1、大跨度超高預應力大梁施工技術吳剛 季佳（江蘇省華建建設股份有限公司深圳分公司） 摘 要 ：敏華 16.8m 高 24m 長預應力梁，本文系統地介紹了大跨度超高預應力混 凝土的設計、施工等。 關鍵詞 ： 16.8m 24m 高支模 有粘結預應力1. 工程概況敏華控股辦公研發大樓由敏華家具制造（惠州）有限公司投資興建，總建筑面積30101.29m2 ，地下一層， 地上五層， 為一級多層綜合樓， 建筑總高度 22.8m，考慮建筑要求， 中庭采用有粘結預應力混凝土梁， 該工程柱網較規則， 基本柱網為 8m× 24m。板厚 150mm， 柱截面尺寸為 500mm × 700mm.2.

2、 預應力施工2.1 預應力材料2.1.1 預應力鋼材本工程使用強度等級為 1860MPa高強度低松弛鋼絞線 （ 松弛損失小于 2.5 ） ，公稱直徑15.24mm，公稱面積為 139.98mm2。鋼材應具有出廠證明書，進場時應進行外觀檢查和力學 性能抽樣檢驗，合格方能使用，本工程采用江西新余新華金屬制品股份有限公司。2.1.2 混凝土本工程預應力梁混凝土強度等級為 C40，混凝土中不得使用任何含有氯化物的外加劑。預應力筋封端采用同等級 C40 混凝土。2.1.3 錨具本工程錨具張拉端采用夾片式錨具（采用天津市銀燕預應力錨具廠產品） ，固定端采用擠壓錨具（采用天津市銀燕預應力錨具廠產品） 。錨具

3、是預應力工程中最重要的部件， 必須嚴格要求， 出廠前應由供方按規定進行檢驗并提供質量證明書， 其質量應符合 預應力筋用錨具、 夾具和連接器 國家標準 （GB/T14370-2002）的要求， 進場時應抽樣進行外觀檢查和有見證送檢， 合格方能使用。 錨具靜載錨固性能應滿 足下列要求：（ 1） 錨固效率系數 a0.95 ；（ 2） 極限拉力時總應變 apu2.0%；2.1.4 端部承壓墊板本工程張拉端承壓墊板采用配套鑄鐵墊板， 墊板尺寸根據張拉端錨具型號確定； 固定端 采用多孔鋼墊板或擠壓錨具配套單孔鑄鐵墊板。2.1.5 螺旋筋本工程預應力端部單孔承壓墊板下局部受壓間接鋼筋采用 6 的螺旋筋 ,

4、多孔承壓墊 板下局部受壓間接鋼筋采用多孔錨具配套的螺旋筋。2.1.6 波紋管為保證工程質量， 本工程有粘結預應力部分采用鍍鋅波紋管， 波紋管接頭采用大一號波 紋管。2.1.7 灌漿水泥有粘結孔道灌漿采用 R42.5 普通硅酸鹽水泥， 并摻入適量的膨脹劑。 水泥進場前需有準 用證和出廠檢驗報告，進場后抽樣進行快速檢驗，合格方能使用。2.1.8 設備（ 1）千斤頂 根據設計要求預應力孔束情況， 分別采用張拉千斤頂型號包含 QYC150T等。千斤頂使用 前必須在國家計量檢測機構通過張拉力- 油壓標定，并出具相關校正報告。（2）油泵 油泵為千斤頂張拉工作的配套設備， 本工程根據張拉力， 均采用 ZB5

5、00 型高壓油泵。 油 泵使用前施工組需配油表進行油壓試壓， 上壓正常方能使用。 油表精度為 0.4 級，讀數范圍 一般為 0-60 Mpa （或 0-100Mpa）。（3）灌漿機灌漿機采用 UBJ型擠壓式灰漿泵或 UB3型單缸活塞式灰漿泵。 灌漿泵應配置壓力表， 壓 力表讀數不宜小于 1Mpa。（4）擠壓機擠壓機采用擠壓錨具配套機械， 使用前需對擠壓模進行檢查， 并在擠壓過程中控制油壓 和擠壓錨具外徑。 擠壓過程中若出現油壓偏小或錨具外徑偏大時， 應對擠壓模重新測量， 并 根據情況換用擠壓模。（ 5）電焊機預應力施工中支撐筋和張拉端承壓墊板的焊接， 采用交流電焊機。 電焊機必須滿足安全 要求

