超长大跨度预应力混凝土楼盖施工

1、超长大跨度预应力混凝土楼盖施工【摘要】厦门西站工程对东西向最长270m、南北向最长213m超长大面积楼盖，采用后张法预应力技术在梁、板内建立一定压应力，防止温度应力引起的裂缝，其框架为大跨度预应力混凝土梁，所以超长预应力钢绞线穿束、张拉以及后浇带的处理，是本次工程需要解决的技术难题。【关键词】火车站 大跨度 预应力楼盖 钢绞线 超长穿束 张拉1 设计概况新建福厦铁路厦门西站及配套工程位于厦门市集美区后溪镇，站场规模为6台12线，设基本站台2座，中间站台4座，正线2条，到发线10条，站台长度为450米，进站线路均跨刚架桥。本工程无柱站台雨棚面积53381平米，站房建筑面积109028平方米。火车

2、站房为高架候车与线下出站式布局，旅客流线采取“上进下出”的形式，南北贯通，到发分离。车站自下至上分为地铁4号线、地铁1号线、出站层（地下一层）、站台层（一层）、高架层（二层）五个层面，站房一、二层楼面采用预应力钢筋混凝土框架结构。屋盖采用“大跨度空间钢桁架+双向正交钢管桁架”结构，建筑总高度约66.78m。由于功能上的需要，本工程一层进站广厅、二层高架候车室设计为超长现浇钢筋混凝土双向有粘结预应力框架结构，大跨度次梁也为有粘结预应力梁，楼盖长方向达270m，短方向达213m，最大跨度33m。首层在南北站房4-5轴、7-8轴间各设有3850mm宽后浇带两道，二层高架候车室仅在E-F轴间设3900

3、mm宽东西向后浇带一条，梁板混凝土强度等级均为C40。X方向最大梁截面尺寸1500×2500mm，配有4-11s15.2钢绞线，Y方向最大梁截面尺寸1400×2200mm，配有4-12s15.2钢绞线，在后浇带范围内均配有单向无粘结预应力筋，主要为控制温差应力，以免板开裂，无粘结筋间距500mm，以单根为一组直线型布置。图1 B区-0.050m处梁预应力筋施工图2 材料的选择2.1预应力波纹管波纹管材料采用湖南桃江县预应力装饰材料有限责任公司生产的Q235AF镀锌钢带，壁厚0.3mm。 2.2预应力钢绞线现场所使用的有粘结预应力钢绞线及无粘结预应力钢绞线均采用天津市银燕钢绞

4、线有限公司生产的高强低松驰钢绞线，规格1×7-s15.2标准型，其强度为fptk=1860N/mm2，公称截面面积(受力面积)139mm2。2.3预应力锚具锚具选用柳州市高桥预应力有限责任公司生产的GQM15系列锚具。以上所有材料的品种、规格、级别应符合国家标准，应有出厂质量证明书，并现场复试合格后方可使用，锚、夹具的性能应符合国家标准预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T143702007的相关规定。3 作业准备3.1技术准备图纸资料齐备，深化图纸已通过设计确认并签字盖章，并有图纸会审记录及与之有关的设计变更、洽商记录。组织相关人员熟悉图纸。根据设计图纸，编制详细的适合于本工程的预应

5、力施工方案，其中应主要包括材料选择、机具设备、组织机构、劳动力安排、施工进度、施工工艺、技术质量要求和保证措施、现场安全和文明施工措施、施工大样及节点详图等内容，并上报审批完成。根据设计及施工方案要求，选定预应力筋、锚具、夹片、连接器、承压板等。对预应力筋的张拉顺序及程序、初始拉力和超张控制拉力及其对应的油压值、预应力筋张拉伸长值允许范围、质量标准等进行技术交底，并有与之相对应的安全、质量交底。对图中每束预应力筋进行分类编号，给出每束预应力筋的下料长度。确定灌浆配合比，保证灌浆料强度，满足设计和规范要求。张拉设备标定，确定张拉方式、顺序和油压表张拉读数值，计算每束预应力筋理论伸长值和允许偏差范

