预应力混凝土工程具体施工工序步骤

先张法施工

先张法是在浇筑混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力筋临时固定在台座或钢模上，待混凝土达到一定强度（一般不低于混凝土设计强度标准值的75%），混凝土与预应力筋具有一定的黏结力时，放松预应力筋，在预应力筋的反弹力作用下，使构件受拉区的混凝土承受预压应力。预应力筋的张拉力，主要是由预应力筋与混凝土之间的黏结力传递给混凝土。

先张法生产可采用台座法和机组流水法。

台座法是构件在台座上生产，即预应力筋的张拉、固定、混凝土浇筑、养护和预应力筋的放松等工序均在台座上进行。机组流水法是利用钢模板作为固定预应力筋的承力架，构件连同模板通过固定的机组，按流水方式完成其生产过程。先张法适用于生产定型的中小型构件，如空心板、屋面板、吊车梁、檩条等。先张法施工中常用的预应力筋有钢丝和钢筋两类。

先张法施工，对混凝土握裹力有严格要求，在混凝土构件制作、养护时要保证混凝土质量。

一、先张法的施工设备

1．张拉台座

台座是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构，它承受预应力筋的全部张拉力，要求台座必须具有足够的强度、刚度和稳定性，同时要满足生产工艺要求。台座按构造形式分为墩式台座和槽式台座。

（1）墩式台座

墩式台座由承力台墩、台面和横梁组成，如图5.2所示。目前常用现浇钢筋混凝土制成由承力台墩与台面共同受力的台座。台座的长度和宽度由场地大小、构件类型和产量而定，一般长度宜为100～150m，宽度为2～4m，这样既可利用钢丝长的特点，张拉一次可生产多根（块）预应力混凝土构件，又减少了张拉和临时固定的工作，而且可以减少因钢丝滑动或台座横梁变形引起的预应力损失。

承力台墩是墩式台座的主要受力结构，依靠其自重和土压力平衡张拉力产生的倾覆力矩，依靠土的反力和摩阻力平衡张力产生的水平位移。因此，承力台墩结构造型大，埋设深度深，投资较大。为了改善承力台墩的受力状况，提高台座承受张拉力的能力，可采用与台面共同工作的承力台墩，从而减小台墩自重和埋深。台面是预应力混凝土构件成型的胎模，它是由素土夯实后铺碎砖垫层，再浇筑50～80mm厚的C15～C20混凝土面层组成的。台面要求平整、光滑，沿其纵向设置0.3%的排水坡度，每隔10～20m设置宽30～50mm的温度缝。横梁是锚固夹具临时固定预应力筋的支点，也是张拉机械张抗预应力筋的支座，常采用型钢或由钢筋混凝土制作而成。横梁挠度要求小于2mm，并不得产生翘曲。

台座稍有变形、滑移或倾角，均会引起较大的应力损失。台座设计时，应进行稳定性和强度验算。稳定性验算包括台座的抗倾覆验算和抗滑移验算。

（2）槽式台座槽式台座是由端柱、传力柱和上、下横梁及砖墙组成的。端柱和传力柱是槽式台座的主要受力结构，采用钢筋混凝土结构。

2．夹具

夹具是预应力筋进行张拉和临时固定的工具，预应力筋夹具和连接器应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适用性，构造简单，施工方便，成本低。根据夹具的工作特点和用途分为张拉夹具和锚固夹具。

（1）夹具的要求

预应力夹具应当具有良好的自锚性能和松锚性能，应能多次重复使用。需敲击才能松开的夹具，必须保证其对预应力筋的锚固没有影响，且对操作人员的安全不造成危险。当夹具达到实际的极限拉力时，全部零件不应出现肉眼可见的裂缝和破坏。

夹具（包括锚具和连接器）进场时，除应按出厂合格证和质量证明书核查其锚固性能类别、型号、规格及数量外，还应按规定进行外观检查、硬度检验和静载锚固性能试验验收。

（2）锚固夹具

锚固夹具是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。常用的锚固夹具有以下几种。

①钢质锥形锚具。GE钢质锥形锚具（又叫弗氏锚），由锚塞和锚圈组成，可锚固标准强度为1570MPa的φ 5mm高强度钢丝束。配用YDC1000型穿心式千斤顶张拉、顶压锚固。

②钢质锥形夹具。钢质锥形夹具主要用来锚固直径为3～5mm的单根钢丝。

③镦头夹具。镦头夹具适用于预应力钢丝固定端的锚固，是将钢丝端部冷镦或热镦形成镦粗头，通过承力板锚固。

（3）张拉夹具

张拉夹具是将预应力筋与张拉机械连接起来进行预应力张拉的工具，常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具和楔形夹具等。

3．张拉设备

张拉设备要求工作可靠，能准确控制应力，能以稳定的速率加大拉力。在先张法中常用的张拉设备有油压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等。

（1）油压千斤顶油压千斤顶可张拉单根或多根成组的预应力筋。张拉过程可直接从油压表读取张拉力值。成组张拉时，由于拉力较大，一般用油压千斤顶张拉。

（2）卷扬机

在长线台座上张拉钢筋时，由于一般千斤顶的行程不能满足长台座要求，小直径钢筋可采用卷扬机张拉预应力筋，用杠杆或弹簧测力。弹簧测力时，宜设行程开关，在张拉到规定的应力时，能自行停机。

（3）电动螺杆张拉机

电动螺杆张拉机由螺杆、电动机、变速箱、测力计及顶杆等组成，可单根张拉预应力钢丝或钢筋。张拉时，顶杆支于台座横梁上，用张拉夹具夹紧钢筋后，开动电动机，由皮带、齿轮传动系统使螺杆作直线运动，从而张拉钢筋。这种张拉的特点是运行稳定，螺杆有自锁性能，故电动螺杆张拉机恒载性能好，速度快，张拉行程大。

