易成才

(深圳市市政工程總公司，廣東 深圳 518000)

1 工程概況

本建筑工程是紡織工業(yè)車間的改建項目，車間建筑面積1.3萬m2，包括兩層主廠房和四層局部建筑物，總高度10 m，車間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，底層包括5.0 m+2.5 m+10 m+6.5 m+5 m尺寸的五跨，二層則包括5 m+2.5 m+20 m+6.5 m四跨，在兩層主廠房高低差處設(shè)置伸縮縫。主廠房框架為無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)，二樓面層橫縱向框梁內(nèi)布設(shè)φ3-75鋼絲束，密肋樓蓋板橫縱向肋梁布設(shè)φ1-75鋼絲束。

2 工程技術(shù)難點

由于本紡織車間改建項目主廠房采用大跨度雙向無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁平板樓蓋，所以樓板開洞過程中必須充分考慮施工安全及施工對廠房結(jié)構(gòu)安全性的影響[1]。

混凝土樓板開洞施工前，結(jié)構(gòu)工程、架木拆除等均已完成，材料也已全部撤離施工現(xiàn)場，然而混凝土剔除之前，必須將樓頂板剔除部位恢復(fù)至原預(yù)應(yīng)力張拉前的支搭方案，根據(jù)本次工程設(shè)計方案估算的支撐管所需數(shù)量至少2.5萬根，如此大的工程量必將增加工程資金投入?；炷翗前逄掼徥┕ぶ袨榉乐诡A(yù)應(yīng)力筋受到破壞，必須對預(yù)應(yīng)力筋位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，這就要求設(shè)計施工人員嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行?；炷翗前宀鸪昂笾苓厴前宓氖芰Ρ貙l(fā)生變化，為此必須進(jìn)行開洞施工全過程受力及變形情況的計算與分析，根據(jù)結(jié)果做出是否應(yīng)進(jìn)行周邊結(jié)構(gòu)加固處理的準(zhǔn)確判斷[2]。開洞施工前樓板預(yù)應(yīng)力筋張拉應(yīng)力設(shè)計值已幾近規(guī)范限值，所以擬定的混凝土樓板開洞施工方案必須防止預(yù)應(yīng)力筋損傷和技術(shù)的可行。紡織車間原預(yù)應(yīng)力樓板采用多跨連續(xù)布置，所以混凝土樓板開洞施工過程中必將面臨預(yù)應(yīng)力筋被切斷而預(yù)應(yīng)力瞬間釋放，從而引發(fā)樓面結(jié)構(gòu)安全問題。

3 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞施工

3.1 施工前的技術(shù)分析

取出樓板周圍預(yù)應(yīng)力筋處150mm×80mm板條單元，構(gòu)建起三維梁模型，運用等效荷載法將預(yù)應(yīng)力鋼筋對樓板的影響等效施加于三維梁模型而進(jìn)行外界條件及外加荷載變化的有限元分析。以開洞板為板殼單元對其進(jìn)行有限元劃分，并施加均勻外力于板殼單元，使之與相鄰單元黏合，以便進(jìn)行力學(xué)分析。

根據(jù)建筑工程實際，混凝土等級C40，樓板厚180 mm，預(yù)應(yīng)力鋼絞線φ14.25 mm，拉伸應(yīng)力控制σ為1 593 MPa，雙向φ16@250鋼筋板底壓強為320 N/mm2；雙向φ20@270柱附近樓板壓強340 N/mm2。分別按設(shè)計和施工工況進(jìn)行樓板板面荷載計算：設(shè)計工況下樓板板面荷載為3.6 kN/m2，施工工況下樓板板面荷載0.8 kN/m2。考慮到開洞后邊界條件對樓板的可能影響、樓板剪切變形等因素，對樓板內(nèi)力與變形進(jìn)行分析與計算，結(jié)果詳見表1。

表1 施工不同階段樓板內(nèi)力與變形統(tǒng)計

通過上述分析可知，開洞樓板的承載力、預(yù)應(yīng)力變形及裂縫寬等都符合安全要求，似乎沒有加固的必要，但是拆除過程的相關(guān)指標(biāo)參數(shù)結(jié)果表明，樓板開洞過程中所釋放的預(yù)應(yīng)力必將削弱樓板剛強度，使之短時間內(nèi)變形與裂縫超過設(shè)計規(guī)范，為此，必須在樓板開洞之前進(jìn)行其結(jié)構(gòu)的加固。

3.2 搭設(shè)樓板底支撐系統(tǒng)

所搭設(shè)的梁板支撐系統(tǒng)以地下室為主要的應(yīng)力支承，一、二層開洞處混凝土板和四周梁及開洞工程所涉及的混凝土板結(jié)構(gòu)如圖1所示。為控制樓板底支撐系統(tǒng)搭設(shè)工程量，設(shè)計人員制定出的技術(shù)方案為：“混凝土板分段剔除→預(yù)應(yīng)力筋切斷→放張→張拉及斷面處理→重新張拉”，同時確定了兩種不同的樓板地支撐系統(tǒng)搭設(shè)方案：地下室、剔除一二層頂板和四周梁支撐系統(tǒng)；沿用原來的滿堂支搭設(shè)計和對角線雙排架木支搭方案。