6、围，做好张拉施工时现场记录准备。计算每个孔道的灌浆量和配合比控制措施，做好灌浆施工时现场记录准备。根据工程具体情况制定试验方案，必要时还要请监理工程师及设计人员参与。3.2机具准备施工机具的配备要满足施工的需要。3.3材料准备预应力筋：本工程的预应力钢绞线的品种、规格、级别应符合国家标准，应有出厂质量证明书和复试报告。锚具及夹具：锚、夹具的性能应符合国家标准预应力用锚具、夹具和连接器（GB/T14370-2007）的规定。预埋件及附件应符合图纸设计要求。灌浆用的水泥和外加剂应符合相关规范规定,现场复试合格。预埋孔道用波纹管及支撑用马凳应符合设计图纸的要求，波纹管外观清洁，无孔洞，咬口无开裂，无

7、脱扣。4 施工工艺4.1工艺流程有粘结预应力施工工艺流程安装框架梁底模绑扎框架梁钢筋固定支架穿设波纹管安装框架梁侧模安装端部配件穿预应力筋安装承压板、螺旋筋隐蔽工程验收浇筑混凝土养护混凝土(强度达到100%)框架梁侧模拆除锚具安装张拉孔道灌浆封闭张拉端拆除梁底模、支撑。无粘结预应力施工工艺流程安装梁、板底模绑扎钢筋穿设并固定无粘结预应力钢绞线安装端部垫板、螺旋筋隐蔽工程验收浇筑混凝土养护混凝土(强度达到100%)框张拉端清理锚具安装张拉封闭张拉端。4.2施工要点支设模板时，应当同时考虑预应力张拉端的构造处理，以免返工而影响工程进度。由于本工程框架梁张拉端形式多样，很大部分凸出式张拉端在模板支设

8、时该保证张拉端的尺寸及准确度。典型的梁侧张拉加腋及凸出式张拉端如下图所示：图2 梁侧加腋张拉端图3 柱端凸出式张拉端图4 梁端凸出式张拉端由于本工程梁截面尺寸、跨度较大，单根梁自重较大，在支设梁底模时应控制好起拱的高度，统一按1.5考虑。梁内吊筋和拉结筋在波纹管安装完成后再绑扎，以保证波纹管位置准确；设备管道等安装时，不得移动波纹管的位置。在铺设波纹管之前，按照深化图纸要求在箍筋上用红油漆标出预应力曲线坐标，每600mm设一道定位钢筋，曲线范围弯起点及前后300mm设一道定位钢筋，定位筋点焊在箍筋上。其中特别应注意预应力筋曲线的最高点、最低点和反弯点位置标高的准确性。4.2.5钢绞线下料长度应

9、准确，切割要用砂轮切割机，严禁使用电弧焊熔断。由于后浇带位置板厚只有120mm，控制板内无粘结预应力筋标高尤为重要，为确保使其位于板中央，采用直径14mm的钢筋做马凳，间距1000mm分布在板底模上，并将无粘结筋与其绑扎固定。本工程梁截面尺寸较大，梁高较高，严禁用振动棒直接接触波纹管，尤其在梁柱节点钢筋较密的位置，为防止钢绞线偏离原位、塑料皮受损伤及防止破坏波纹管而导致浆体进入预应力孔道。4.3预应力筋制作预应力筋下料及堆放场地应平整，远离电气机具，避免机械损伤，露天存放时，应及时覆盖。预应力筋下料时，应将钢绞线盘卷放在放线架上，将它缓缓拉出，注意不得产生弯折变形，钢绞线下料应按设计孔道长度加

