李 陽，張志威，王振宇，蘭文臣，夏海杰

（中國建筑第八工程局有限公司，北京 100097）

0 引言

隨著科技的進步，社會的發(fā)展，大型公共建筑工程越來越趨于空間大、構(gòu)件尺寸小、型式復(fù)雜、承載能力大的特點，使得預(yù)應(yīng)力技術(shù)在大型公共建筑工程中運用廣泛。在北京大興國際機場停車樓工程中，其預(yù)應(yīng)力管道相對于鋼筋而言是較大的軀體，在密集的鋼筋骨架中通過就顯得有些困難。在工程快速建造的迫切壓力下，預(yù)應(yīng)力張拉與下部支撐架體拆除的矛盾也是一個擋在快速前進路上的絆腳石。該工程從土方、樁基施工到工程竣工，體量巨大、工序多、穿插施工多、周轉(zhuǎn)料具投入量大、建設(shè)要求高，工期緊張，預(yù)應(yīng)力復(fù)雜節(jié)點問題和架體周轉(zhuǎn)工期緊張問題較為突出。

1 工程概況

北京大興國際機場定位為大型國際航空樞紐，是展現(xiàn)中國國家形象的新國門，受到社會各界廣泛關(guān)注，社會影響大。承建該工程意義大，責(zé)任大。習(xí)近平總書記在視察北京大興國際機場時指出，大興國際機場建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、建設(shè)工期緊、施工難度大，全體建設(shè)者辛勤勞動、共同努力，高質(zhì)量地完成了任務(wù)，把大興國際機場打造成為精品工程、樣板工程、平安工程、廉潔工程，向黨和人民交上了一份令人滿意的答卷。

北京新機場停車樓及綜合服務(wù)樓工程位于北京大興國際機場航站樓北側(cè)，占地面積約 15 萬 m2，總建筑面積 50.3 萬 m2。由地下的軌道交通北段及地上的東西兩個停車樓、中間的綜合服務(wù)樓 3 大部分組成。其中地下軌道交通（北段）約 10.7 萬 m2，兩座停車樓 26.4 萬m2。地上 3 層結(jié)構(gòu)，平面占地面積大、型式復(fù)雜、荷載大，在梁板中均采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)來控制結(jié)構(gòu)撓度與裂縫并提供部分承載力，以此提高結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)性能。工程效果如圖 1 所示。

圖1 工程效果圖

北京新機場停車樓及綜合服務(wù)樓工程為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有勁型鋼結(jié)構(gòu)、屈曲支撐等，外部連橋為鋼結(jié)構(gòu)，綜合服務(wù)樓屋頂為鋼結(jié)構(gòu)托金屬板造型，基礎(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)。

本工程預(yù)應(yīng)力區(qū)域所占面積大，約 50.3 萬 m2，鋼絞線總量約 5 000 t，跨度大，采用了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)：用于本工程軌道交通地下部分的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，軌道交通 -6.6 m 層梁，鋼絞線用量約 580 t，以抵抗大跨度及上部結(jié)構(gòu)荷載產(chǎn)生的效應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件性能。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)：用于本工程 -2.0 m 結(jié)構(gòu)梁板及停車樓地上結(jié)構(gòu)，鋼絞線用量約 4 280 t，以實現(xiàn)停車樓的大跨度功能。

2 工程難點及特點

2.1 工程意義重大

工程體量巨大，混凝土總用量達 110 萬m3，鋼筋16 萬 t，土方開挖量 210 萬 m3，工程樁和支護樁 9 000 余根。工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大跨度及高大空間多；裝飾裝修和機電工程工程層多、面廣、系統(tǒng)復(fù)雜。工期要求 2016 年 4 月27 日開工，2017 年 4 月 30 日完成地下結(jié)構(gòu)，2017 年 12 月31 日完成封圍封頂，還需經(jīng)歷冬季、雨季和春節(jié)，對工期影響較大。從土方、樁基施工到工程竣工，工序多、穿插施工多、周轉(zhuǎn)料具投入量大、建設(shè)要求高，工期緊張。

2.2 軌道頂板轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層預(yù)應(yīng)力布設(shè)面積大且布設(shè)節(jié)點復(fù)雜

工程地下 2 層為軌道交通站臺層，高鐵、地鐵、快軌等線路穿越工程下部，軌道交通地下 2 層結(jié)構(gòu)頂板為轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)包括框支梁、梁上起柱、勁型結(jié)構(gòu)等；同時還包括大面積預(yù)應(yīng)力鋼筋分布，設(shè)計非常復(fù)雜。

