要求进行抽样检测质量合格。

3.1.4千斤顶、油泵、工具锚、限位板、工具夹片等应和张拉监控数显仪一起进行整体标定,此中要注意限位板与工作夹片相扣的凹槽深度以7~8mm为宜。张拉前应对千斤顶、油泵和油压表进行适用于本工程要求的重新检测，合格后才能使用。

3.2钢绞线的穿筋施工

整个钢绞线的穿筋包括：预应力筋下料编束铺设穿筋端部安装。

3.2.1预应力筋下料:①钢绞线在平整、无水、清洁的场地上进行下料操作，杜绝灰尘、泥土污染。下料长度应事先根据梁体内绞线长度+工作长度进行计算确定,工作长度是根据千斤顶、工具锚、限位板的长度进行实测累加并加上适当外露长度10cm计算。②下料时，在放线盘上放预应力筋，在平整的场地上按下料长度在场地两端设置标记、定长下料，切断前先将预应力筋拉直理顺，用砂轮锯切割，要求端头断面整齐。③下完料后在现场分类堆放，每根绞线两端头用扎丝绕圈捆绑，防止绞线端头钢丝散开，较长束可盘成直径1.7m左右的圆盘。

3.2.2编束

每个孔道的钢绞线应根据设计的根数，预先在孔外进行编束，这项工作对于设计根数较多的钢绞线束尤为重要。绞线束中的每根钢绞线应在两端进行编号，编束应保证绞线束任意位置横断面上的每根绞线相对位置相同，防止钢绞线打绞不顺直，并每隔1.5m用扎丝捆紧固定。束成后，统一编号、挂牌，按类堆放整齐，以备使用。

3.2.3铺设

支模板时，梁的侧模及梁头先不封，以便于金属波纹管和预应力筋的铺设。在非预应力钢筋笼绑扎好后，根据设计的曲线用普通圆钢筋设置定位钢筋，定位钢筋间距500mm。特别注意反弯点处的标高，支撑定位要求准确，允许垂直偏差±5mm，允许水平偏差±10mm，钢筋支撑应焊在箍筋上，箍筋底座应垫实，整根管道或束形应保持平顺。定位钢筋固定好后，即可安装波纹管，波纹管逐根穿入钢筋笼，与定位钢筋固定，波纹管接头用大一号波纹管连接并缠上胶带防止漏浆，连接长度5d。张拉端应平滑过渡为直线段，且直线长度>300mm，并与锚具端面垂直。应特别注意张拉端处预应力筋的水平及竖向偏位角均应≤10°

3.2.4穿筋

穿筋前先检查管道是否畅通，如果出现堵塞孔道现象，必须采取措施疏通方可进行。穿筋时，应先将钢绞线束端头拴上牵引索用钢丝捆紧后再套上锥形牵引保护罩，然后拉动牵引索将钢绞线束传入孔道，在穿入过程中应注意多推、拉、转，以免钢绞线将波纹管顶破。检查钢绞线束两端伸出孔外的长度是否符合要求（以满足安装张拉设备为准）。拆开牵引头，人工适当拉紧钢绞线，穿上工作锚并上好工作夹片；此工序中要注意钢绞线束中的每根绞线在梁两端的位置对应准确，防止错位。

调整预应力钢绞线的定位标高，允许误差为水平10mm，垂直矢高允许误差见下表：

截面高（厚）度（mm） h≤300 300＜h≤1500 h＞1500

允许偏差（mm） ±5 ±10 ±15

3.2.5端部安装

（1）有粘结张拉端：采用Ⅰ型QM系列型锚具。由锚具、喇叭口、螺旋筋组成。先将非预应力筋骨架绑扎好后，按图纸位置将喇叭口安装在普通钢筋骨架上。固定端：采用单孔挤压锚，由挤压锚、承压板、螺旋筋组成。

图3有粘结张拉端、固定端构造做法

（2）张拉端节点设计的优劣直接影响到预应力筋张拉的施工和质量。本工程的张拉端主要有结构边柱张拉端，采用凸式封锚构造。

3.3预应力梁混凝土浇筑

施工时应配备足够的模板和支撑，预先安排好先后工序之间的顺序关系，保证张拉及脱模时混凝土达到设计规定强度。混凝土浇筑前应进行隐蔽工程（布筋）验收，浇筑混凝土时振捣棒不得直接挤碰波纹管或无粘结钢绞线外皮，,防止混凝土灌入波纹管内。