10、张拉设备长度，并留锚外不少于10cm的长度进行下料。断后平放在地面上，并用铁丝对端部进行绑扎防止钢绞线散头。钢绞线下料长可采用公式如下：L=L0+2L1+nL2+2L3      其中L为下料长，L0为锚具支承板间孔道长度，L1为锚具高度，L2为张拉千斤顶支承端面到槽形口外端面间的距离(包括工具锚高度)，L3为长度富余量一般取10cm，当单端张拉时n取1，当双端张拉时n取2。钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。4.3.4钢绞线编束时，应先将钢绞线理顺，再用20号铁丝绑扎，间距11.5m并尽量使各根钢绞线松紧一致，注意各根钢绞线之间不

11、能缠绕。为保证穿束时，能顺利、准确的找到预应力梁所对应的钢丝束，下料后应及时对钢丝束进行编号，编号方法按所用锚具形式确定。4.4有粘结预应力孔道成型本工程中有粘结预应力筋孔道的成型均采用铺设预应力波纹管的方法实现，波纹管要求表面光洁、无污物、无孔洞。待结构架子队支好框架梁的底模，普通钢筋就位之后，根据设计要求的矢高安装预应力定位支架，其间距应满足设计图纸要求。支架用14的钢筋制作，为确保位置的准确，定位支架必须可靠固定在梁的箍筋上，并将波纹管牢牢绑扎在定位支架上，要求竖向偏差控制在±10mm以内。波纹管道轴线应与垫板垂直，确保管道在浇筑混凝土时不上浮、不变位。金属波纹管接长采用大一号

12、同型波纹管作为接头管，接头长度不少于30cm，施工中避免反复弯曲，防止管壁开裂，波纹管接头处内套管要旋紧，并用二层胶布将接口处缠5cm宽，管道之间的连接以及管道与喇叭管的连接应确保其密封性。所有中间高两端低的波纹管以及长束波纹管，管道中间安装出浆孔并接阀门，以保证压浆时管道内压浆密实。出浆孔采用直径约2cm的铁皮管焊接在铁皮上，铁皮与波纹管用胶布缠在一起，铁皮的长度约30cm，宽度约为波纹管周长的1/3。4.5有粘接预应力筋穿束在穿设有粘结预应力束之前，应及时检查预应力波纹管有无破损，对破损处应及时进行修复，孔壁有小孔处可采用胶带直接缠绕，波纹管有大面积破损处应将破损处切除，重新更换波纹管。本

13、工程中有粘结预应力筋的穿束方法主要采用人工整束先穿法，地下一层局部因受施工条件的限制，拟采用人工整束后穿法进行。具体施工部位的可根据现场实际情况进行调整。安装张拉端的喇叭管，将预应力筋编为集团束并用铅丝绑扎在一起，然后整束穿入波纹管内。由于张拉端喇叭管的安装需要一定的空间，要预先考虑。承压板与非预应力钢筋焊接固定，钢绞线穿过承压板伸出端模外不小于300mm，且应与承压板面垂直，承压板应与梁轴线垂直，螺旋筋应紧靠承压板，并用电焊焊牢。4.5.5用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位，连接部位用胶带缠绕，可靠密封，防止漏浆。在每跨的最高点安装盖瓦和排气管，为防止排气管的意外破损导致漏浆，波纹管不得打孔

14、。4.5.7在浇筑混凝土前，技术人员认真检查各关键部位及预应力孔道的高度，认真填写“自检记录”和“隐蔽工程验收记录”。4.6无粘结预应力筋铺设结构架子队支好底模并绑扎普通钢筋之后，按设计图上预应力筋位置，用14直径的钢筋制作定位支架，然后穿设无粘结预应力钢绞线。穿设无粘结预应力筋时必须平行顺直，要求其水平偏摆不得大于30mm，竖向偏差不得大于5mm，以减少张拉时的摩擦损失并保证张拉后有效应力达到设计要求。固定好预应力筋的位置及高度之后，安放螺旋筋并固定牢靠。无粘结筋应牢牢地固定在事先安放好的固定支架上。固定支架间距应满足设计图纸的要求，并与钢筋点焊。为保证张拉的顺利进行，无粘结筋在靠近端模板处