工程預(yù)應(yīng)力分為有粘結(jié)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力兩種，分布面積 37.1 萬 m2，預(yù)應(yīng)力筋 2 752 t，大預(yù)應(yīng)力分布于地下 1 層軌道交通頂部梁板、首層板及停車樓地上梁板，分布廣，安裝量大。在梁柱交叉位置，普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋相互穿插，工期緊，易出現(xiàn)不合格情況影響結(jié)構(gòu)安全，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，施工中加強預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量控制和細部節(jié)點深化是保證結(jié)構(gòu)安全的施工重難點。

2.3 軌道交通頂部高大模板投入量大且危險性大

本工程地下 2 層軌道交通面積為 10 萬 m2，整層高度為 11.65 m，頂部梁板截面大。模板支架屬超過一定規(guī)模危險性較大的工程，且一次投入量大。高大模板及其支架施工的危險性較大，其支撐體系強度、剛度、穩(wěn)定性是保證結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量、安全的關(guān)鍵，拆除時間越晚存在的風(fēng)險越大。

3 項目預(yù)應(yīng)力施工存在的問題

3.1 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力管道在梁柱節(jié)點無法通過

軌道交通及停車樓結(jié)構(gòu)均為大跨度結(jié)構(gòu)，為更有效地保證空間和大跨度功能，構(gòu)件存在尺寸小、鋼筋密的特點，在梁柱節(jié)點處鋼筋極其密集，存在有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力管道無法通過的情況。以最簡單的框架節(jié)點如KZLB-G10（XL06-XL02）框架梁為例進行說明。該框梁截面 1 4 0 0 m m×2 0 0 0 m m，預(yù)應(yīng)力配筋6×11φ15.2 mm有粘結(jié)鋼絞線。項目大部分有粘預(yù)應(yīng)力梁與此梁配筋類似，現(xiàn)以該梁及節(jié)點為例進行施工分析。

此預(yù)應(yīng)力梁所對應(yīng)柱截面編號為方柱 E-KZZ1a，其中上部為圓柱 A-KZ1f，柱截面配筋如圖 2 所示。

圖2 柱截面配筋圖（單位：mm）

標(biāo)高 -6.6 m 下部方柱配筋為 36φ32 mm，鋼筋凈間距理論上為 86 mm。上部圓柱鋼筋需下伸約 1.8 m 左右，圓柱豎向筋水平向凈距為 14～95 mm。重合后如圖 3 所示。

圖3 柱配筋組合圖

上部圓柱與下部方柱豎向鋼筋重疊后，在波紋管穿行路徑方向，理論上鋼筋平面最大凈距不足 40 mm，再加上箍筋、拉鉤和施工偏差等致使此處鋼筋更為密集，而波紋管尺寸約 90 mm 以上，波紋管在圓柱范圍無法通過。如圖 4、圖 5 所示。

圖4 梁柱節(jié)點三維圖

圖5 波紋管通過柱三維圖

3.2 梁柱節(jié)點波紋管容易損壞

梁柱節(jié)點處鋼筋密集，作為預(yù)應(yīng)力管道的波紋管勉強通過后極其擁擠，保護波紋管道的完整性是施工中的一大難題，稍有破壞、灌漿不密實，通常存在積水、管道堵塞、漏漿現(xiàn)象。鋼絞線在內(nèi)部容易受到銹蝕，會產(chǎn)生斷面虧損、應(yīng)力下降情況，耐久性受到影響，同時并不能實現(xiàn)有粘效果。

3.3 傳統(tǒng)支撐架體制約預(yù)應(yīng)力張拉

北京新機場停車樓及綜合服務(wù)樓工程地下 1 層板及地上停車樓部分均涉及預(yù)應(yīng)力筋分布，預(yù)應(yīng)力分布面積廣，跨度大，共計約 37.1 萬 m2。若上述預(yù)應(yīng)力分布區(qū)域采用傳統(tǒng)碗扣架體，立桿間距過小，空間有限，不滿足預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)條件；同時預(yù)應(yīng)力張拉前下部支撐體系不得拆除，否則將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全，按此邏輯推理，只有在完成頂層預(yù)應(yīng)力張拉后方可對下部各樓層的架體依次進行拆除，如此將造成大量架體材料無法周轉(zhuǎn)使用，架體一次性投入量極其巨大，且架體拆除時間滯后，無法及時插入下道工序施工。同時增加了架體租賃費用，提高了項目成本。

3.4 梁托柱結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力張拉工藝復(fù)雜

因建筑造型、地下軌道交通和工藝流程需要，部分結(jié)構(gòu)柱落在結(jié)構(gòu)梁上，形成梁托柱結(jié)構(gòu)。該部位托柱梁采用有粘結(jié)后張拉預(yù)應(yīng)力工藝，該工藝施工工藝復(fù)雜，在進行張拉時需要現(xiàn)場灌漿，耗時，提升了較大的時間成本，影響工期。

