超长大跨预应力砼施工工法

预应力混凝土是当今世界上技术最先进、用途最广、强度最高、最有发展前途的工程技术之一。与普通钢筋混凝土结构相比，预应力混凝土结构具有挠度小、跨度大、自重轻、抗裂性能好、节约钢材等诸多优点。80年代以来，我国的预应力技术在学术理论、人才、工程应用、专业队伍、材料及设备机具、技术标准、与管理等各个方面都得到了迅猛发展进入了全面发展的阶段。

1 特点

（1）节省原材料，与普通混凝土结构相比，板厚度、梁高度可有效降低，节省混凝土、钢筋用量、增加有效利用空间。

（2）预应力钢绞线的成型已经是成熟生产工艺，所用原材料、锚夹具、张拉机具等产品质量稳定，便于市场采购；

（3）有效的抵抗混凝土收缩徐变及防止温度裂缝。

2 适用范围

适用于大面积公建为了扩大空间，增加空间分割自由度，在设计当中采用超长无缝设计大跨度、大面积、大跨度混凝土施工。

3 工艺原理

超长无缝设计的主导思想为“抗放兼施、以抗为主”，通过大面积微膨胀混凝土受钢筋和邻位的约束及大膨胀加强带、后浇带混凝土产生的预加应力来抵抗混凝土收缩徐变及防止温度裂缝，应用此技术可连续浇筑100~200m长的结构。而超过此长度较稳妥的办法是预应力技术与膨胀混凝土相结合。

预应力设计是在考虑了混凝土的收缩、徐变及温度应力的前提下进行的设计，预应力施工的条件及完成情况关系到无缝设计的成功与否。

4 工艺流程

材料进场检验→预应力筋下料、挤压锚加工、波纹管卷制→梁板底脚手架、梁板底模→梁钢筋架设、绑扎→波纹管穿设固定、穿预应力筋→梁腰筋、拉筋穿设、波纹管线形调整、修补、喇叭口固定→梁张拉口断筋加固、固定穴模、固定灌浆口、封梁侧模、绑板底筋→穿无粘结预应力筋→验收梁筋及板预应力筋→梁砼浇筑→插入板面负筋、分布钢筋网片绑扎、无粘结预应力筋马凳绑扎，承压板穴模固定→板砼浇筑→穴模清理→张拉前准备→张拉、整理资料→微膨胀砼封闭穴模→切筋、锚具防腐处理

5 施工要点

(1)整体连续大跨超长梁板预应力施工工艺设计

首先确定预应力筋的分段长度和搭接方式；预应力筋的分段长度按L/2处有效预应力值≥0.45fptk,分段基本模数为3~5跨；另根据预应力筋在梁面张拉穴模的留设情况，将张拉穴模在梁的纵向错开，以减少对梁截面的削弱。

预应力筋连续搭接造成的梁面开口对梁截面削弱，通过用普通钢筋加固来弥补。然后，依据不同支座的受力情况对应的反弯点位置不同，计算每一跨预应力筋的曲线，进而确定预应力筋的矢高。作为下料、布筋的施工依据。

板中无粘结预应力筋依据设计布筋要求，在平面上进行分段和搭接设计，分段长度在满足设计有效应力的前提下，配合现场砼流水节拍，将无粘结预应力筋分段长度定为50m~70m，无粘结预应力筋的搭接在梁的两侧，搭接长度＞1.5m，并在板的负弯矩筋附近。

（2）操作要点

有粘结预应力波纹管穿设前，应依据事先交给钢筋班的布筋大样图，检查钢筋间距，对未能调整好的普通钢筋进行处理，保证波纹管、预应力筋的位置正确，并尽量确保波纹管不变形。钢筋连接用电焊时，现场专人看护，并用铁板遮挡，现场操作工人及管理人员随时检查波纹管的受损情况，发现损坏后及时处理，并作为最后一道控制验收程序重点把关；喇叭口采用焊接的方法与普通钢筋固定牢固；梁面张拉穴口采用木模留设，其尺寸为600×200×220，梁面断筋前，先将梁负筋进行并筋，并增加一根等直径负筋，在张拉穴口处，先将箍筋切断，张拉完成后，再将开口的箍筋封闭，浇筑砼。砼浇筑时，设专人值班，随时处理因砼振捣对波纹管、排气管的损伤，砼浇筑完毕后，用导链来回拉动钢绞线，万一水泥浆渗入孔道，确保二者不会粘结。

无粘结预应力筋在梁箍筋调整完、板底筋绑扎完后，放盘穿筋，为标明预应力筋位置和以后便于查找预应力筋，在梁筋及底模上用油漆标注；当板面负筋绑扎完成后，安装承压板及穴模，穴模尺寸为300mm×90mm×110mm；承压板与钢筋连接固定，防止预应力筋与锚板不垂直。板中无粘结预应力筋是超长大面积楼板抗裂筋，待混凝土收缩完成近60%时，浇筑后浇带混凝土，待强度达到80%后，张拉预应力筋。

梁板张拉均采用变角张拉，依据变角角度的增大，梁张力从1.03×0.7fptk增加到0.75fptk；板中无粘结预应力筋张拉控制应力为0.75fptk。

预应力张拉严格按设计的顺序进行，先从内向外对称张拉梁板应力筋，循环张拉，梁内先张拉中间一根，后对称张拉两侧钢绞线。

预应力筋张拉完后，用无齿切割机切割夹具外漏多于钢绞线，使锚具外漏钢绞线外漏长度不小于30mm，梁锚具采用专用钢罩封闭，钢罩内填满防腐油脂，并用微膨胀砼封堵锚头。无粘结预应力锚具用专用塑料封端帽进行封闭，封端帽内填满防腐油脂。