6、，并具有接地或接零保護。（6）砂輪切割機 預應力筋下料和張拉后的切除可以采用砂輪切割機。 下料采用座式切割機， 多余預應力 筋的切除采用手提切割機。2.2 方案設計工藝流程波紋管生產、檢驗 預應力筋采購、檢驗 下料、擠壓錨具檢驗千斤頂、油表校正框架梁底模板安裝框架梁鋼筋骨架綁扎 框架梁波紋管、墊板安裝 預應力筋穿束 梁側模安裝布板筋 澆筑混凝土試塊制作 混凝土養護 預應力筋張拉強度達張拉要求孔道灌漿切去外伸多余鋼絞線封頭施工工序（ 1） 墊板安裝框架梁鋼筋骨架基本綁扎定位后， 即可開始安裝預應力筋張拉端部承壓墊板。 根據圖紙要求，預應力框架梁張拉端錨固在梁端部和后澆帶位置。 由于有粘結群錨承壓

7、墊板尺寸較大，安裝時應適當調整非預應力鋼筋的位置，保證墊板的定位和混凝土澆筑后預應力筋的張拉。 墊板與非預應力鋼筋焊接定位。 承壓墊板后應按設計要求和局部承壓要求安裝網片筋或螺旋 筋。當張拉端節點鋼筋密集，難以安裝螺旋筋時，在其后安裝4 片 12 網片筋，每片網片筋的間距為 50 60mm。（ 2） 安裝波紋管支承定位筋框架梁內波紋管采用 12 水平支承筋支承定位。支承筋在框架梁鋼筋骨架綁扎完成后 焊接于梁箍筋上。 焊接支承筋前應先根據框架梁預應力設計曲線 （如下圖），對控制點在梁 箍筋上打點。 為保證預應力曲線的準確， 框架梁鋼筋骨架綁扎后， 應盡量在預應力支架鋼筋打點放線前在梁箍筋下墊好墊

8、塊。波紋管定位支承鋼筋施工大樣如下示意圖。當預應力筋與普通鋼筋或其它管線位置有沖突時，應當適當調整普通鋼筋或其它管線位置，保證預應力筋預應力筋控制點位置圖1000mm設置一個支撐點。波紋管波紋管反彎點heheh3h2h波紋管反彎點反彎點反彎點2h波紋管曲線大樣4反彎點反彎點位置的準確。預應力梁中每隔約3） 鋪設波紋管框架梁支承筋安裝完成后、 腰筋拉接筋綁扎前開始鋪設波紋管。 波紋管從梁端穿入，用雙股扎絲與支承筋綁扎定位。波紋管每根標準長度6m，預埋波紋管長度超過 6m時，用波紋管接頭 （大一號波紋管 ） 將兩根波紋管連接。 波紋管接口處用膠帶纏裹密封， 以防接縫處漏 漿。 兩根波紋管相接處應抵

9、緊， 以防穿筋時出現翻皮。 波紋管在孔道端部與預埋鑄鐵承壓墊 板喇叭管相接，并對接縫進行處理以防漏漿。波紋管安裝時應避免反復彎曲和電焊火花燒傷管壁。 波紋管安裝后， 應對波紋管的位置、 曲線形狀、固定的牢固程度、接頭及管壁破損情況進行檢查，如有破損可用粘膠帶修補，破 損嚴重的應更換。波紋管曲線如上圖。（ 4） 設置灌漿孔 （ 兼泌水排氣管 ）混凝土澆筑前須在波紋管上設置灌漿孔 （ 兼泌水排氣管 ） 。多跨連續孔道灌漿孔 （ 兼泌水 排氣管 ） 設置在波紋管曲線的波峰處。做法為：在波紋管上開洞，并將其用細管引出梁頂面 綁扎定位（波紋管上的洞在混凝土澆筑后鑿開） 。管道長度露出混凝土構件表面不小于