二、先张法的施工工艺

1．预应力筋的铺设、张拉

（1）预应力筋的材料要求

预应力筋铺设前先做好台面的隔离层，隔离剂应选用非油质类模板隔离剂。不得使预应力筋受污，以免影响预应力筋与混凝土的黏结。

碳素钢丝因强度高，表面光滑，它与混凝土黏结力较差，必要时可采取表面刻痕和压波措施，以提高钢丝与混凝土的黏结力。

钢丝接长可借助钢丝拼接器用20～22号铁丝密排绑扎。

（2）预应力筋张拉应力的确定预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工如采用超张拉，可比设计要求提高5%。

（3）预应力筋张拉力的计算

式中，m为超张拉百分率，%;σcon为张拉控制应力；Ap为预应力筋截面面积。

（4）张拉程序

预应力筋的张拉可采用0→103%σcon或两种程序。

第一种张拉程序中，超张拉3%是为了弥补预应力筋的松弛损失，这种张拉程序施工简便，一般多采用。

（5）预应力筋伸长值与应力的测定

预应力筋张拉后，一般应校核预应力筋的伸长值。如实际伸长值与计算伸长值的偏差超过±6%时，应暂停张拉，查明原因并采取措施予以调整后，方可继续张拉。预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为10%σcon时开始测量，但必须加上初应力以下的推算伸长值。

预应力筋的位量不允许有过大偏差，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于构件截面最短边长的4%。

（6）张拉伸长值校核

预应力筋伸长值的取值范围为ΔL（1－6%）～ΔL（1＋6%）。

2．混凝土浇筑与养护

预应力筋张拉完毕后即应浇筑混凝土。混凝土的浇筑应一次完成，不允许留设施工缝。预应力混凝土构件混凝土的强度等级一般不低于C30；当采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋做预应力筋时，混凝土的强度等级不宜低于C40。

构件应避开台面的温度缝，当不可能避开时，在温度缝上可先铺薄钢板或垫油毡，然后再灌混凝土，浇筑时，振捣器不得碰撞预应力钢筋。混凝土未达到一定强度前也不允许碰撞和踩动预应力筋，以保证预应力筋与混凝土有良好的黏结力。

采用平卧叠浇法制作预应力混凝土构件时，其下层构件混凝土的强度需达到8～10MPa后，方可浇筑上层构件混凝土并应有隔离措施。

预应力混凝土可采用自然养护和蒸汽湿热养护。但应注意采取正确的养护制度，在台座上用蒸汽养护时，温度升高后，预应力筋膨胀而台座的长度并无变化，因而引起预应力筋应力减小，在这种情况下混凝土逐渐硬结，则在混凝土硬化前预应力筋由于温度升高而引起的应力降低将无法恢复，这就是温差引起的预应力损失。因此，为了减少这种温差应力损失，应保证混凝土在达到一定强度（100N/mm2）之前，将温度升高在一定范围内（一般不超过20℃），故在台座上采用蒸汽养护时，其最高允许温度应根据设计要求的允许温差（张拉钢筋时的温度与台座温度的差）经计算确定。当混凝土强度养护至7.5MPa（配粗钢筋）或10MPa（钢丝、钢绞线配筋）以上时，则可不受设计要求的温差，按一般构件的蒸汽养护规定进行。这种养护方法又称为二次升温养。在采用机组流水法用钢模制作顶应力构件、蒸汽养护时，由于钢模和预应力筋同样伸缩，所以不存在因温差而引起的预应力损失，可以采用一般加热养护制度。

3．预应力筋的放张

（1）放张方法

配筋不多的中小型构件，钢丝可用砂轮锯或切断机等方法放张。配筋多的混凝土构件，钢丝应同时放张。如逐根放张，最后几根钢丝将由于承受过大的拉力而突然断裂，且构件端部容易开裂。消除应力钢丝、钢绞线、热处理钢筋不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断。预应力钢筋数量较多时，可用千斤顶、砂箱、楔块等装置。

（2）放张顺序

预应力筋的放张顺序，应满足设计要求，如设计无要求时应满足下列规定。

①对轴心受预压构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张。

②对偏心受预压构件（如梁等），先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。

③如不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张，以防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。

④对配筋不多的中小型预应力混凝土构件，钢丝可用剪切、锯割等方法放张，配筋多的预应力混凝土构件，钢丝应同时放张。

⑤预应力筋为钢筋时，若数量较少可逐根加热熔断放张，数量较多且张拉力较大时，应同时放张。

后张法施工

后张法是先制作构件，在放置预应力钢筋的部位预先留有孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，用张拉机具夹持预应力筋将其张拉至设计规定的控制预应力，并借助锚具在构件端部将预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆（或不灌浆）。预应力筋的张拉力主要是靠构件端部的锚具传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。

在后张法施工中，锚具永久性地留在构件上，成为预应力构件的一个组成部分，不能重复使用。因此，在后张法施工中，必须有与不同预应力筋配套的锚具和张拉机具。

一、后张法的施工设备

1．对锚具的要求

锚具是预应力筋张拉和永久固定在预应力混凝土构件上的传递预应力的工具，应该锚固可靠，使用方便，有足够的强度、刚度。按锚固性能不同，可分为Ⅰ类锚具和Ⅱ类锚具。Ⅰ类锚具适用于承受动载、静载的预应力混凝土结构；Ⅱ类锚具仅适用于有黏结预应力混凝土结构，且锚具只能处于预应力筋应力变化不大的部位。

锚具的静载锚固性能，应由预应力锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数ηa和达到实测极限拉力时的总应变εapu确定。

2．锚具的种类

后张法所用锚具根据其锚固原理和构造型式不同，分为螺杆锚具、夹片锚具、锥销式锚具和镦头锚具4种体系。在预应力筋张拉过程中，根据锚具所在位置与作用不同，又可分为张拉端锚具和固定端锚具。按锚具锚固钢筋或钢丝的数量，可分为钢绞线束锚具和钢筋束锚具、钢丝束锚具及单根粗钢筋锚具。