15、要有不小于300mm的平直段（即无粘结筋与垫板垂直），并用铁丝绑扎牢靠。尽量使各种管线为预应力筋让路，在穿设预应力筋之后，尽量减少电焊次数，以免损伤预应力筋。4.7预应力筋张拉张拉控制当混凝土强度达到100%设计强度，并检查承压钢筋后混凝土无空鼓现场时，便可进行张拉。张拉以拉应力为主，伸长值为辅的双控法。张拉顺序 本工程单层面积较大，采用分区浇筑混凝土逐步进行张拉的顺序，且设计要求梁板混凝土达到设计强度100%方可进行张拉，因此在浇筑混凝土时要留置两组同条件养护的试块，待试块抗压强度达到要求后再进行张拉作业。张拉力本工程中预应力筋张拉控制应力为0.75fptk0.75×1860=13

16、95Mpa，设计提供的张拉力为理论张拉力，已考虑了管道磨阻，施工中要根据锚口损失及管道磨阻试验测得的数据进行张拉力的调整，一般取3%的损失为弥补预应力损失采用超张拉。钢绞线伸长值计算曲线预应力筋的理论张拉伸长值LT按下公式计算：式中： Fj 预应力筋的张拉力；Ap 预应力筋的截面面积；Ep 预应力筋的弹性模量；LT 从张拉端至固定端的孔道长度（m）； LT=（1+8H2/3L2）LL 抛物线的水平投影长度；H 抛物线的矢高；k 每米孔道局部偏差摩擦影响系数；u 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数； 从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角（rad）。理论伸长值计算时,预应力筋的摩擦系数取值如下表：

17、表2 摩擦系数取值预应力筋种类Ku有粘结钢绞线（预埋波纹管）0.00150.25无粘结15.2钢绞线0.0040.12 4.7.5钢绞线伸长值控制由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，而且张拉端各个零件之间有一定的空隙，需要用一定的张拉力，才能使之收紧。预应力筋张拉伸长值的量测，是在建立初应力之后进行。实际伸长值L应等于：LL1L2Lc式中 L1从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值； L2初应力以下的推算伸长值； Lc混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。本工程初应力取为张拉控制应力的10，初应力以下的推算伸长值L2根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系推算。张拉时，通过张拉伸长值的校核，

18、可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在±6范围之内，超出时应立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。4.7.6张拉程序施工时严格按设计顺序进行张拉，预应力筋张拉分初张拉、终张拉。因现场所用液压千斤顶行程为200mm，故一般分两次进行张拉，具体张拉工艺流程为：010%k(初始应力)50%k(第一次张拉伸长值)顶压卸载至0（拆下工具锚）重新安装工具锚050%k（第二次伸张值起始读数）103%k(持荷5min，测量最终伸长量) 千斤顶停止供油压锚固。    

19、;  注意：张拉前应检查张拉系统安全可靠，张拉时应有安全措施，张拉千斤顶后严禁站人。工作锚板夹片与工具锚夹片不能混用(工作锚具不能重复使用)，工具锚夹片对表面和锥孔内表面用前应涂有润滑剂以便退锚灵活。张拉系统使用前应进行标定，且严格按照规范频次要求鉴定。      在张拉过程中，应注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等，张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，以便及时发现滑丝问题。如出现滑丝，可用单根张拉千斤顶进行补张拉。本工程为超长结构，设多条后浇带。预应力筋布置时可根据后浇带将超长预应力束分割成多段，每段单独施加预应力，分段预应