10、 100mm，管道內徑不小于 16mm。灌漿孔 （ 兼泌水排氣管 ） 應逐跨設置。連續跨灌漿孔留設大樣 如上圖。對單跨一端張拉的預應力孔道，排氣管也可留設于固定端根部，如下圖。施工前需按每束預應力筋下料長度進行下料。5鋼灌漿口大樣5） 預應力筋下料預應力鋼絞線進場時為通長成卷材料，絞線的下料長度 L 按以下公式計算：LL1L2 L3其中 L1- 鋼絞線埋入構件內的曲線長度（平面水平長度+曲線增長）。L2- 預應力筋張拉長度。L3- 下料誤差。預應力筋下料采用無齒砂輪切割機進行切割， 嚴禁采用電弧焊切割， 鋼絞線不得有死彎， 遇到死彎必須切除。（ 6 ） 預應力筋固定端擠壓制作 對于一端張拉的預

11、應力筋，需在埋設前對固定端進行擠壓制作。固定端采用擠壓錨具， 制作時應控制設備的油壓， 當油壓小于擠壓機額定油壓時， 應切除擠壓頭進行重擠。 擠壓后 預應力筋外端應露出擠壓套筒 1 5mm。當固定端采用單孔承壓墊板時， 擠壓套筒擠壓制作后， 還應將套筒和配套單孔擠壓墊板 擠壓連接， 預應力筋擠壓制作后需保證擠壓錨與承壓墊板的緊貼和垂直。 固定端制作大樣如 下圖。（ 7） 穿筋波紋管安裝完成后， 在梁端模板封堵前， 將按長度下好料并擠壓加工的預應力筋， 分別 按 3、 4 根一組綁扎成束穿入已埋設好的波紋管內。穿筋后應觀察張拉端預應力鋼筋外露長 度是否滿足張拉要求，同時應調整固定端錨具墊板的位置

12、，使其不重疊、不脫離。穿筋完成 后應在張拉端和固定端分別按設計要求安裝網片筋和螺旋筋。 穿筋時應將同束內各根預應力 鋼絞線適當錯開，便于以后錨具的安裝。穿筋完成后需對張拉端波紋管和承壓墊板導管、 張拉端端口進行塞縫處理， 防止混凝土 澆筑時從該處向波紋管孔道內漏漿。（ 8） 預應力筋張拉錨固1）張拉設備采用 QYC150型千斤頂及高壓油泵 （配油表 ）進行成束張拉。張拉設備在使用前進行校正， 并根據校正報告用內插法計算出張拉力所對應的油表讀數 進行控制。2）張拉控制應力： 本工程預應力框架梁筋張拉控制應力為：con=0.75fptk=1395MPa3）張拉程序： 混凝土強度達到設計強度 90后

13、開始張拉 ,其張拉程序為 :0 10con（測量初讀） 100con 錨固（測量終讀） ；4）張拉灌漿工藝a 準備工作 將錨墊板上混凝土清理干凈，清除預應力筋上的泥漿，安裝工作錨、夾片。b 張拉設備定位安裝 在預應力筋工作錨夾片后安裝限位板，將張拉千斤頂安裝就位。c 張拉張拉前 , 對張拉設備進行配套標定 , 計算出張拉力及張拉伸長值 , 然后進行張拉。張拉時 開動油泵，給千斤頂張拉油缸緩慢供油，直至油壓設計值；測量預應力筋伸長值，作好張拉 記錄。d 錨固輕輕松開油泵截止筏閥， 使油壓緩慢降至零， 完成對預應力筋的錨固； 油泵向回程油缸 供油，活塞慢慢回程到底，卸下千斤頂、限位板。e 孔道灌漿