（1）钢绞线束、钢筋束锚具

钢绞线束和钢筋束目前使用的锚具有JM型、XM型、QM型、KT-Z型和镦头锚具等。

①JM型锚具。JM型锚具由锚环与夹片组成，用于锚固3～6根直径为12mm的光圆或变形钢筋束和5～6根直径为12mm的钢绞线束。它可以作为张拉端或固定端锚具，也可作重复使用的工具锚。JM12型锚具其夹片呈扇形，靠两侧的半圆槽锚固预应力钢筋。为增加夹片与预应力筋之间的摩擦力，在半圆槽内刻有截面为梯形的齿痕，夹片背面的坡度与锚环一致。锚环分甲型和乙型两种，甲型锚环为一个具有锥形内孔的圆柱体，外形比较简单，使用时直接放置在构件端部的垫板上。乙型锚环在圆柱体外部增添正方形肋板，使用时锚环预埋在构件端部，不另设垫板。锚环和夹片均用45钢制造，甲型锚环和夹片必须经过热处理，乙型锚环可不必进行热处理。

②XM型锚具。XM型锚具属新型大吨位群锚体系锚具。它由锚环和夹片组成，对钢绞线束和钢丝束能形成可靠的锚固。三个夹片一组夹持一根预应力筋形成一锚固单元。由一个锚固单元组成的锚具称单孔锚具，由二个或二个以上的锚固单元组成的锚具称为多孔锚具。

XM型锚具的夹片为斜开缝，以确保夹片能夹紧钢绞线或钢丝束中每一根外围钢丝，形成可靠的锚固，夹片开缝宽度一般为1.5mm。

XM型锚具既可作为工作锚，又可兼作工具锚。

③QM型锚具。QM型锚具与XM型锚具相似。它由锚板和夹片组成，其锚孔是直的，锚板顶面是平的，夹片垂直开缝。此外，备有配套喇叭形铸铁垫板与弹簧圈等。这种锚具适用于锚固4～31根φj12mm和3～9根φj15mm钢绞线束。

④KT-Z型锚具。KT-Z型锚具由锚环和锚塞组成。它分为A型和B型两种，当预应力筋的最大张拉力超过450kN时采用A型，不超过450kN时，采用B型。KT-Z型锚具适用于锚固3～6根直径为12mm的钢筋束或钢绞线束。该锚具为半埋式，使用时先将锚环小头嵌入承压钢板中，并用断续焊缝焊牢，然后共同预埋在构件端部。预应力筋的锚固需借千斤顶将锚塞顶入锚环，其顶压力为预应力筋张拉力的50%～60%。使用KT-Z型锚具时，预应力筋在锚环小口处形成弯折，因而产生摩擦损失。预应力筋的损失值为：钢筋束约4%σcon；钢绞线束约2%σcon。

⑤镦头锚具。镦头锚具用于固定端，它由锚固板和带镦头的预应力筋组成。

（2）钢丝束锚具

钢丝束所用锚具目前国内常用的有钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、钢丝束镦头锚具，XM型锚具和QM型锚具。

①钢丝束镦头锚具。钢丝束镦头锚具用于锚固12～54根φs5mm碳素钢丝束，分DM5A型和DM5B型两种。

A型用于张拉端，由锚环和螺母组成，B型用于固定端，仅有一块锚板。

锚环的内外壁均有丝扣，内丝扣用于连接张拉螺杆，外丝扣用拧紧螺母锚固钢丝束。锚环和锚板四周钻孔，以固定镦头的钢丝。孔数和间距由钢丝根数确定。钢丝可用液压冷镦器进行镦头。钢丝束一端可在制束时将头镦好，另一端则待穿束后镦头，但构件孔道端部要设置扩孔。

张拉时，张拉螺丝杆一端与锚环内丝扣连接，另一端与拉杆式千斤顶的拉头连接，当张拉到控制应力时，锚环被拉出，则拧紧锚环外丝扣上的螺母加以锚固。

② 钢质锥形锚具。钢质锥形锚具由锚环和锚塞组成，如图5.22所示，用于锚固以锥锚式双作用千斤顶张拉的钢丝束。钢丝分布在锚环锥孔内侧，由锚塞塞紧锚固。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。锚塞上刻有细齿槽，夹紧钢丝防止滑移。

锥形锚具的缺点是当钢丝直径误差较大时，易产生单根滑丝现象，且很难补救。如用加大顶锚力的办法来防止滑丝，又易使钢丝被咬伤。此外，钢丝锚固时呈辐射状态，弯折处受力较大，在国外已少采用。

③ 锥形螺杆锚具。锥形螺杆锚具适用于锚固14～28根φ 5mm组成的钢丝束。它由锥形螺杆、套筒、螺母、垫板组成。

（3）单根粗钢筋锚具

①螺丝端杆锚具。螺丝端杆锚具由螺丝端杆、垫板和螺母组成，适用于锚固直径不大于36mm的热处理钢筋。

螺丝端杆可用同类的热处理钢筋或热处理45钢制作。制作时，先粗加工至接近设计尺寸，再进行热处理，然后精加工至设计尺寸。热处理后不能有裂纹和伤痕。螺丝端杆锚具与预应力筋对焊，用张拉设备张拉螺丝端杆，然后用螺母锚固。

②帮条锚具。它由一块方形衬板与3根帮条组成。衬板采用普通低碳钢板，帮条采用与预应力筋同类型的钢筋。帮条锚具一般用在单根粗钢筋作预应力筋的固定端。

3．张拉设备

后张法张拉设备主要有千斤顶和高压油泵。

（1）拉杆式千斤顶（YL型）拉杆式千斤顶主要用于张拉带有螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具钢丝束及镦头锚具钢丝束。

拉杆式千斤顶构造由主缸1、主缸活塞2、副缸4、副缸活塞5、连接器7、顶杆8和拉杆9等组成。张拉预应力筋时，首先使连接器7与预应力筋11的螺丝端杆14连接，并使顶杆8支承在构件端部的预埋钢板13上。当高压油泵使油液从主缸油嘴3进入主缸时，推动主缸活塞向左移动，带动拉杆9和连接在拉杆末端的螺丝端杆，预应力筋即被拉伸，当达到张拉力后，拧紧预应力筋端部的螺母10，使预应力筋锚固在构件端部。锚固完毕后，改用副缸油嘴6进油，推动副缸活塞和拉杆向右移动，回到开始张拉时的位置，与此同时，主缸的高压油也回到油泵中。目前工地上常用的为600kN拉杆式千斤顶。

