蔡仲華

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建福州 350025)

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在超長混凝土結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

蔡仲華

(福建省建筑科學(xué)研究院 福建福州 350025)

探討了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在超長混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，并結(jié)合工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了預(yù)應(yīng)力配筋、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工方法以及裂縫控制措施。

有粘結(jié);預(yù)應(yīng)力;超長;混凝土結(jié)構(gòu)

1 工程概述

超長混凝土結(jié)構(gòu)體系指超過了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的最大伸縮縫間距而未設(shè)縫的結(jié)構(gòu)［1］。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置變形縫會(huì)對其使用性和整體性等方面帶來一系列不利影響，導(dǎo)致建筑的保溫、防水等方面出現(xiàn)問題，且一旦發(fā)生地震，伸縮縫處易產(chǎn)生相互碰撞，結(jié)構(gòu)更容易造成破壞。所以，目前針對超長混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是少設(shè)縫或者不設(shè)縫［2］。

福州市三盛中央公園某項(xiàng)目建筑面積約80 000m2，主體結(jié)構(gòu)為混凝土框架結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)主要為7．8m×5．5m;其中4根大跨度梁為預(yù)應(yīng)力梁，跨度為15．0m。地下部分，一層大型地下室作為停車庫以及人防基礎(chǔ)設(shè)施，地下室長約130m，最大寬度約51m，地下室頂板厚度350mm，結(jié)構(gòu)安全等級設(shè)定為一級，考慮到結(jié)構(gòu)需要滿足抗裂、剛度等方面要求，樓蓋采用了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板式無梁樓蓋，如圖1所示。

2 預(yù)應(yīng)力配筋

施工中預(yù)應(yīng)力筋使用Φs15．2高強(qiáng)度專用鋼絞線束，測試抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 800MPa。

地下室頂板是混凝土平板式無梁樓蓋，厚度350mm，為了符合頂板的受力狀態(tài)，頂板的預(yù)應(yīng)力鋼絞線設(shè)計(jì)為曲線形，每束3～4根。有粘結(jié)后張拉預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，內(nèi)部需要預(yù)埋有特制波紋管，在柱帽處需要加密布置，待預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，向波紋管中灌漿，并充分振搗。預(yù)應(yīng)力的張拉方式分為單向張拉和雙向張拉兩種，以梁跨度為界，小于25m的進(jìn)行單向張拉，否則進(jìn)行雙向張拉。同時(shí)，為了保證結(jié)構(gòu)的整體性，后澆帶部位每隔400mm都設(shè)置有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。為了滿足頂板結(jié)構(gòu)的受力情況，預(yù)應(yīng)力筋布置通長呈拋物線型，與頂板的彎矩圖相匹配，如圖2所示。

圖1 預(yù)應(yīng)力板平面位置圖

圖2 預(yù)應(yīng)力鋼絞線曲線布置圖

圖3 張拉端、錨固端構(gòu)造示意圖

3 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工

3．1 預(yù)應(yīng)力筋下料

預(yù)應(yīng)力筋下料時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)曲線來確定下料長度，同時(shí)也要考慮鋼筋外伸預(yù)留長度、預(yù)應(yīng)力筋的彈性變形、張拉設(shè)備影響以及鋼材標(biāo)號(hào)等各因素影響。

該工程預(yù)應(yīng)力下料長度L計(jì)算按照式(1)～(2)確定:

式中:L1—預(yù)應(yīng)力束絕對長度

L2—錨墊板厚

L3—夾片式工作錨具厚度取值L4—張拉端預(yù)留的外露長度

以該工程中跨度為15m的預(yù)應(yīng)力梁為例，預(yù)應(yīng)力束絕對長度為15m，錨墊板厚度為60mm，夾片式工作錨具厚度取 500mm，張拉端預(yù)留的外露長度為650mm，所以單端張拉下料長度L為16．21m。

但結(jié)局似乎是注定的。當(dāng)“海戰(zhàn)”結(jié)束時(shí)，掛太陽旗的航模艦艇大多只是帶著斑斑點(diǎn)點(diǎn)的顏料，而掛黃龍旗的航模艦艇上已經(jīng)濺滿了五顏六色的彩花……

預(yù)應(yīng)力筋下料長度的確定應(yīng)選取在平整的場地上進(jìn)行。預(yù)應(yīng)力束在切斷前需要拉直理順，然后用專用切割機(jī)切斷分類。預(yù)應(yīng)力筋束的兩端通長套上固定套筒，采用專用擠壓器進(jìn)行擠壓處理，處理過程應(yīng)涂黃油。不同類型的材料及時(shí)編號(hào)，必要時(shí)在其兩端用彩筆進(jìn)行標(biāo)記，最后用放線盤分別盤成半徑為0．75m的圓盤。