14、 采用灌漿泵將水泥漿灌入預應力孔道，并保證密實。f 封端 切除過長預應力筋，并用混凝土封閉端部。5 ）張拉順序：平面內采用按結構順序依次張拉，即從結構一邊向另一邊依次張拉。預應力梁的張拉采用對稱張拉，原則上對構件截面先張拉中束，再張拉邊束。如圖。預應力筋對稱張拉順序示意圖6）施加預應力的管理張拉過程中以應力控制為主， 通過油表讀數及伸長值測量， 對預應力筋張拉實行雙控管 理。張拉前計算出預應力筋的理論伸長值， 其實際伸長值 （ 測量伸長值推算伸長值 ） 應不超 出理論伸長值的± 6，若超出此范圍，應暫時停拉，查明原因方可繼續張拉。7)預應力筋伸長值的測量當千斤頂張拉力達到張拉控制力的

15、 10時， 測量人員開始測量預應力筋的初始伸長值， 當千斤頂張拉力達到張拉控制力時， 測量人員測量預應力筋的最終伸長值， 兩者差值即為預 應力筋測量伸長值。( 9) 孔道灌漿 預應力鋼絞線張拉完畢后停置 12 小時，以觀察鋼絞線的錨固情況，然后再進行孔道灌 漿，孔道灌漿在預應力筋張拉完成后內進行。 孔道灌漿為純水泥漿， 水泥強度等級為 R42.5 ， 水灰比控制在 0.4 0.45 之間， 并摻入適量的膨脹劑， 以增加孔道灌漿的密實性。 灌漿壓力 不小于 0.3 0.5MPa，每個孔道灌漿應一次完成，不能中途停頓，噴嘴不能離開灌漿孔，以 免空氣進入孔道形成汽泡。 水泥漿從孔道一端灌入， 直至另

16、一端冒出水泥漿為止。 為保證孔 道灌漿飽滿，待排氣孔出濃漿后將排氣孔堵塞，并在灌漿口補壓。對于鑄鐵承壓墊板， 生產時已在墊板上設置了灌漿孔， 故灌漿時可以從此處灌入， 亦可 從波紋管上設置的灌漿孔灌入。 灌漿時應按施工段或施工時間制作水泥漿試塊， 并做好試塊 養護。灌漿試塊 28 天強度不低于 30Mpa。( 10 ) 錨具封堵預應力筋張拉完成后須做好封錨工作，方法為： (1) 切除預應力筋多余長度 , 剩余鋼絞 線錨具夾片外露長度不小于 30mm，切除時采用氧割或機械切割，嚴禁電弧焊切割；(2) 將張拉端及其周圍清理干凈； (3) 用 C40 微膨脹細石混凝土澆筑填充并振搗密實，外露鋼絞線

17、保護層厚度不小于 30mm。2.3 預應力框架梁施工要點模板及支撐的安裝與拆除梁側模在預應力筋安裝并波紋管綁扎到位后方可安裝。 框架梁側模若在預應力筋就位前 安裝， 不但使波紋管無法綁扎有效固定， 造成預應力孔道在澆筑混凝土時移位， 而且使預應 力定位支架筋無法準確定位和焊接固定， 造成預應力筋曲線誤差的增大。 保證框架梁和橫向 次梁側模在預應力筋埋設并調整定位之后安裝， 這一點對保證預應力孔道埋設的質量和工作 效率十分重要。結構周邊邊梁及柱側模板， 需待預應力張拉端墊板和墊板后局部承壓鋼筋全部施工完成 后方能封堵。 預應力張拉端是整個構件預應力施加過程中受力最大的地方， 該處模板必須封 堵嚴

18、實， 防止混凝土澆筑過程中張拉端墊板后局部漏漿， 造成張拉過程中承壓墊板的局部凹 陷或嚴重時形成端部混凝土爆裂。 為保證張拉端模板封堵質量， 該處模板可以采用小模板拼 縫封堵。預應力梁底模及支撐， 必須在預應力筋張拉結束后， 方可進行拆除， 并應與預應力孔道 灌漿時間錯開。 框架梁側?？梢栽趶埨安鸪?， 但拆模時間不宜太早， 以免框架梁側因無法 養護造成失水過快而產生收縮裂縫。由于大部分預應力筋張拉端在結構平面內， 為保證預應力張拉的順利進行， 在搭設上層 腳手架支撐時，應預留不小于 1m寬的通道，以保證預應力張拉設備在結構內腳手架支撐間 的轉移。預應力筋下料、堆放及轉運本工程根據工程梁和施工