6材料要求

有粘结预应力钢绞线     1860N/mm2，φ15.24，Ⅱ级

群锚                   QM15~7，5

挤压锚                 QM15~1P

波纹管                 φ65，55

马凳                   直径14，Ⅱ级

无粘结预应力筋         φ15.24

单孔锚                 QM15-1  

7 机具设备和劳动力

（1）材料进场质量要求

对进场的预应力钢绞线，应按照GB/T5224-95标准进行检查其力学性能。按《钢绞线、钢丝束无粘结预应力》JC3006-93和《无粘结预应力筋专用防腐润滑脂》JC3007-93标准规定检查预应力筋外包层材料和内灌油脂的质量。

（2）波纹管制作质量要求

波纹管卷制完成后，进行水密性实验等工作。预应力筋下料场地清洁，下料、挤压锚具完成后将钢绞线编号盘好，下垫枕木，并用防雨布包裹严实备用。

（3）张拉质量要求

梁预应力筋采用先穿束、变角张拉的施工工艺：板中无粘结预应力筋也采用变角张拉的施工工艺，配合现场砼施工的流水，分段穿入梁板预应力筋，等后浇带砼强度达到要求后，以结构形心为中点，对称张拉纵向预应力梁板；张拉采取应力控制、伸长值校核，预应力梁板张拉控制应力为70%fptk，采取超张拉来弥补应力损失，超张3%，预应力梁张拉在环梁处，采取分级持荷超张拉，；板无粘结预应力筋张拉控制应力为75%fptk，梁板预应力筋均需采用换行程的方法。

（4）封锚质量要求

为保证预应力耐久性，有粘结锚具在切筋后，用充满油脂的钢罩进行封闭，后浇高一级微膨胀细石砼封闭；板中无粘接预应力筋切筋后，在用充满油脂的封断帽套紧锚具，然后用高一级微膨胀细石砼封闭穴模。

9 安全措施

（1）对张拉平台、脚手架、安全网、张拉设备等，现场施工负责人要组织技术人员及施工班组共同检查，合格后方可使用。

（2）所有进场的预应力设备必须维护保养好，完善率必须100%，严禁带病运转和操作。

（3）张拉设备必须要有防雨棚（或防雨罩），不得露天堆放，不准放在积水和潮湿大的地方。

（4）预应力张拉时，操作人员不得站在张拉设备的后面或建筑物边缘与张拉设备之间，因为在张拉过程中，有可能来不及躲避偶然发生的事故而造成伤亡。

（5）张拉时，拉伸机与承压板垂直，高压油泵不能出现死弯现象。

（6）临电设施做到一机一闸一保护。

10 工程实例

沈阳桃仙国际机场航站楼扩建工程为框—排架结构，其中B段平面尺寸为234m×86.4m无伸缩缝，在A、D、G轴上设有3排钢柱，A、D轴+7.00M下与钢拄间隔穿插砼柱，中间D轴柱端上设伞形支撑，支托A~D轴67m长屋面钢结构桁架梁，D~G轴30m长屋面钢结构桁架梁，钢柱为钢管砼格构柱，钢结构屋架变形大；+7.00m标高预应力梁板与钢柱相连，钢结构与预应力砼结构相结合的结构形式在国内少见，这种结构形式对预应力施工的影响，值得探讨。

本工程预应力楼层为超长连续不等跨、变截面、预应力筋不同跨数量不等，梁设计为部分预应力梁；为抵抗混凝土收缩徐变及防止温度裂缝，楼板沿纵向配置轴向无粘结预应力筋。结构纵横向布置是有粘结预应力主梁。大厅柱网为9m ×24m, 9m×16.8m，18m×24m，18m×16.8m。

有粘结预应力筋数量从1~7φj15.24，到5~7φj15.24，少量的梁配2~7φj15.24，预应力筋形为连续抛物线，18m跨及24m跨内柱处，梁底加腋。

楼板厚度150mm，内配φj15.24@500mm，沿楼板纵向配筋。

锚具采用QM15系列锚具，钢绞线采用1860Mpa低松弛钢绞线。

梁板混凝土为C50微膨胀混凝土。楼板纵向设两条1000mm宽后浇带，将梁分成等长的3块，在每一块梁板的纵横各设一条2000mm宽的高膨胀加强带，整个楼面无伸缩缝。

钢结构施工与预应力钢筋混凝土施工的顺序及要求：钢柱吊装→钢筋混凝土结构施工→横向预应力梁张拉、支撑加固→钢柱灌砼→钢结构滑动胎架搭设→屋架吊装→后浇带混凝土浇筑→混凝土养护→纵向预应力梁板张拉、灌浆→切筋及锚具防腐处理→钢柱与平面砼环梁间隙内灌砼、焊连接件。

其中，梁板与格构柱节点设环梁，环梁与格构柱节点在张拉前，处理成滑动支座，以减少预应力张拉在支座处产生集中应力，纵向预应力梁板张拉完，待梁板内力调整均匀成后，将环梁与格构柱节点处理成弹性支座，以满足整体结构受力的需要。

效益分析：预应力砼结构较非预应力砼结构节约砼15%。本工程预应力砼总量22000m3。节约砼22000×15%=4400×300元/m3=99万元。预应力筋较普通钢筋增加费用约65万元。预应力结构效益99-65=34万元。

实践证明：超长大跨度超大面积梁板无缝设计，采用预应力技术和微膨胀砼施工技术，并与设置加强带、后浇带，分片间隔施工相结合，让先期浇筑的砼收缩基本完成后，再浇筑后浇带的措施，同时采取蓄水养护，可以实现设计目标。  （----执笔人：侯卫东、蒋勇）