20、力混凝土达到设计强度进行分段预应力张拉(一次张拉)。再沿后浇带布置跨越后浇带预应力短束，待后浇带封闭并达到设计强度后进行短束预应力张拉(二次张拉)。图5 后浇带位置二次张拉示意无粘结预应力在后浇带位置的预应力张拉端可以直接设置在后浇带处。搭接预应力张拉端需特殊处理。无粘结预应力张拉端可以在板面预留张拉槽，采用专利技术变角张拉技术进行预应力张拉。有粘结预应力张拉端可以在梁边设置张拉牛腿，板面设置张拉预留槽。张拉完毕后将张拉预留槽用同标号混凝土进行封闭。图6 板上预应力筋变角张拉示意图4.8孔道灌浆4.8.1后张法有粘结预应力筋张拉完毕并经检查合格后，应及时灌浆，孔道灌浆要求密实，不得使用压缩空气

21、，水泥浆强度等级为M40。4.8.2灌浆水泥采用标号不低于P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比不大于0.42，搅拌后3h的泌水率控制在2以内，流动度大于200mm，水泥浆自调制至灌入孔道的延续时间不宜超过30min。4.8.3为增加孔道灌浆的密实性，在水泥浆中应掺入添加剂MNC-EPS。水泥:水:添加剂1:0.40:0.03。4.8.4灌浆前切割外伸钢绞线，钢绞线露在夹片外的长度控制在3050mm，然后用水泥浆密封所有张拉端，以防浆体外溢。并将排气孔部位的波纹管逐个打通，为下一操作做好准备。4.8.5灌浆采用UB3型灌浆泵和PJ02型搅拌机。灌浆前，应进行机具准备和试车。灌浆前应按配比要求用量

22、具盛取水泥及其它材料，在磅秤上进行称重，做好标记。施工时按标记量取材料，确保配比准确。4.8.6灌浆工作应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺。4.8.7灌浆孔设在张拉端垫板上，水泥浆从一端灌入，灌浆压力控制为0.60.8MPa。孔道较长或灌浆管较长时压力宜大些，反之可小些。4.8.8灌浆进行到排气孔冒出浓浆时，即可堵塞此处的排气孔，再继续保压35分钟。4.8.9按照要求制作70×70×70mm3的立方体水泥净浆试块，标准养护28天后送交实验室检验试块强度，其强度不应小于40MPa。4.9张拉端封闭4.9.1后张预应力筋锚固后的外露部分应用机械方法切割，预应力筋外露长度按

23、设计及规范规定，一般取30mm；严禁采用电弧烧断。4.9.2预应力筋的锚固区，必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。因此，无粘结预应力筋张拉完毕后，应立即对预应力筋进行封端保护。4.9.3将外露预应力筋涂专用防腐润滑脂，并罩上封端塑料套；4.9.4灌浆后张拉端尽早用细石混凝土封裹，新旧混凝土接槎面必须进行凿毛处理，在浇筑混凝土之前，还须浇水使界面足够湿润；用微膨胀C40混凝土封堵张拉端后浇部分以保护锚具，混凝土中不得使用含氯离子的外加剂，封堵时应注意插捣密实。5 施工难点5.1节点复杂梁板内预应力筋类型较多，端头锚具有凹入式、凸出式多种形式，且纵横交错布置，节点构造复杂，梁变截

24、面设置在节点处，有部分预应力筋的端部设置于此，且高架候车层节点位置设有钢结构埋件，为预应力筋铺设施工增加了难度。 解决办法：在施工前，绘制详细的预应力施工深化图纸，出具详细的预应力筋布置详图，对每束预应力筋的起点及终点统一编号，出具详细的预应力筋下料表及锚具型号数量表，注明是一端张拉还是两端张拉以及预应力筋曲线的标高等。5.2超长预应力筋穿束超长预应力筋穿束难度大，在南北站房首层进站广厅位置，最长的单根预应力筋长度达120多米，单根梁内配置了4吨多重的预应力筋，穿束预应力筋长、量大，且呈弧形布置。部分梁张拉端设置在后浇带位置，穿筋必须从后浇带穿入，施工有一定难度。 解决办法：采用特制镀锌加厚波