19、場地情況， 鋼絞線采用現場下料， 并根據工程進度情況將下好 料的成品預應力筋立即穿入梁內。 下料按照施工工藝中要求的下料長度和方式進行放線和切 割。下好料的成品鋼絞線不能有死彎及磨傷。本工程預應力筋最長 29m，所以在施工現場確定預應力筋堆放場地時，需考慮長度大于 40m的下料跑道。下好料的鋼絞線貼上長度標簽，按長度分類堆放，并掛好長度標牌。鋼絞 線堆放場地應盡可能靠近結構和塔吊，以便于轉運。2.3.3 混凝土澆筑及養護預應力框架梁高度大， 混凝土應用插入式振動器振實。 混凝土振搗過程中， 應特別注意 振動器不得沖擊波紋管， 以免造成破裂漏漿或移位。 張拉端及梁柱結點等關鍵部位， 因鋼筋 密集

20、，澆搗困難，宜用小直徑 ( 30) 振動棒振搗密實，以免張拉時由于混凝土不密實使預 埋承壓墊板凹陷，造成質量安全事故。對于波紋管交叉或排列較密的構件部位， 宜采用澆筑前事先確定振動棒插入位置， 并預 留導管落棒，避免振動棒沖擊波紋管。由于框架梁混凝土強度等級高， 故此在張拉前混凝土應有切實有效的養護措施，防止 框架梁混凝土在張拉前出現溫度收縮裂縫。2.3.4 框架梁預應力筋張拉框架梁混凝土強度達設計張拉要求強度后， 方能進行預應力筋張拉。 本工程預應力筋有 兩端張拉，也有一端張拉。預應力筋采用兩端張拉時，可用兩套設備在兩端同時張拉，也可 以先在一端張拉錨固，再在另一端補足張拉力后錨固。對結構周

21、邊預應力筋的張拉，必須有可靠的操作腳手架，以免在張拉時發生安全事故。另外， 為保證預應力張拉在混凝土強度達到張拉要求后盡快張拉，張拉端構件模板應在混凝土達到一定強度后盡快拆除，以便預應力張拉端的清孔和錨具的安裝。2.3.5 框架梁柱節點處理由于部分框架梁柱節點處兩排預應力波紋管交叉設置， 加上非預應力梁柱鋼筋和預埋管 線， 節點構造極為復雜， 是本工程施工的難點和重點。 施工時應協調預應力和非預應力施工 工序上的關系，非預應力腰筋、吊筋、二排鋼筋及預埋管線等在可能情況下，應盡量滿足預 應力波紋管的安裝要求。 依照設計， 框架柱節點處應先穿設預應力波紋管及鋼絞線， 并放置 預應力固定端錨具，然后

22、在綁扎柱箍筋。梁柱節點處的混凝土澆筑也是施工的重點，該處由于鋼筋密集， 既要求混凝土必須澆筑密實，又要保護波紋管不致因振動棒的沖擊而破壞，這要求在扎筋時適當為振動棒預留落棒2.3.6 張拉后預應力筋的切除預應力筋張拉結束后， 需待現場監理工程師驗收簽字確認后， 方可切除張拉端多余預應 力筋。 預應力筋可以采用機械或氧割方法切割。采用氧割切割時， 應用濕布覆蓋于錨具和鋼絞線之上，以免溫度過高影響夾片錨固和鋼絞線性能。3. 支撐系統3.1 方案設計受力計算根據 PKPM計算得以下結果（1） 500*1600 梁1）梁底立桿計算模板支架搭設高度為 16.8 米，基本尺寸為：梁截面 B × D=500mm× 1600mm，梁支撐立桿的縱距 （ 跨度方向 ） l=0.60 米， 立桿的步距 h=1.50 米， 梁底增加 2 道承重立桿 。梁模板支撐架立面簡圖計算中考慮梁兩側部分樓板混凝土荷載以集中力方式向下傳遞。集中力大小為 F = 1.20 ×25.