（2）锥锚式千斤顶（YZ型）

锥锚式千斤顶主要适用于张拉KT-Z型锚具锚固的钢筋束或钢绞线束和使用锥形锚具的预应力钢丝束。其张拉油缸用以张拉预应力筋，顶压油缸用以顶压锥塞，因此又称双作用千斤顶。

锥锚式双作用千斤顶的主缸及主缸活塞用于张拉预应力筋，主缸前端缸体上有卡环和销片，用以锚固预应力筋，主缸活塞为一中空筒状活塞，中空部分设有拉力弹簧。副缸和副缸活塞用于顶压锚塞，将预应力筋锚固在构件的端部，设有复位弹簧。

锥锚式双作用千斤顶张拉力为300kN和600kN，最大张拉力850N，张拉行程250mm，顶压行程60mm。

（3）YC-60型穿心式千斤顶

穿心式千斤顶（YC型）适用性很强，它适用于张拉采用JM12型、QM型、XM型锚具的预应力钢丝束、钢筋束和钢绞线束。配置撑脚和拉杆等附件后，又可作为拉杆式千斤顶使用。根据张拉力和构造不同，有YC-60、YC20D、YCD120、YCD200和无顶压机构的YCQ型千斤顶。YC-60型是目前我国预应力混凝土构件施工中应用最为广泛的张拉机械。YC-60型穿心式千斤顶加装撑脚、张拉杆和连接器后，就可以张拉以螺丝端杆锚具为张拉锚具的单根粗钢筋，张拉以锥形螺杆锚具和DM5A型镦头锚具为张拉锚具的钢丝束。

沿YC-60型穿心式千斤顶的轴线有一直通的穿心孔道，供穿过预应力筋之用。YC-60型穿心式千斤顶既能张拉预应力筋，又能顶压锚具锚固预应力筋，故又称为穿心式双作用千斤顶。YC-60型穿心式千斤顶张拉力为600kN，张拉行程150mm。

二、预应力筋的制作

1．钢筋束及钢绞线束制作

为了保证构件孔道穿入筋和张拉时不发生扭结，应对预应力筋进行编束。编束时把预应力筋理顺后，用18～22号铁丝，每隔1m左右绑扎一道，形成束状。

钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。

钢绞线编束宜用20号铁丝绑扎，间距2～3m。编束时应先将钢绞线理顺，并尽量使各根钢绞线松紧一致。如钢绞线单根穿入孔道，则不编束。

2．钢丝束制作

钢丝束制作随锚具的不同而异，一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。

为了保证钢丝不发生扭结，必须进行编束。编束前应对钢丝直径进行测量，直径相对误差不得超过0.1mm，以保证成束钢丝与锚具可靠连接。采用锥形螺杆锚具时，编束工作在平整的场地上把钢丝理顺放平，用22号铁丝将钢丝每隔1m编成帘子状，然后每隔1m放置1个螺旋衬圈，再将编好的钢丝帘绕衬圈围成圆束，用铁丝绑扎牢固。

当采用镦头锚具时，根据钢丝分圈布置的特点，编束时首先将内圈和外圈钢丝分别用铁丝顺序编扎，然后将内圈钢丝放在外圈钢丝内扎牢。编束完成后，先在一端安装锚环并完成镦头工作，另一端钢丝的镦头，待钢丝束穿过孔道安装上锚板后再进行。

3．单根预应力筋制作

单根粗预应力钢筋一般用热处理钢筋，其制作包括配料、对焊、冷拉等工序。为保证质量，宜采用控制应力的方法进行冷拉；钢筋配料时应根据钢筋的品种测定冷拉率，如果在一批钢筋中冷拉率变化较大时，应尽可能把冷拉率相近的钢筋对焊在一起进行冷拉，以保证钢筋冷拉力的均匀性。

钢筋对焊接长在钢筋冷拉前进行。钢筋的下料长度由计算确定。

三、后张法的施工工艺

后张法施工工艺与预应力施工有关的主要是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。

1．孔道留设

孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作中的关键工序之一，也是施工过程检验验收的重要环节，主要为穿预应力钢筋（束）及张拉锚固后灌浆用。

孔道留设的方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法、橡胶抽拔棒法和预埋管法（主要采用波纹管）等。预应力的孔道形式一般有直线、曲线和折线三种。钢管抽芯法只用于直线孔道的成型，胶管抽芯法、橡胶抽拔棒法和预埋管法则可以适用于直线、曲线和折线的孔道。

（1）钢管抽芯法

钢管抽芯法适用于留设直线孔道。钢管抽芯法是预先将钢管敷设在模板的孔道位置上，在混凝土浇筑和养护过程中，每隔一定时间要慢慢转动钢管一次，以防止混凝土与钢管黏结。待混凝土初凝后、终凝前抽出钢管即在构件中形成孔道。为保证预留孔道质量，施工中应注意以下几点。

①选用的钢管要平直，表面光滑，安放位置准确。钢管不直，在转动及拔管时易将混凝土管壁挤裂。钢管预埋前应除锈、刷油，以便抽管。钢管的位置固定一般用钢筋井字架，井字架间距一般为1～2m。在灌筑混凝土时，应防止振动器直接接触钢管，避免产生位移。

②钢管每根长度最好不超过15m，以便旋转和抽管。钢管两端应各伸出构件500mm左右。较长构件可用两根钢管接长，两根钢管接头处可用0.5mm厚铁皮做成的套管连接。套管内表面要与钢管外表面紧密结合，以防漏浆堵塞孔道。

③恰当准确地掌握抽管时间。抽管时间与水泥品种、气温和养护条件有关。抽管宜在混凝土初凝后、终凝以前进行，以用手指按压混凝土表面不显指纹时为宜。常温下抽管时间在混凝土浇筑后3～6 h。抽管时间过早，会造成坍孔事故；抽管时间太晚，混凝土与钢管黏结牢固，抽管困难，甚至抽不出来。钢管抽芯法应当派人在混凝土浇筑过程及浇筑后每隔一定时间慢慢转动钢管，防止它与混凝土粘住。