3．2 穿管工藝

有粘結(jié)后張拉預(yù)應(yīng)力的施工具有兩大特點(diǎn):一是混凝土澆筑前需套波紋管，二是預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束后需要灌漿。首先將鋼鉸線按波紋管內(nèi)束數(shù)及長度不同分組編號(hào)，然后將每組預(yù)應(yīng)力束套上對應(yīng)的波紋管，波紋管一般用金屬材料制成，接頭處用特制的接頭管連接。接頭管長約250mm，用鐵絲纏繞接頭兩端，并綁扎牢固。為了防止漏漿，可以套上塑料膠帶處理。預(yù)應(yīng)力束穿好管后，在預(yù)應(yīng)力梁板中與普通鋼筋進(jìn)行綁扎。從布置預(yù)應(yīng)力筋直至混凝土澆搗前應(yīng)反復(fù)檢查波紋管是否有破損。如果發(fā)現(xiàn)有破損情況，及時(shí)用塑料膠帶扎緊，防止?jié)仓r(shí)漏漿。

3．3 預(yù)應(yīng)力筋的安裝

常規(guī)設(shè)計(jì)中樓板的厚度很薄，所以如何在施工中滿足預(yù)應(yīng)力筋矢高規(guī)范要求，就成了預(yù)應(yīng)力樓板施工中的一個(gè)難點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋交叉布置在滿足矢高要求的前提下進(jìn)行;板底布筋時(shí)長跨方向優(yōu)先布設(shè)普通鋼筋。為保證預(yù)應(yīng)力主筋矢高，跨度較短的方向上普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋定位在相同的基準(zhǔn)面上;在滿足基本保護(hù)層要求的情況下，為了達(dá)到最大預(yù)應(yīng)力效應(yīng)，通長采用按鋼筋走向平行施工工藝，即板底上層普通鋼筋與跨中下層的預(yù)應(yīng)力鋼絞線走向保持平行，以及板面的下層普通鋼筋應(yīng)與支座上層的預(yù)應(yīng)力鋼絞線走向保持平行。

大跨度梁在綁扎普通鋼筋時(shí)，需要同時(shí)將預(yù)應(yīng)力鋼絞線和普通鋼筋的主筋進(jìn)行綁扎，應(yīng)根據(jù)曲線計(jì)算準(zhǔn)確高度，以保證預(yù)應(yīng)力束滿足所要求的形狀。為滿足鋼筋間距的要求，在沿梁的方向設(shè)置足夠的鋼筋馬凳，一般每1m設(shè)置一個(gè)。在預(yù)應(yīng)力束的反彎點(diǎn)處設(shè)置的馬凳，應(yīng)與預(yù)應(yīng)力束綁扎牢固。預(yù)應(yīng)束的整體曲線保持流暢，在混凝土澆筑前，做好預(yù)應(yīng)力束的檢查調(diào)整工作，避免預(yù)應(yīng)力束的位置發(fā)生移動(dòng)。

3．4 灌漿管的埋設(shè)方法

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的灌漿管在預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)完成后進(jìn)行埋設(shè)，然后才能進(jìn)行灌漿。灌漿孔需設(shè)置在預(yù)應(yīng)力束的高點(diǎn)處，用膠布將金屬波紋管與灌漿管綁牢，灌漿管的長度比混凝土表面通長要高出30mm左右。為了防止漏漿，用膠帶將灌漿管口扎死。為了防止在澆搗混凝土過程中灌漿管因碰撞而引起斷裂，澆搗前將板或梁的面筋與灌漿管綁扎牢固。

為防止在端部處漏漿、管道堵塞等現(xiàn)象發(fā)生，可把灌漿管一端放在波紋管端部，另一端引出混凝土，最后用水泥進(jìn)行封堵。要防止波紋管端部出現(xiàn)空隙，柱模或墻模內(nèi)絕對不能留有灌漿管引出端。

3．5 預(yù)應(yīng)力筋張拉工藝

混凝土強(qiáng)度C35，按照規(guī)范要求，必須等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%才可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉。對張拉長度超過千斤頂行程的預(yù)應(yīng)力筋，可以采用分級張拉分級錨固的方法。張拉施工程序設(shè)定為首先進(jìn)行0．1σcon的預(yù)張拉，保證張拉安全;接著張拉至1.05σcon進(jìn)行錨固，抵消部分張拉過程中的預(yù)應(yīng)力損失。

張拉施工主要具有以下工藝:首先進(jìn)行錨具安裝和限位裝置安裝，接著進(jìn)行千斤頂安裝并進(jìn)油張拉，然后對伸長值進(jìn)行校驗(yàn)，最后張拉結(jié)束卸去荷載以及錨固裝置，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。預(yù)應(yīng)力張拉施工過程中，質(zhì)量控制是重中之重，通長為保險(xiǎn)起見采用雙控的方法，以張拉力為主要控制指標(biāo)，同時(shí)校核測量張拉伸長值，作為輔助指標(biāo)。在預(yù)應(yīng)力張拉過程中不時(shí)地調(diào)整千斤頂?shù)奈恢?，并輔助采用附加錨環(huán)、變角器等設(shè)施，確保千斤頂、錨具、孔道三對中，防止孔道損失增加。