3.3.1浇筑前检查

⑴、浇注预应力混凝土前，应进行模板检查、钢筋及预应力钢绞线工程的隐蔽工程验收。

⑵、锚具预埋件与模板间的缝隙应填实，锚垫板上有螺纹的灌浆孔宜用牛油掺回丝堵塞封口。

⑶、穿束完毕由于还有诸多后续工序，因此在混凝土浇筑前尚应对锚垫板的位置、波纹管的破损情况等进行检查，若有上述情况发生，应及时予以调整和修补后方能浇筑砼。

3.3.2排气管、出浆管设置

每个孔道的固定端处设置出浆管。在每跨曲线波峰部位的波纹管顶部设置排气兼泌水管，必要时在曲线最低点设置排水孔。灌浆孔设置在张拉端部（锚垫板的灌浆孔应朝上）。出浆管和排气管用增强塑料留设，并高出梁面200mm。

3.3.3混凝土浇捣

⑴、浇筑过程振捣混凝土时，预应力钢绞线的固定端及其他钢筋密集的部位应振捣密实，并避免振捣棒接触和碰弹波纹管、锚具预埋件。在振捣过程中，注意检查模板、管道、固定端钢板及锚垫板预埋件的位置和尺寸，发现松动，及时整修。混凝土应均匀分散布料在梁内，防止冲击压弯波纹管或移位，混凝土采用机械振捣，保证混凝土的密实性，尤其是钢筋密集部位及端部，同时振动棒及施工人员应避免振击踩踏波纹管支架，以免波纹管破损或移位，从而造成力筋偏心等质量事故。

⑵、浇筑完毕的混凝土应按照规定及时养护，已浇注的混凝土未初凝前，不得在其上踩踏或安装模板及支撑。锚固区混凝土有缺陷时，应在张拉前进行修整，预应力钢绞线孔道有堵塞时，应凿开孔道，清除漏浆后修复孔道外混凝土，修整应作记录，修整材料应有强度试验报告。

⑶、浇筑预应力混凝土时安排四个人值班，经常抽动梁内钢绞线，发现异常情况及时采取措施，以免发生堵管影响预应力钢绞线张拉及孔道灌浆。

3.4 钢绞线张拉

张拉过程是预应力梁施工质量的控制重点，其关键点要控制各束、各根钢绞线施加预应力的均匀度一致、力值相对偏差小、锚下预应力满足设计要求。

⑴、在预应力工程普遍施工前，应先进行实际张拉测试，实测数据正常后，方能进入全面施工。对于C40的混凝土，在混凝土强度达到100%时才能进行预应力张拉。在梁混凝土浇筑时，同时额外增加制作3组试件，与梁进行同条件养护，第一组检测7天龄期强度，如强度达到张拉要求则通知进行张拉施工；如达不到要求，则根据检测值分析达到要求强度值的预计龄期，然后到期检测第二组试件，如达到要求再进行张拉；如第二组仍达不到要求，则必须进行缘由分析和调整混凝土施工措施。

⑵、预应力构件的张拉顺序，应根据结构受力特点、施工方便、操作安全等因素确定，一般分楼层、分部位张拉。各楼层部位应遵循对称、均匀原则。本工程预应力筋的张拉方式采用一端先张拉，另一端补张拉。各部位的张拉顺序示意图如下（孔位编号1324）：

图4张拉顺序示意图

⑶、预应力筋的张拉方法根据设计和施工计算要求，确定采用两端张拉。一端先张拉，另一端补张拉。张拉操作人员上岗前事先进行张拉操作培训，熟练掌握张拉操作要领和工艺参数要求。张拉开始前，所有的预应力钢绞线在张拉点之间能自由滑动，同时构件可以自由地适应施加预应力时产生的水平和垂直移动。

