顧曉晴

（南京審計(jì)大學(xué)金審學(xué)院，江蘇 南京 210000）

0 引言

高層混凝土結(jié)構(gòu)建筑跨度大，且需要承受重荷載，須嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保主體結(jié)構(gòu)安全。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有可提高結(jié)構(gòu)的耐久性、抗剪能力、抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)不僅能夠避免荷載作用所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，還能顯著提升建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[1]。本文結(jié)合某高層建筑工程項(xiàng)目地下一層大面積復(fù)雜混凝土梁施工，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 工程概況

某科研教學(xué)樓為L(zhǎng)型平面布局，主體結(jié)構(gòu)采用框架-核心筒結(jié)構(gòu)，包括地上18 層和地下3 層，建筑總面積為103560m2，其中地下3層總面積25147m2，地下一層布置大面積預(yù)應(yīng)力混凝土梁（尺寸700mm×1300mm），梁區(qū)面積1023m2，長(zhǎng)度16.8m，設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40。采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，布置2個(gè)孔道，每個(gè)孔道布置鍍鋅波紋管，波紋管內(nèi)徑70mm，壁厚0.3mm，每孔分布7根預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)（直徑15.2mm），如圖1所示。

圖1 大面積復(fù)雜預(yù)應(yīng)力混凝土梁BIM圖

2 施工重點(diǎn)和難點(diǎn)

2.1 荷載大且分布較集中

地下一層預(yù)應(yīng)力混凝土梁主要負(fù)責(zé)承載地上市政道路和綠化用地，其中預(yù)應(yīng)力混凝土梁到市政地面完成面分布回填土（450mm）和路面（550mm），土體和車(chē)輛荷載均比較大。同時(shí)，綠化用地形式為下凹式，分布1.5～2.0m左右的覆土，荷載比較集中。

2.2 振搗難且不易振搗密實(shí)

預(yù)應(yīng)力混凝土梁尺寸規(guī)格為700mm×1300mm，高寬比達(dá)到2.0，上部和下部受力主筋采用32規(guī)格三級(jí)鋼，其中上部布置1排共7根，下部布置3排共25根，且在梁體內(nèi)布設(shè)兩排孔道。因非自密實(shí)混凝土物理性能中流動(dòng)性比較差，且需要在鋼筋下部位置布置一整排振搗棒，振搗時(shí)混凝土不易密實(shí)。此外，振搗棒需要深入到預(yù)應(yīng)力混凝土梁的底部，容易對(duì)鍍鋅波紋管以及預(yù)應(yīng)力孔道造成損壞，從而降低混凝土施工預(yù)應(yīng)力張拉總體施工質(zhì)量。

2.3 模板大且安裝難度增大

案例工程對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的要求是內(nèi)部堅(jiān)硬、外表美觀，由于混凝土梁布置區(qū)域?yàn)槌蘖?，需要大面積超限模板作為有效支撐，對(duì)模板部分施工的要求比較高。因此在進(jìn)行混凝土梁澆筑時(shí)，需要合理控制好澆筑時(shí)間，并且對(duì)模板安裝進(jìn)行質(zhì)量控制，以保證預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工安全。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)

3.1 工藝流程

地下一層大面積復(fù)雜混凝土梁施工工藝流程如圖2所示。

圖5 振搗引導(dǎo)器布置

3.2 采用BIM技術(shù)對(duì)鋼筋三維排布加以?xún)?yōu)化

將原CAD圖紙作為依據(jù)，采用revit軟件構(gòu)建鋼筋空間BIM三維模型，并對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)控制，將鋼筋深入到支座相應(yīng)節(jié)點(diǎn)位置，根據(jù)振搗引導(dǎo)器情況，確定鋼筋錨固方法，并對(duì)鋼筋搭接方式進(jìn)行確定，確保波紋管所處位置合理。采用BIM技術(shù)對(duì)鋼筋三維排布加以?xún)?yōu)化，可明確鋼筋所處位置以及空間關(guān)系，同時(shí)可直接導(dǎo)出鋼筋明細(xì)，方便進(jìn)行鋼筋精細(xì)化預(yù)制加工，使鋼筋預(yù)制加工與鋼筋空間位置設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)深度融合，減少誤差[2]。

