预应力混凝土结构施工技术在房屋建筑的应用
关键词:预应力技术,工艺流程,施工要点,注意事项
0.前言
预应力混凝土结构除用于楼盖外，有时还用来解决大跨度、大空间部位柱网转换时的转换梁、转换桁架，以及复杂柱网情况下的转换板。与传统的钢筋混凝土结构相比，预应力结构形式改善了结构构件在各种使用条件下的工作性能，提高了结构刚度，减小了结构变形，可减小或消除裂缝，提高抗裂性，延长使用寿命，具有耐高压，耐腐蚀，抗疲劳等优点，因而应用广泛。
1.工程概况
某工程大楼屋面层局部大跨度梁采用粘结预应力混凝土梁结构，共有15榀预应力梁，其中三层有3榀预应力梁。预应力梁最大跨度为22m，梁最大截面为600mm×1300mm，本工程预应力钢筋全部采用Ⅱ级松弛Φj15.2钢绞线，预应力钢铰线抗拉强度标准值fptk=1860MPa张拉控制应力1302MPa，单根预应力钢筋张拉控制应力端采用夹片锚具，固定一律采用I类锚具，其中张拉端采用夹片锚具，固定端采用挤压锚具。本工程预应力混凝土强度等级均为C40。
2.施工工艺流程
本工程楼层预应力粱模板安装及钢筋绑扎阶段的施工顺序为：安装梁模板，预应力梁边侧模先不装(以便穿插预应力筋及设置张拉端)，绑扎普通钢筋及穿预应力筋;安装张拉端锚垫板及间接钢筋，封梁边模板。现浇有粘结预应力混凝土工程的施工，是在普通钢筋混凝土施工工序中穿插施工的。
3.预应力施工要点
3.1预应力筋下料、制作固定端锚具
预应力筋切割成工程所需长度。下料完毕后即制作固定端锚具，加工好后运到工地现场。钢绞线的下料长度等于绞线在结构内的长度、张拉端预留长度及下料误差三者之和。下好料的成品钢绞线不能有死弯及磨伤;下好料的钢绞线应按长度分类堆放;预应力筋下料完毕，及时检查其规格尺寸和数量。
3.2预应力曲线放线
预应力筋(波纹管)在梁中按设计要求的曲线布置，曲线形状由反弯点及最低点、最高点等几个特征点控制，通常在梁非预应力钢筋(箍筋)上画出预应力筋详细的放线图，每间隔1.0-1.5m左右设一个控制点。放线应由专人负责，并及时进行复核检查。
3.3固定架的焊接
预应力筋在各控制点处由固定架支承，普通钢筋绑扎成型后，以波纹管管底标高，按设计要求的预应力曲线矢高在控制点处箍筋上划线，将支架焊接在梁箍筋上，间距1000mm。为防止在浇筑混凝土时变位，固定架必须有足够的支承力，直径不小于10mm，为保证固定架位置的准确，宜由焊工及放线人员一起进行焊接固定架。
3.4波纹管安设
普通钢筋绑扎成型及固定支架焊好后，就可进行辅管，辅管时先将固定端锚垫板安装就位，从张拉端处逐步套入波纹管。波纹管的连接采用同一形大一号的管，长400mm，每边旋入150mm，对接后用胶带密封。波纹管与固定端钢绞线连接用棉丝封堵，再用胶带密封。整段波纹管在梁内应顺直，不得有明显弯折，水平允许偏差10mm。
3.5张拉过程
张拉过程中以应力控制为主通过油表读数及伸长值测量对预应力筋张拉实行双控管理，其实际伸长值与理论伸长值的差值不应超过±6%。本工程预应力筋根据图纸采用一端张拉的施工方式，一端张拉用一台千斤顶在构件一端进行张拉。张拉时对于较短的预应力筋可以一次张拉到位并锚固，当预应力筋长度超过一定长度时(一端张拉30m，两端张拉60m)张拉力一次不能到位，但伸长值达到150～200mm时应立即回油，进行第二次、甚至第三次张拉，每次张拉伸长值均不能超过200mm。具体张拉过程如下：
a.安装千斤顶。安装千斤顶时应注意千斤顶上的工具锚孔位与构件端部工作锚的孔位排列要一致，以防钢绞线在千斤顶穿心孔内打叉。此外，对直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合;对曲线顶应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。
b.启动油泵进行预应力张拉。对有粘结预应力筋在张拉力达到0.1ócon 时测量千斤顶外露长度L1，加荷103%ócon一次张拉成功，测量千斤顶外露长度L2后回油，撤掉千斤顶并作记录。
3.6 张拉要求
a. 张拉时，实测伸长值应与理论计算值接近，相差幅度不得超过-6%～+6%范围，如超出范围应立即停止张拉，待查明原因后方可继续张拉;