④抽管顺序和方法。抽管顺序宜先上后下进行。抽管方法可分为人工抽管或卷扬机抽管，抽管时必须速度均匀，边抽边转，并与孔道保持在一条直线上。抽管后，应及时检查孔道情况，并做好孔道清理工作，以免增加以后穿筋的困难。

⑤灌浆孔和排气孔的留设。留设预留孔道的同时，方便构件孔道灌浆，按照设计规定，每个构件与孔道垂直的方向应留设若干个灌浆孔和排气孔。一般在构件两端和中间每隔12m左右留设一个直径20mm的灌浆孔，可用木塞或白铁皮管成孔。在构件两端各留一个排气孔。

（2）胶管抽芯法

胶管抽芯法利用的胶管有5～7层的夹布胶管和供预应力混凝土专用的钢丝网橡皮管两种。前者必须在管内充气或充水后才能使用。后者质硬，且有一定弹性，预留孔道时与钢管一样使用。将胶管预先敷设在模板中的孔道位置上，胶管的固定用钢筋井字架，胶管直线段每间隔不大于1.0m，曲线段不大于0.5m，并与钢筋骨架绑扎牢。下面介绍常用的夹布胶管留设孔道的方法。采用夹布胶管预留孔道时，混凝土浇筑前夹布胶管内充入压缩空气或压力水，工作压力为500～800kPa，此时胶管直径可增大3mm左右。待混凝土初凝后，放出压缩空气或压力水，使管径缩小并与混凝土脱离开，抽出夹布胶管，便可形成孔道。为了保证留设孔道质量，使用时应注意以下几个问题。

①胶管铺设后，应注意不要让钢筋等硬物刺穿胶管，胶管应当有良好的密封性，不能漏水、漏气。夹布胶管内充入压缩空气或压力水前，胶管两端应有密封装置。密封的方法是将胶管一端外表面削去1～3层胶皮及帆布，然后将外表面带有粗丝扣的钢管（钢管一端用铁板密封焊牢）插入胶管端头孔内，再用20号铅丝与胶管外表面密缠牢固。铅丝头用锡焊牢。胶管另一端接上阀门，其方法与密封端基本相同。

②胶管接头处理。图中1mm厚钢管用无缝钢管制成，其内径等于或略小于胶管外径，以便于打入硬木塞后起到密封作用。铁皮套管与胶管外径相等或稍大（在0.5mm左右），以防止在振捣混凝土时胶管受振外移。

③抽管时间和顺序。抽管时间比钢管略迟。一般可参照气温和浇筑后的小时数的乘积达200℃h左右。胶管抽芯法预留孔道，混凝土浇筑后不需要旋转胶管，抽管顺序一般为先上后下，先曲后直。

采用钢丝网胶管预留孔道时，预留孔道的方法和钢管相同。由于钢丝网胶管质地坚硬，并具有一定的弹性，抽管时在拉力作用下管径缩小和混凝土脱离开，即可将钢丝网胶管抽出。

胶管抽芯法的灌浆孔和排气孔的留设方法同钢管抽芯法。

（3）预埋金属波纹管法

预埋波纹管法就是利用与孔道直径相同的金属波纹管埋入混凝土构件中，无需抽出，波纹管一般是由薄钢带（厚0.3mm）经压波后卷成黑铁皮管、薄钢管或镀锌双波纹金属软管。它具有质量轻、刚度好、弯折方便、连接简单、摩阻系数小，预埋管法因省去抽管工序，且孔道留设的位置、形状也易保证，与混凝土黏结良好等优点，可做成各种形状的孔道，故目前应用较为普遍，是现代后张预应力筋孔道成型用的理想材料。

金属波纹管每根长4～6m，也可根据需要，现场制作，长度不限。波纹管在1kN径向力作用下不变形，使用前应作灌水试验，检查有无渗漏现象。波纹管外形按照每两个相邻的折叠咬口之间凸出部（波纹）的数量，分为单波纹和双波纹。

波纹管内径为40～100mm，每5mm递增。波纹管高度，单波为2.5mm，双波为3.5mm。波纹管长度，可根据运输要求或孔道长度进行卷制。波纹管用量大时，生产厂家可带卷管机到现场生产，管长不限。

安装前应事先按设计图纸中预应力的曲线坐标，以波纹管底边为准，在一侧侧模上弹出曲线来，定出波纹管的位置；也可以梁模板为基准，按预应力筋曲线上各点坐标，在垫好底筋保护层垫块的箍筋胶上做标志定出波纹管的曲线位置。波纹管的固定，可用钢筋支架或井字架，按间距50～100cm焊在钢筋上，曲线孔道时应加密，并用铁丝绑扎牢，以防止浇筑混凝土时，管子上浮（先穿入预应力筋的情况稍好），造成质量事故。

灌浆孔与波纹管的连接。其做法是在波纹管上开洞，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧形压板，并用铁丝扎牢，再用增强塑料管插在嘴上，并将其引出梁顶面400～500mm。在构件两端及管中应设置灌浆孔，其间距不宜大于12m（预埋波纹管时灌浆孔间距不宜大于30m）。曲线孔道的曲线波峰位置，宜设置泌水管。

2．预应力筋张拉

用后张法张拉预应力筋时，混凝土强度应符合设计要求，如设计无规定时，不应低于设计强度等级的75%。

（1）穿筋成束的预应力筋将一头对齐，按顺序编号套在穿束器上。

预应力筋穿束根据穿束与浇筑混凝土之间的先后关系，可分为先穿束和后穿束两种。

①先穿束法。该法穿束省力，但穿束占用工期，束的自重引起的波纹管摆动会增大摩擦损失，束端保护不当易生锈。按穿束与预埋波纹管之间的配合，又可分为以下3种情况。

a．先穿束后装管。即将预应力筋先穿入钢筋骨架内，然后将螺旋管逐节从两端套入并连接。

b．先装管后穿束。即将螺旋管先安装就位，然后将预应力筋穿入。

c．二者组装后放入。即在梁外侧的脚手架上将预应力筋与套管组装后，从钢筋骨架顶部放入就位，箍筋应先做成开口箍，再封闭。

②后穿束法。该法可在混凝土养护期内进行，不占工期，便于用通孔器或高压水通孔，穿束后即行张拉，易于防锈，但穿束较为费力。

（2）张拉控制应力及张拉程序张拉控制应力越高，建立的预应力值就越大，构件抗裂性越好。但是张拉控制应力过高，构件使用过程中经常处于高应力状态，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，往往构件破坏前没有明显预兆，而且当控制应力过高，构件混凝土预压应力过大而导致混凝土的徐变应力损失增加。因此控制应力应符合设计规定。在施工中预压力筋需要超张拉时，可比设计要求提高3%～5%。