圖1 開洞工程所涉及的混凝土板結(jié)構(gòu)

3.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋開鑿及混凝土剔除

本工程采用粘貼碳纖維的工藝進(jìn)行混凝土樓板開洞區(qū)域周圍樓板加固處理，等到黏貼結(jié)束且黏貼處強度達(dá)設(shè)計強度后進(jìn)行樓板開洞施工。按照設(shè)計圖確定預(yù)應(yīng)力鋼筋埋設(shè)位置，并將放張施工槽開設(shè)在板跨1/4位置。采用風(fēng)鎬在混凝土樓板開洞施工處鑿出800 mm的寬槽(圖2)，沿扁梁邊寬1～1.6m板縫剔除并進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張和重新張拉部位的處理，完畢后再進(jìn)行非預(yù)應(yīng)力梁板縫處混凝土的剔除處理，最后是中間板處的混凝土破碎與清理[3]。本工程混凝土剔除采用機械鉆孔和人工剔鑿兩種工藝，由于扁梁預(yù)應(yīng)力筋距離梁板較近，考慮到施工安全及防止剔斷預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)從遠(yuǎn)離扁梁處向扁梁邊的順序人工剔鑿，等到預(yù)應(yīng)力筋的位置確定后，再采用機械方式逐步向梁邊剔鑿。

圖2 預(yù)應(yīng)力鋼筋切斷示意圖

剔鑿時，考慮到扁梁邊張拉端承壓面加固處理的穩(wěn)定性，應(yīng)在板縫剔除中先剔鑿月軸，板縫剔除應(yīng)按照切筋、放張、處理端面、張拉的次序分段進(jìn)行，剔鑿結(jié)束后為保證扁梁邊混凝土的齊整，必須使用水泥砂漿抹面處理。出于張拉端角板與封堵澆筑后混凝土梁連接考慮，在剔除預(yù)應(yīng)力混凝土板混凝土的過程中，盡可能保留扁梁邊板處的非預(yù)應(yīng)力筋，而其下方的非預(yù)應(yīng)力筋必須全部保留，長度至少200 mm。

3.4 切斷預(yù)應(yīng)力筋

用550 mm寬度的厚木板覆蓋安裝臨時放張夾具的槽口，并通過便攜式砂輪機而非電弧焊等將槽口端預(yù)應(yīng)力鋼絲切斷[4]，為防止預(yù)應(yīng)力突然減小而影響工程質(zhì)量，引發(fā)安全事故，應(yīng)嚴(yán)格按照慢切慢放原則將預(yù)應(yīng)力筋逐根切斷。

3.5 預(yù)應(yīng)力筋重新張拉

混凝土樓板開洞施工時，預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張的基礎(chǔ)上，還必須進(jìn)行重新張拉，重新張拉應(yīng)待混凝土新澆筑強度達(dá)設(shè)計強度80%時進(jìn)行，張拉前將錨具安裝固定，張拉過程中使用到液壓千斤頂和電動高壓油泵，采用“應(yīng)力控制+校核控制”的雙控法并按張拉控制應(yīng)力初始設(shè)計值進(jìn)行張拉控制，將伸長實際值與理論值差額控制在±5%范圍[5]。預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢24 h后進(jìn)行觀察，如未出現(xiàn)任何滑絲情況便保留30 mm預(yù)應(yīng)力筋并切除多余部分，再用環(huán)氧樹脂進(jìn)行錨索封固。預(yù)應(yīng)力筋重新張拉結(jié)束，保證預(yù)應(yīng)力筋在錨具外的預(yù)留長度至少200 mm，預(yù)應(yīng)力筋直線長度至少達(dá)30 mm。

4 結(jié) 論

通過對建筑工程中無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞技術(shù)的應(yīng)用實踐分析，得出如下結(jié)論：預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力施加過程中，必須根據(jù)錨具、承壓板等情況確定張拉端所承受的應(yīng)力，在重新張拉預(yù)應(yīng)力筋前，必須給出切實可行的加固方案；由于無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞的最大拉應(yīng)力必然出現(xiàn)在洞口角板底，而后沿按45°角度延伸，洞口角板應(yīng)力較為集中，所以必須在洞口周圍配置斜向筋加固，而本工程由于樓板開洞洞口尺寸不小，而原樓板預(yù)應(yīng)力扁梁配筋量大，所以工程無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力開洞施工時并未對洞口四周進(jìn)行加固處理，而僅加固處理了垂直的預(yù)應(yīng)力筋張拉端，有效防止了張拉端可能發(fā)生的縱向開裂。為簡化建筑工程無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板開洞施工工藝，確保施工安全，設(shè)計單位必須在無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力樓板預(yù)應(yīng)力筋曲線設(shè)計過程中，始終堅持立筋架設(shè)于(暗)梁下方的原則，并充分考慮建筑物功能變動的要求。