3.5 地下 2 層軌道交通區(qū)域移交節(jié)點時間緊張

地下 2 層軌道交通區(qū)域面積大，支撐架體高度超過10 m，模板和架體的拆除難度高，安全隱患較大，拆除和整理外運的時間長。同時，若地下 1 層和停車樓地上部分采用傳統(tǒng)架體，難以按期完成施工任務(wù)。

4 方案選擇

4.1 預(yù)應(yīng)力張拉深化

在進行預(yù)應(yīng)力張拉與架體整合設(shè)計時考慮施工簡便，依據(jù)“施工圖設(shè)計總說明”，預(yù)應(yīng)力梁采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，同時考慮到緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)相關(guān)優(yōu)點，將停車樓和綜合服務(wù)樓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換梁及大跨度梁等部位由粘結(jié)后張拉預(yù)應(yīng)力技術(shù)深化設(shè)計為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。該技術(shù)施工簡便，大大縮短了張拉周期，提高張拉質(zhì)量，使得架體得到提前拆除。

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)［1］是繼無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)之后發(fā)展起來的一項新的預(yù)應(yīng)力技術(shù)。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)合了無粘結(jié)的施工特點，有粘結(jié)的力學(xué)特點，集兩者的優(yōu)點，布置靈活，采用單孔錨具，不需要穿波紋管、不需要灌漿。緩凝粘合劑固化后，在力學(xué)上最終達到有粘效果。現(xiàn)根據(jù)有粘接和緩粘接兩種預(yù)應(yīng)力技術(shù)施工工藝特點及具體施工條件進行對比分析。

4.1.1 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力與緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝比較

1）有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力主要工序為：穿波紋管→波紋管中穿鋼絞線→張拉→灌漿→封錨。

2）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力主要工序為：穿鋼絞線→張拉→封錨。

4.1.2 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力比有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的優(yōu)勢

1）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力具有無粘結(jié)的工藝，有粘結(jié)的效果，施工方便快捷。

2）單根單孔布置，直徑?。?5.2 mm 緩粘結(jié)鋼絞線直徑只有 23 mm，21.8 mm 規(guī)格緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線直徑只有 30 mm），布置靈活。

3）從根本上規(guī)避了有粘預(yù)應(yīng)力普遍存在的空洞、積水等灌漿不密實情況，避免了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力所存在的各種施工質(zhì)量問題，保障了施工和有粘結(jié)的效果。

4）緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無需穿波紋管、無需加腋，施工非常簡便且施工質(zhì)量易保障。張拉端可以隨意出，不用考慮洞口、高差和柱筋。

4.2 支撐架體深化設(shè)計

項目部大膽創(chuàng)新，在經(jīng)過對支撐體系的深化設(shè)計和市場考察后果斷突破傳統(tǒng)碗扣架體限制，在滿足預(yù)應(yīng)力張拉要求的同時結(jié)合工程大截面梁板構(gòu)造尺寸的特點，決定在地下 1 層以及停車樓地上使用承插型鍵槽式腳手架作為模板支撐架體。采用鍵槽架體可以加大立桿間距，為在架體內(nèi)部進行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)提供了充足的空間。同時鍵槽架體受力穩(wěn)定，承載力強，抗傾覆能力強，架體搭拆速度快，減少了人工，加快了施工進度。

5 施工重點技術(shù)剖析

多層大跨度預(yù)應(yīng)力快速張拉技術(shù)，在于采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與承插型鍵槽式腳手架相結(jié)合，可在下部架體拆除后進行張拉，有充足的空間在架體內(nèi)部進行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，充分考慮預(yù)應(yīng)力張拉點位置，使立桿與張拉點避讓，保證了預(yù)應(yīng)力張拉在架體內(nèi)順利進行。每層結(jié)構(gòu)達到張拉要求即可進行張拉作業(yè)。每層結(jié)構(gòu)張拉完成后，由下層結(jié)構(gòu)至上層結(jié)構(gòu)拆除架體，與結(jié)構(gòu)流水施工，施工簡便，大大縮短了張拉周期，提高張拉質(zhì)量，使得架體提前拆除。

5.1 緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)

5.1.1 條件分析

1）本工程部分位置上部圓柱與下部方柱豎向鋼筋重疊后，在波紋管穿行路徑方向，理論上鋼筋平面最大凈距不足 40 mm，再加上箍筋、拉鉤和施工偏差等致使此處鋼筋更為密集，而波紋管尺寸約 90 mm 以上，波紋管在圓柱范圍無法通過。

2）梁柱節(jié)點處灌漿不密實，通常存在積水、管道堵塞、漏漿現(xiàn)象，鋼絞線在內(nèi)部容易受到銹蝕，會產(chǎn)生斷面虧損、應(yīng)力下降情況，耐久性受到影響，并不能實現(xiàn)有粘結(jié)效果。