预应力筋的张拉程序，主要根据构件类型、张锚体系、松弛损失取值等因素来确定。

当预应力筋长度较大，千斤顶张拉行程不够时，应采取分级张拉、分级锚固。第二级初始油压为第一级最终油压。预应力筋张拉到规定油压后，持荷复验伸长值，合格后进行锚固。

（3）张拉顺序

张拉顺序应符合设计要求。

①对配有多根预应力筋的预应力混凝土构件，由于不可能同时一次张拉完预应力筋，应分批、对称地进行张拉。对称张拉是为了避免张拉时构件截面呈现过大的偏心受压状态。分批张拉时，由于后批张拉的作用力，使混凝土再次产生弹性压缩导致先批预应力筋应力下降，此应力损失可计算后加到先批预应力筋的张拉应力中去。分批张拉的损失也可以采取对先批预应力筋逐根复位补足的办法处理。

②对平卧叠浇的预应力混凝土构件，上层构件的重量产生的水平摩阻力，会阻止下层构件在预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形，待上层构件起吊后，由于摩阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形，从而引起预应力损失。该损失值，随构件型式、隔离剂和张拉方式而不同，其变化差异较大。目前尚未掌握其变化规律，为便于施工，在工程实践中可采取逐层加大超张拉的办法来弥补该预应力损失，但是底层的预应力混凝土构件的预应力筋的张拉力不得超过顶层的预应力筋的张拉力，具体规定是：预应力筋为钢丝，钢绞线、热处理钢筋，应小于5%，其最大超张拉力应小于抗拉强度的75%；预应力筋为冷拉热轧钢筋，应小于9%，其最大超张拉力应小于标准强度的95%。

（4）叠层构件的张拉

对叠浇生产的预应力混凝土构件，上层构件产生的水平摩阻力会阻止下层构件预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形，当上层构件吊起后，由于摩阻力影响消失，将增加混凝土弹性压缩变形，因而引起预应力损失。该损失值与构件形式、隔离层和张拉方式有关。为了减少和弥补该项预应力损失，可自上而下逐层加大张拉力，底层张拉力不宜比顶层张拉力大5%（钢丝、钢绞线、热处理钢筋）。

（5）张拉方法和张拉端设置的要求

为了减少预应力筋与预留孔壁摩擦引起的预应力损失，对于抽芯成形孔道，曲线预应力筋和长度大于24m的直线预应力筋，应在两端张拉；对长度等于或小于24m的直线预应力筋，可在一端张拉。预埋波纹管孔道，对于曲线预应力筋和长度大于30m的直线预应力筋，宜在两端张拉；对于长度等于或小于30m的直线预应力筋可在一端张拉。当同一截面中有多根一端张拉的预应力筋时，张拉端宜分别设在构件的两端，以免构件受力不均匀。安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对于曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。

（6）预应力值的校核和伸长值的测定

为了了解预应力值建立的可靠性，需对预应力筋的应力及损失进行检验和测定，以便张拉时补足和调整预应力值。检验应力损失最方便的办法是，在预应力筋张拉24h后孔道灌浆前重拉一次，测读前后两次应力值之差，即为钢筋预应力损失（并非应力损失全部，但已完成很大部分）。预应力筋张拉锚固后，实际预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为±5%。

在测定预应力筋伸长值时，须先建立10%σcon的初应力，预应力筋的伸长值，也应从建立初应力后开始测量，但须加上初应力的推算伸长值，推算伸长值可根据预应力弹性变形呈直线变化的规律求得。例如，某筋应力自0.2σcon增至0.3σcon时，其变形为4mm，即应力每增加0.1σcon变形增加4mm，故该筋初应力10%σcon时的伸长值为4mm。对后张法尚应扣除混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。预应力筋在张拉时，通过伸长值的校核，可以综合反映出张拉应力是否满足，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等。如实际伸长值与计算伸长值的偏差超过±6%时，应暂停张拉，分析原因后采取措施。

3．孔道灌浆

孔道灌浆是后张法预应力工艺的重要环节，预应力筋张拉完毕后，应立即进行孔道灌浆。灌浆的目的是为了防止钢筋锈蚀，增加结构的整体性和耐久性，提高结构抗裂性和承载能力。

灌浆用的水泥浆应有足够的强度和黏结力，且应有较好的流动性、较小的干缩性和泌水性，水泥强度等级一般应不低于42.5，水灰比控制在0.4～0.45，搅拌后3h泌水率宜控制在2%，最大不得超过3%，水泥浆的稠度控制在14～18 s。对孔隙较大的孔道，可采用砂浆灌浆。

为了增加孔道灌浆的密实性，减少水泥浆收缩，可掺0.05%～0.1%的脱脂铝粉或其他类型的膨胀剂。在水泥浆或砂浆内可以掺入对预应力筋无腐蚀作用的外加剂，如掺入占水泥质量0.25%的木质素磺酸钙，或掺入占水泥质量0.05%的铝粉。不掺外加剂时，可用二次灌浆法。

灌浆前，用压力水冲洗和湿润孔道。用电动或手动灰浆泵进行灌浆。灌浆工作应连续进行，不得中断，并应防止空气压入孔道而影响灌浆质量。灌浆压力宜控制在0.3～0.5MPa。灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆时把下层孔道堵塞。孔道末端应设置排气孔，灌浆时待排气孔溢出浓浆后，才能将排气孔堵住继续加压到0.5～0.6MPa，并稳定2min，关闭控制闸，保持孔道内压力。每条孔道应一次灌成，中途不应停顿，否则要将已压的水泥浆冲洗干净，从头开始灌浆。