⑷、张拉时，油泵操作工应控制油泵加油缓慢均匀加力，同时时刻注意观测数显仪的显示数据，要保证两端的加力基本相同，如出现不同步时，加力快的一段应减缓速度、加力慢的一段加快速度，至两端加力值基本相同时再同速继续张拉，同一束预应力筋，应采用相应吨位的千斤顶整束张拉。

（5）、预应力筋的张拉施工中，质量控制以应力控制为主，测量张拉伸长值作校核。实际伸长值与计算值的允许偏差为±6%，当超过该值时，应查明原因并采取措施后，方可继续张拉。张拉控制应力均为0.70fptk，并采用超张拉法减少预应力损失。要求有粘结筋同一孔应整束同时张拉，不得采用单根张拉法。预应力筋张拉时应逐根填写张拉记录。

在对设计施工图审图时，应注意设计所提供的理论伸长值一般仅是梁体内绞线长度范围的张拉伸长值，实际中应增加考虑梁两端张拉施工附加长度进行计算。

预应力筋的张拉控制应力为σcon =0.70fptk=0.70×1860=1302N/mm2。

即：7束钢绞线的标准张拉力为1302×140×10-3×7=1275.96KN；

9束钢绞线的标准张拉力为1302×140×10-3×9=1640.52KN。

张拉过程中，随着预应力的施加，应监控梁体底部的起拱情况，最终起拱高度是否与设计考虑的预拱度相符。

3.5灌浆及端部处理

3.5.1灌浆

灌浆过程也是预应力梁施工质量的控制重点管道灌浆质量的好坏，将直接影响整个预应力混凝土结构的耐久性和安全性，管道灌浆已成为预应力混凝土结构施工过程中的一道关键工序。

（1）灌浆前先打通灌浆孔，用压力水清洗孔道，直到张拉端部出水较大，各处均畅通时，方可安排灌浆。灌浆用水泥浆的水泥为42.5等级的普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比不大于0.42，拌制后3h泌水率不大于2%。泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。水泥浆宜掺入外加剂，外加剂不含氯化物且对预应力筋无腐蚀作用。水泥浆要严格按配合比配料，搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，一般需2-3min。

（2）灌浆过程中，水泥浆搅拌应不间断，水泥浆用筛网过滤，以免灌浆时堵管。灌浆时将灌浆机出浆口与灌浆管相接，并确认连接处紧密后，开动灌浆泵加压灌入水泥浆，从近至远逐个检查出浆孔，各出浆孔出浓浆后逐一封闭，待最后一个出浆孔出浓浆后，封闭该出浆孔，继续加压至0.5-0.7MPa，保持1～2min，封闭进浆阀门，待水泥浆凝固后，再拆卸连接接头，并及时清理现场浮浆及杂物，如发现管内有空隙应仔细补浆。

3.5.2端部处理

⑴张拉、灌浆完毕后，用手提砂轮锯切除外露多余预应力筋，切除后露出夹片的钢绞线长度不宜小于预应力筋直径的1.5倍，且不宜小于30mm（本工程取30mm），然后清除杂质。

⑵在锚具及承压板表面涂以环氧树脂胶泥，起防水防锈保护作用。

⑶每台班制作水泥浆试块二组，作为质量验收资料，水泥浆标号不低于40MPa。

⑷张拉完毕、锚具防腐处理后，应及时采用C45补偿收缩细石混凝土封锚，最小保护层厚度不小于50mm，如图所示：

4.结束语

本工程预应力混凝土梁施工，通过项目技术人员从规范学习、制定方案、落实措施、鉴定效果等环节抓住细节，有效控制各项影响因素的施工，预应力混凝土结构观感良好、密实度高，获得建设单位、监理单位的好评，建设单位、三明市政府和铁道部多次莅临现场检查指导，并充分肯定和赞扬候车厅混凝土施工质量。

参考文献：

（1）薛伟辰 《现代预应力结构设计与施工》中国建筑工业出版社 2003；

（2）《预应力混凝土用钢绞线》GBT 5224-2003 国家标准第1号修改单；

（3）《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ 85-2010；

（4）《后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图》06SG429；

（5）《建筑工程预应力施工规程》CECS 180:2005；

（6）宋玉善 《预应力混凝土施工》机械工业出版社 2008