b. 张拉时如发现混凝土破裂应立即停止张拉，待查明原因并妥善处理后再继续张拉;
c. 发现断丝断束应停止张拉，待调整张拉力和伸长值后再继续张拉;
d. 张拉完成后应立即添写张拉记录，张拉记录精确到毫米;
e. 张拉完成后方可拆除模板。
3.7 张拉安全措施
a. 在预应力作业中，必须特别注意安全。因为预应力筋持有很大的能量，万一预应力筋被拉断或锚具与张拉千斤顶失效，巨大能量急剧释放，有可能造成很大危害。因此，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端，同时在张拉千斤顶的后面应设立防护装置;
b. 操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格遵守操作规程。油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路;
c. 张拉时应认真做到孔道、锚环与千斤顶三对中，以便张拉工作顺利进行，并不致增加孔道摩擦损失;
d. 多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移，可更换夹片，用小型千斤顶单根张拉;
e. 多根钢绞线同时张拉时，构件截面中断丝和滑脱钢丝的数量不得大于钢绞线钢丝总数的3%，且一束钢绞线只允许断一丝;
f. 每根构件张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表;
g. 张拉时如发现混凝土破裂应立即停止张拉，待查明原因并妥善处理后方可继续张拉。
3.8混凝土浇筑及注意事项
预应力筋穿束完毕后，检查和调整敷设的各种管线的位置、规格和数量，检查和修补破损的波纹管，进行隐蔽验收，合格后方可浇筑混凝土。在混凝土浇筑过程中，应特别注意振动棒不要直接接触波纹管。张拉端及梁柱节点等重点部位宜采用小直径振动棒振捣密实，以免出现蜂窝，造成张拉时发生事故。混凝土浇筑时要注意预留同条件养护混凝土试件，以便张拉时以其强度检测值作为预应力筋后张拉的依据。在浇完混凝土后要及时清理干净锚垫板面上的混凝土，以确保锚具能顺利地安装。
3.9预应力孔道灌浆
a.在预应力筋穿束过程中，重点保护好波纹管不受破坏，柱钢绞线采用单根穿束方案，穿束前先将钢绞线端部用黑胶布包紧，然后把单根钢绞线从波纹管一端穿至另一端。穿束时，注意不能硬顶，以防波纹管被顶破，而应将钢绞线往复轻抽、推、转，同时检查波纹管是否平顺，否则及时将其扶平顺。在固定端波纹管口处，用钢丝球和回丝封闭，以免漏浆。
b.孔道灌浆时，根据施工现场的气温情况，将水泥浆自拌制到压入孔道的延续时间一般控制在30～45min。并保证水泥浆在使用前和压注过程中连续搅拌以及压注水泥浆的压力，以确保连续工作，同时采用SQ45-3型活塞式压浆机压注水泥浆，最大压力1.0MPa，从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水，压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次放开和关闭，使孔道内排气通畅。压浆在达到柱顶部孔道顶端饱满后出浆，并达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，还应保持不小于0.5MPa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2min。
4.结语
综上所述，预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构相比，可有效减小柱截面尺寸，从而达到减少模板、钢筋和混凝土用量，降低工程造价的目的。同时，预应力施工的埋管、穿筋可与普通钢筋铺设同时进行，张拉、灌浆不占主工期，不会增加施工工期，值得同行借鉴。
参考文献:
[1]杨一兴.后张法无粘结预应力混凝土结构施工技术的研究[J].天津职业院校联合学报,2009,(05).
[2]张同波,周伟桥,李衍雷.大体积预应力混凝土结构施工技术的研究与应用[J].施工技术,2007,(02).