灌浆后，切割外露部分预应力钢绞线（留30～50mm）并将其分散，锚具应采用混凝土封头保护。封头混凝土尺寸应大于预埋钢板尺寸，厚度不小于100mm，封头内应配钢筋网片，细石混凝土强度等级为C30～C40。

孔道灌浆后，当灰浆强度达到15N/mm2时，方能移动构件，灰浆强度达到100%设计强度时，才允许吊装。

无黏结预应力混凝土施工

在后张法预应力混凝土构件中，预应力筋分为有黏结和无黏结两种。有黏结的预应力是后张法的常规做法，张拉后通过灌浆使预应力筋与混凝土黏结。无黏结预应力是近几年发展起来的新技术，其做法是在预应力筋表面覆裹一层涂塑层或刷涂油脂并包塑料带（管）后，如同普通钢筋一样先铺设在支好的模板内，再浇筑混凝土，待混凝土达到规定的强度后，用张拉机具进行张拉，当张拉达到设计的应力后，两端再用特制的锚具锚固。预应力筋张拉力完全靠构件两端的锚具传递给构件。它属于后张法施工。

这种预应力工艺优点是借助两端的锚具传递预应力，无须留孔灌浆，施工简便，利于提高结构的整体刚度和使用功能，减少材料用量，摩擦损失小，预应力筋易弯成多跨曲线形状等，但对锚具锚固能力要求较高。无黏结预应力适用于大柱网整体现浇楼盖结构，尤其在双向连续平板和密肋楼板中使用最为合理经济。目前无黏结预应力混凝土平板结构的跨度，单向板可达9～10m，双向板为9m×9m，密肋板为12m，现浇梁跨度可达27m。

一、无黏结预应力筋的制作

1．无黏结预应力筋的组成及要求

无黏结预应力筋主要由预应力钢材、涂料层、外包层3部分组成。

（1）无黏结筋

无黏结筋宜采用柔性较好的预应力筋制作，选用7φs4mm或7φs5mm钢绞线。无黏结预应力筋所用钢材主要有消除应力钢丝和钢绞线。钢丝和钢绞线不得有死弯，有死弯时必须切断，每根钢丝必须通长，严禁有接点。预应力筋的下料长度计算，应考虑构件长度、千斤顶长度、镦头的预留量、弹性回弹值、张拉伸长值、钢材品种和施工方法等因素。具体计算方法与有黏结预应力筋计算方法基本相同。

预应力筋下料时，宜采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。钢丝束的钢丝下料应采用等长下料。钢绞线下料时，应在切口两侧用20或22钢丝预先绑扎牢固，以免切割后松散。

（2）涂料层

无黏结筋的涂料层常采用防腐油脂或防腐沥青制作。涂料层的作用是使无黏结筋与混凝土隔离，减少张拉时的摩擦损失，防止预应力筋腐蚀等。因此，涂料应有较好的化学稳定性和韧性，要求涂料性能应满足在-20℃～+70℃温度范围内，不流淌、无开裂、不变脆、能较好地黏附在钢筋上并有一定韧性；使用期内化学稳定性高；润滑性能好，摩擦阻力小；不透水、不吸湿，防腐性能好。

（3）外包层

无黏结筋的外包层主要由高压聚乙烯塑料带或塑料管制作。外包层的作用是使无黏结筋在运输、储存、铺设和浇筑混凝土等过程中不会发生不可修复的破坏，因此要求外包层应满足在-20℃～+700℃温度范围内，低温不脆化，高温化学稳定性好；必须具有足够的韧性，抗破损性强；对周围材料无侵蚀作用；防水性强。塑料使用前必须烘干或晒干，避免在成型过程中由于气泡引起塑料表面开裂。

制作单根无黏结筋时，宜优先选用防腐油脂做涂料层，使预应力筋能在塑料套管中任意滑动，其塑料外包层应用塑料注塑机注塑成型，防腐油脂应填充饱满，外包层应松紧适度。成束无黏结预应力筋可用防腐沥青或防腐油脂做涂料层。当使用防腐沥青时，应用密缠塑料带做外包层，塑料带各圈之间的搭接宽度不应小于带宽的1/2，缠绕层数不小于4层。防腐油脂涂料层无黏结筋的张拉摩擦系数不应大于0.12；防腐沥青涂料层无黏结筋的张拉摩擦系数不应大于0.25。

2．无黏结预应力筋的锚具

无黏结预应力筋的锚具性能，应符合Ⅰ类锚具的规定。我国主要采用高强钢丝和钢绞线作为无黏结预应力钢筋，高强钢丝主要用镦头锚具，钢绞线可采用XM、QM型锚具。

3．无黏结预应力筋的制作

一般采用挤压涂层工艺和涂包成型工艺两种。

（1）挤压涂层工艺挤压涂层工艺主要是无黏结筋通过涂油装置涂油，涂油无黏结筋通过塑料挤压机涂刷聚乙烯或聚丙烯塑料薄膜，再经冷却筒模成型塑料套管。这种挤压涂层工艺的特点是效率高、质量好、设备性能稳定，与电线、电缆包裹塑料套管的工艺相似。适用于大规模生产的单根钢绞线和7根钢丝束。

（2）涂包成型工艺

涂包成型工艺是无黏结筋经过涂料槽涂刷涂料后，再通过归束滚轮成束并进行补充涂刷，涂料厚度一般为2mm，可以采用手工操作完成内涂刷防腐沥青或防腐油脂，外包塑料布。涂好涂料的无黏结筋随即通过绕布转筒自动地交叉缠绕两层塑料布，当达到需要的长度后进行切割，成为一根完整的无黏结预应力筋。也可以在缠纸机上连续作业，完成编束、涂油、镦头、缠塑料布和切断等工序。这种涂包成型工艺的特点是质量好，适应性较强。