3）單個有粘結(jié)張拉端錨墊板較大（250 mm×250 mm），需要做加腋（單個尺寸 3 500 mm×750 mm×750 mm，1.3 m3、3.3 t）處理，且整體較大，增加結(jié)構(gòu)自重。

4）柱筋較密，張拉端遇兩端均為洞口且不能做外凸（或梁側(cè)為洞口、高差無法做加腋），錨墊板無法安裝。

通過討論分析，對該種部位采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力主要工序為：穿鋼絞線→張拉→封錨。

5.1.2 緩粘結(jié)技術(shù)的應(yīng)用

1）考慮支座受力影響，柱邊做 2 個小加腋（1 500 mm ×300 mm×2 000 mm 三角）分 2 束在柱外通過，其余 4 束柱內(nèi)通過，預(yù)應(yīng)力重新孔道排布。如圖 6 所示。

圖6 中間 2 束改緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力圖

2）束有粘結(jié)管道兩端對調(diào)，各出 2 個張拉端（9 孔錨具），單個加腋可減小到 2 000 mm×450 mm×450 mm（0.18 m3、0.45 t），減輕結(jié)構(gòu)自重（單個柱子負重最大1.8 t），遇到洞口或降板無法做加腋的非托柱梁跨可適當(dāng)更改。

5.1.3 實施效果

本工程采用緩粘結(jié)施工技術(shù)，通過增設(shè)了緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，解決復(fù)雜梁柱節(jié)點預(yù)應(yīng)力鋼筋貫穿問題。

5.2 預(yù)應(yīng)力張拉與架體整合設(shè)計

5.2.1 架體支撐

地下 1 層以及停車樓地上使用承插型鍵槽式腳手架作為模板支撐架。通過選用鍵槽架體代替?zhèn)鹘y(tǒng)碗扣架體，將立桿間距由 600～900 mm 擴大至 1 200 mm，立桿平面布置考慮預(yù)應(yīng)力張拉點位置，使立桿與張拉點避讓，為在架體內(nèi)部進行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)提供了充足的空間，保證了預(yù)應(yīng)力張拉在架體內(nèi)順利進行，如圖 7 所示。編制鍵槽架體施工方案時，繪制詳細的立桿平面布置圖，充分考慮預(yù)應(yīng)力張拉點位置，使立桿與張拉點避讓，保證了預(yù)應(yīng)力張拉在架體內(nèi)順利進行，如圖 8 所示。

圖7 現(xiàn)場搭設(shè)樣板

圖8 架體與張拉節(jié)點位置示意圖（單位：mm）

5.2.2 預(yù)應(yīng)力張拉

將停車樓和綜合服務(wù)樓結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換梁及大跨度梁等部位由粘結(jié)后張拉預(yù)應(yīng)力技術(shù)深化設(shè)計為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。張拉順序由上至下（見圖 9）改為由下至上（見圖 10），該技術(shù)施工簡便，大大縮短了張拉周期，提高張拉質(zhì)量，使得架體得到提前拆除。

圖9 原方案張拉工序圖

圖10 優(yōu)化預(yù)應(yīng)力張拉工序圖

5.2.3 實施效果

采用鍵槽支撐體系，突破了傳統(tǒng)碗扣架體由于空間小而不能及時進行預(yù)應(yīng)力張拉的瓶頸；同時因托柱梁區(qū)域改變了預(yù)應(yīng)力施工工藝，大大提高了張拉效率，縮短了預(yù)應(yīng)力張拉時間，使得停車樓架體如期拆除，最終項目部提前 45 d 完成架體拆除及清理工作，地下軌道交通區(qū)域如期移交，得到了業(yè)主的表揚與肯定。

鍵槽架體的如期拆除，在保證移交工期的同時，使得拆除的架體能夠及時地進行周轉(zhuǎn)使用，大大提高了料具的周轉(zhuǎn)效率，避免了因料具周轉(zhuǎn)率低而造成料具租賃費用增加，最終節(jié)約了項目成本，直接節(jié)省架體租賃費用 2 356 萬元。

6 結(jié)語

通過該技術(shù)的應(yīng)用，不僅解決了預(yù)應(yīng)力管道貫穿鋼筋節(jié)點的問題，同時解決了預(yù)應(yīng)力張拉與架體拆除的矛盾，節(jié)約工期 45 d，經(jīng)濟效益達 2 356 萬元。值得在類似工程中推廣使用。

北京新機場停車樓及綜合服務(wù)樓工程，是國家重點工程，備受社會各界關(guān)注，其重要性不言而喻。通過對新技術(shù)的研究可以推動生產(chǎn)力，提高了其工程質(zhì)量，降低成本，縮短工期，增加了經(jīng)濟效益。此外新技術(shù)的研發(fā)還可以提高企業(yè)管理水平和技術(shù)水平，為企業(yè)積累技術(shù)資產(chǎn)，提高企業(yè)知名度。