3.3 底模板、鋼筋定位安裝

由于對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁需要采用大面積超限梁模板，為減少模板定位與安裝的誤差，同樣利用梁BIM模型，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙坐標(biāo)是否準(zhǔn)確進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)校驗(yàn)高程，獲得更加準(zhǔn)確的預(yù)應(yīng)力混凝土梁立體坐標(biāo)，并對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)位坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，如梁中心線(xiàn)點(diǎn)位、框架柱點(diǎn)位等。除此之外，完善現(xiàn)場(chǎng)施工測(cè)量作業(yè)，加強(qiáng)放線(xiàn)控制，確保底模板定位的精確性，為超限梁模板定位與安裝提供便利條件[3]。

3.4 振搗引導(dǎo)器預(yù)制加工

根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的施工要點(diǎn)，對(duì)地下一層混凝土梁的總體特點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)合施工實(shí)際需要，決定采用垂直振搗引導(dǎo)器，以確保振搗棒能夠準(zhǔn)確插入到梁構(gòu)件最底端位置，提高底部混凝土澆筑施工效率與質(zhì)量。因此，結(jié)合梁規(guī)格，采用三維可視化技術(shù)，對(duì)引導(dǎo)器規(guī)格進(jìn)行確定，并分析其與振搗棒的匹配關(guān)系，最后采用預(yù)制方法對(duì)振搗引導(dǎo)器進(jìn)行加工[4]。根據(jù)施工需要，每根引導(dǎo)器由外圍鋼圈和豎向鋼絲組成，外圍鋼圈為直徑100mm鋼絲，豎向鋼絲數(shù)量共計(jì)6根，兩者之間的連接通過(guò)電焊方式來(lái)完成。振搗引導(dǎo)器預(yù)制加工清單見(jiàn)表1所示。

3.5 鋼筋定位與安裝

結(jié)合鋼筋受力計(jì)算結(jié)果，調(diào)整預(yù)應(yīng)力混凝土梁中間下部3根和上部3根受力主筋距離，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，凈距100mm，確保預(yù)制的振搗引導(dǎo)器能夠順利被放入到預(yù)應(yīng)力混凝土梁體內(nèi)，防止因鋼筋穿插而破壞振搗引導(dǎo)器。引導(dǎo)器中間每隔100mm按照“之”形布置，如圖3所示。

分兩個(gè)階段對(duì)振搗引導(dǎo)器進(jìn)行安裝，分別為臨時(shí)固定和完全固定，臨時(shí)固定是在受力主筋完成固定后開(kāi)始，根據(jù)三維圖，所有受力主筋固定后，于主筋上臨時(shí)固定振搗引導(dǎo)器，臨時(shí)固定采用扎絲。完全固定是在箍筋安裝后進(jìn)行，在將箍筋安裝在受力主筋的過(guò)程中，根據(jù)三維模型準(zhǔn)確綁扎振搗器，然后安裝側(cè)面抗扭轉(zhuǎn)鋼筋，確保引導(dǎo)器能夠與鋼筋進(jìn)行交叉作業(yè)[5]。

3.6 波紋管安裝

在安裝波紋管時(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)其所處位置進(jìn)行檢查，確保安裝準(zhǔn)確。在高度方向上，應(yīng)與定位架立筋之間進(jìn)行牢固綁扎。觀察波紋管線(xiàn)性是否流暢，確保其與混凝土梁保持順直。在此基礎(chǔ)上，保證波紋管無(wú)損壞或彎折情況，如發(fā)現(xiàn)波紋管損壞，及時(shí)更換。在鋼絞線(xiàn)穿入過(guò)程中，從錨固段開(kāi)始，向張拉端進(jìn)行穿入，同時(shí)根據(jù)波紋管位置對(duì)鋼絞線(xiàn)進(jìn)行調(diào)整，避免預(yù)應(yīng)力張拉鋼筋出現(xiàn)扭絞[6]。為避免波紋管安裝時(shí)出現(xiàn)引導(dǎo)器與箍筋沖突，先準(zhǔn)確安裝箍筋，并對(duì)引導(dǎo)器進(jìn)行由上至下順直調(diào)整。為波紋管預(yù)留排氣與排水孔，確保波紋管與排水排氣孔口導(dǎo)出管的連接位置密實(shí)纏繞，且導(dǎo)出管要比預(yù)應(yīng)力混凝土梁頂面高，高出距離控制在300mm，排氣孔與灌漿孔均要采取措施進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)。

3.7 側(cè)模板安裝與支護(hù)