3．6 有粘結(jié)筋灌漿、防腐處理及端部封堵

灌漿作為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通長需要在預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，立刻進(jìn)行灌漿。該工程中混凝土結(jié)構(gòu)跨度較大，充分做好灌漿前準(zhǔn)備工作，灌漿孔按要求疏通，孔道用清水清洗，保證各處出水暢通，滿足排水、排漿要求。灌漿料通長采用不低于42．5強(qiáng)度等級的普通水泥，水灰比通長控制在0．45左右，水泥漿中可摻加適當(dāng)?shù)臏p水劑以滿足灌漿料要求。灌漿配料需要通過篩網(wǎng)過濾，以免在灌漿時(shí)由于顆粒過大導(dǎo)致管道堵塞。在孔道灌漿完成后及時(shí)封閉排氣孔，此時(shí)再繼續(xù)加0．55MPa左右的壓力，稍候再封閉灌漿孔。張拉端多余的預(yù)應(yīng)力鋼筋采用專用的切割機(jī)械截?cái)?，不直接使用電焊機(jī)熔斷。

4 裂縫控制措施

不能夠有裂縫產(chǎn)生。在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的梁板抗裂驗(yàn)算，采取必要的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，同時(shí)施工過程中也需要采用合適的施工措施，結(jié)合本工程特點(diǎn)，可以從“放”“抗”“防”3個(gè)方面歸納有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力超長結(jié)構(gòu)控制裂縫出現(xiàn)的對應(yīng)施工措施［3］。

從“放”的角度，合理設(shè)置與處理后澆帶。該工程地下室最長達(dá)到130m，最寬為51m，為了滿足結(jié)構(gòu)規(guī)范允許長度要求，施工時(shí)設(shè)置了3條后澆帶;預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉時(shí)，后澆帶混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到100%;后澆帶混凝土澆筑時(shí)用強(qiáng)度高一級的微膨脹混凝土進(jìn)行。同時(shí)，通過措施減小豎向構(gòu)件對水平構(gòu)件產(chǎn)生的約束效果，例如采用減小豎向構(gòu)件的抗側(cè)剛度，達(dá)到減弱其對梁的約束效果等方法［4］。

從“抗”的角度，混凝土在選料、配比、施工操作等方面需要建立完整的施工工藝;為例降低混凝土水化熱，在混凝土中加入減水劑降低水灰比;粉煤灰的摻入量也有要求，在頂板混凝土中不得添加，在底板混凝土中不超過15%。同時(shí)為了抵抗溫度變形和結(jié)構(gòu)沉降導(dǎo)致的次應(yīng)力，在效應(yīng)顯著的部位增設(shè)溫度鋼筋，如結(jié)構(gòu)底部和頂部、轉(zhuǎn)角和截面開洞等應(yīng)力集中部位，增配附加鋼筋。

從“防”的角度，為了保證混凝土質(zhì)量，澆筑完成后一定要按照要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓r(shí)為了避免開裂，盡量在低溫時(shí)澆筑，降低混凝土產(chǎn)生的水化熱?；炷翝仓瓿梢院?，及時(shí)在表面上灑水，用塑料薄膜或草墊覆蓋，進(jìn)行充分保溫、保濕養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)語

有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)用于超長結(jié)構(gòu)是防裂抗裂的有效措施，大大降低了鋼筋和混凝土的用量。本文對有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力超長地下室的施工工藝及裂縫控制措施進(jìn)行了探討，對今后該類工程的建設(shè)具有重要指導(dǎo)意義。

［1］ GB50010－2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010．

［2］ 馮健，呂志濤，吳志彬，等．超長混凝土結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用［J］．預(yù)應(yīng)力技術(shù)，2001，22(6):33－37．

［3］ 王鐵夢．工程結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法［J］．施工技術(shù)，2000，29(5):5－9．

［4］ 李軒直．溫度和收縮裂縫控制措施在超長混凝土框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用［D］．重慶:重慶大學(xué)，2014．

根據(jù)規(guī)范對地下室工程的規(guī)定，使用中結(jié)構(gòu)構(gòu)件

Application of Bonded Prestressed Technology On the Superlong Concrete Structure Construction

CAI Zhonghua
(Fujian Construction Engineering Technology Limited Liability Company，F(xiàn)uzhou 350025)

Application of bonded prestressed technology on the super long concrete structure construction is discussed in the article．Based on practical engineering，Prestressed reinforcement and construction methods and crack control measures are introduced in details．

Bonded;Prestress;Super－long;Concrete structure

TU755

A

1004－6135(2017)02－0059－03

蔡仲華(1982．11－ )，男，工程師。

E-mail:745855626@qq．com

2016－12－06