无黏结预应力筋制作时，钢丝放在放线盘上，穿过梳子板汇成钢丝束，通过油均匀涂油后穿入锚环用冷镦机冷镦锚头，带有锚环的成束钢丝用牵引机向前牵引，同时开动装有塑料条的缠纸转盘，钢丝束一边前进一边进行缠绕塑料布条工作。当钢丝束达到需要长度后，进行切割，成为一完整的无黏结预应力筋。

二、无黏结预应力筋的布置

在单向连续梁板中，无黏结筋的铺设如同普通钢筋一样铺设在设计位置上。在双向配筋的连续平板中，无黏结筋一般需要配置成两个方向的悬垂曲线，两个方向的无黏结筋互相穿插，施工操作较为困难，因此必须事先编出无黏结筋的铺设顺序。其方法是将各向无黏结筋各搭接点的标高标出，对各搭接点相应的两个标高分别进行比较，若一个方向某一无黏结筋的各点标高均分别低于与其相交的各筋相应点标高时，则此筋可先放置。按此规律编出全部无黏结筋的铺设顺序。即先铺设标高低的无黏结筋，再铺设标高较高的无黏结筋，并应尽量避免两个方向的无黏结筋相互穿插编结。

无黏结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状就位固定牢固。无黏结预应力筋的铺设，通常是在底部钢筋铺设后进行。水电管线的铺设一般宜在无黏结筋铺设后进行，无黏结预应力筋应铺放在电线管下面，且不得将无黏结筋的竖向位置抬高或压低。支座处负弯矩钢筋通常是在最后铺设。

三、无黏结预应力混凝土结构施工

无黏结预应力混凝土结构在施工中，主要问题是无黏结预应力筋的铺设、张拉和端部锚头处理。无黏结筋在使用前应逐根检查外包层的完好程度，对有轻微破损者，可包塑料带补好，对破损严重者应予以报废。

1．无黏结预应力筋的铺设

无黏结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状就位并固定牢靠。无黏结预应力筋控制点的安装偏差：高度方向±5mm，水平方向±30mm。无黏结筋的垂直位置，宜用支撑钢筋或钢筋马凳控制，其间距为1～2m。无黏结筋的水平位置应保持顺直。在双向连续平板中，各无黏结筋曲线高度的控制点用铁马凳垫好并扎牢。在支座部位，无黏结筋可直接绑扎在梁或墙的顶部钢筋上；在跨中部位，无黏结筋可直接绑扎在板的底部钢筋上。

2．无黏结预应力筋的张拉

由于无黏结预应力筋一般为曲线配筋，当预应力筋的长度小于25m时，宜采用一端张拉；若长度大于25m时，宜两端张拉；长度超过50m，宜采取分段张拉。

预应力筋的张拉程序宜采用0→103%σcon，以减少无黏结预应力筋的松弛应力损失。

无黏结筋的张拉顺序应与预应力筋的铺设顺序一致，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。

预应力平板结构中，预应力筋往往很长，如何减少其摩阻损失值是一个重要的问题。影响摩阻损失值的主要因素是润滑介质、外包层和预应力筋截面形式。其中润滑介质和外包层的摩阻损失值，对一定的预应力束是个定值、相对稳定。而截面形式则影响较大，不同截面形式其离散性不同，但如能保证截面形状在全长内一致，则其摩阻损失值就能在很小范围内波动。否则，因局部阻塞就可能导致其损失值无法测定。摩阻损失值，可用标准测力计或传感器等测力装置进行测定。施工时，为降低摩阻损失值，可用标准测力计或传感器等测力装置进行测定。在施工时，为降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。成束无黏结筋正式张拉前，一般宜先用千斤顶往复抽动1～2次以降低张拉摩擦损失。无黏结筋的张拉过程中，当有个别钢丝发生滑脱或断裂时，可相应降低张拉力，但滑脱或断裂的数量不应超过结构同一截面无黏结预应力筋总量的2%。

预应力筋张拉长度值应按设计要求进行控制。

3．无黏结预应力筋的端部锚头处理

（1）张拉端部处理

预应力筋端部处理取决于无黏结筋和锚具种类。

通常混凝土的端面缩进一定的距离，前面做成一个凹槽，待预应力筋张拉锚固后，将外伸在锚具外的钢绞线切割到规定的长度，即要求露出夹片锚具外长度不小于30mm，然后在槽内壁涂以环氧树脂类黏结剂，以加强新老材料间的黏结，再用后浇膨胀混凝土或低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。

在对凹槽填砂浆或混凝土前，应预先对无黏结筋端部和锚具夹持部分进行防潮、防腐封闭处理。

无黏结预应力筋采用钢丝束镦头锚具时，其中塑料套筒供钢丝束张拉时锚环从混凝土中拉出来用，软塑料管是用来保护无黏结钢丝末端因穿锚具而损坏的塑料管。当锚环被拉出后，塑料套筒内产生空隙，必须用油通过锚环的注油孔向套筒内注满防腐油脂，灌油后将外露锚具封闭好，避免长期与大气接触造成锈蚀。

采用无黏结钢绞线夹片锚具时，张拉端头构造简单，无须另加设施。张拉端头钢绞线预留长度不小于150mm，多余割掉，然后在锚具及承压板表面涂以防水涂料，再进行封闭。无黏结筋端部锚头的防腐处理应特别重视。采用XM型夹片式锚具的钢绞线，张拉端头构造简单，无须另加设施，锚固区可以用后浇的钢筋混凝土圈梁封闭，端头钢绞线预留长度不小于150mm，多余部分切断并将锚具外伸的钢绞线散开打弯，埋在圈梁混凝土内加强锚固。

（2）固定端处理

无黏结筋的固定端可设置在构件内。当采用无黏结钢丝束时，固定端可采用扩大的镦头锚板，并用螺旋筋加强。施工中如端头无结构配筋时，需要配置构造钢筋，使固定端板与混凝土之间有可靠锚固性能。当采用无黏结钢绞线时，锚固端可采用压花成型，埋置在设计部位。这种做法的关键是张拉前锚固端的混凝土强度等级必须达到设计强度（≥C30）才能形成可靠的黏结式锚头。