在安裝混凝土梁兩側(cè)模板前，需結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行檢查，驗(yàn)收曲線(xiàn)矢高，符合設(shè)計(jì)要求方可進(jìn)行側(cè)模板安裝。兩側(cè)模板的正確安裝不僅能夠保證梁支柱標(biāo)高的準(zhǔn)確，同時(shí)能夠使模板位置始終處于正常位置。為此，對(duì)支柱標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整后，可進(jìn)行梁側(cè)模板安裝，安裝模板時(shí)，為保證梁側(cè)模板自身的穩(wěn)定性和平整度，采取張拉進(jìn)行拉平處理。在此過(guò)程中，為保證安裝到位，及時(shí)檢查梁柱設(shè)計(jì)標(biāo)高，并與施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)予以調(diào)整。模板支設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工質(zhì)量，組織相關(guān)人員監(jiān)督模板支設(shè)作業(yè)，支設(shè)前及時(shí)清理施工現(xiàn)場(chǎng)木屑、廢料，避免對(duì)支護(hù)作業(yè)產(chǎn)生不良影響[7]。此外，為控制混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，完善模板加固處理，且每完成一道工序，進(jìn)行質(zhì)量檢查，反復(fù)測(cè)量?jī)蓚?cè)模板標(biāo)高、垂直度，一旦發(fā)現(xiàn)偏差，及時(shí)予以調(diào)整。

3.8 預(yù)應(yīng)力混凝土梁澆筑

預(yù)應(yīng)力混凝土梁所在位置為超限梁，應(yīng)嚴(yán)格按照施工規(guī)范，制定超限高大模板專(zhuān)項(xiàng)加固和澆筑方案，完成加固并進(jìn)行驗(yàn)收，無(wú)質(zhì)量問(wèn)題后進(jìn)行混凝土澆筑。借助BIM 技術(shù)，對(duì)混凝土澆筑施工順序進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬。在澆筑模板前，及時(shí)清理表面，適量灑水，保持濕潤(rùn)，但應(yīng)注意避免發(fā)生積水現(xiàn)象。承壓板和錨板附近的混凝土，設(shè)置專(zhuān)人進(jìn)行跟蹤檢查，并且加強(qiáng)振搗，防止發(fā)生漏振現(xiàn)象，也預(yù)防孔洞、蜂窩等質(zhì)量通病。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土梁與框架梁之間的相交位置，要注重分析鋼筋及波紋管分布情況，根據(jù)振搗引導(dǎo)器位置確定澆筑順序，使超限梁均勻受力。對(duì)張拉端進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并采取措施進(jìn)行保護(hù)，以免結(jié)構(gòu)遭到破壞?；炷翝仓r(shí)，為保證大面積預(yù)應(yīng)力混凝土梁澆筑的連貫性，防止發(fā)生混凝土離析，對(duì)振搗力度進(jìn)行嚴(yán)格控制，使振搗密實(shí)性得到強(qiáng)化，并且加強(qiáng)張拉端墊板后混凝土的振搗，以免在預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)端部發(fā)生開(kāi)裂[8]。大面積混凝土澆筑作業(yè)后，為確保模板能夠順利拆除，涂抹適量脫模劑，確定混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（C40）后，于合適時(shí)間拆除模板。為避免張拉前混凝土梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)收縮性裂縫，采用薄膜對(duì)梁進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.9 預(yù)應(yīng)力筋張拉與錨固

在預(yù)應(yīng)力混凝土梁澆筑成型后，對(duì)混凝土材料強(qiáng)度進(jìn)行檢查，符合設(shè)計(jì)規(guī)范后，將預(yù)應(yīng)力筋插入到通道內(nèi)部，結(jié)合計(jì)算值，確定預(yù)應(yīng)力筋張拉力，并合理選擇張拉作業(yè)技術(shù)。在進(jìn)行張拉時(shí)，配合使用高壓油泵和千斤頂，并確保輔助設(shè)備性能。計(jì)算張拉參數(shù)后，嚴(yán)格按照施工要求，采用分級(jí)方法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、鎖定與錨固，設(shè)計(jì)張拉完成7～10d后，根據(jù)梁施工現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行補(bǔ)償張拉后錨固。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了高層建筑地下一層大面積預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工過(guò)程，實(shí)踐證明，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)的應(yīng)用，可顯著提高復(fù)雜混凝土梁施工水平。案例工程施工難度大，為避免混凝土梁底部受到波紋管和鋼筋的影響，通過(guò)使用預(yù)制加工的振搗引導(dǎo)器解決了梁底材料密集排布問(wèn)題，為降低高層建筑地下大跨度結(jié)構(gòu)梁裂縫問(wèn)題提供了技術(shù)保障。