浅谈后张法预应力钢绞线施工

浅谈后张法预应力钢绞线施工

摘要：后张法预应力施工，作为一种新工艺、新材料和新技术，在施工过程中存在诸多困难，而曲线型预应力施工的控制尤其突出，如何保证预应力的施工质量和如何合理的进行工序交叉，是作为一个施工技术人员不得不解决的问题。

关键词：曲线型、钢绞线、波纹管

Abstract: As a kind of new technique, new material and new technology, the post-tensioned construction occurs many difficulties in the construction process, expecially the curved prestressed construction control. Thus, it has become the problem to be solved by the construction technician that how to ensure the quality of prestressed construction and how to arrange the process crossing reasonably.

Key words: curved; steel strand; bellows

后张法预应力钢绞线施工工艺在我国某些地区仍属于较为新型的施工工艺，在我国多数地区其施工方法仍然是钢丝束的传统做法，结合工程的实际情况和施工过程，在某些方面做出一定创先和改进，具体如下：

一、工程概况

山西潞安能化会展中心工程，结构跨度较大，正常跨度为10.8米，最大跨度为25米，且单层面积达7200平米。为了解决大跨度框架结构易产生温度应力裂缝和实现节能的目的，提高结构的抗震性能，本工程设计采用了后张法预应力混凝土，分分为有粘结预应力和无粘结预应力两种。工程应用预应力钢绞线数量为98余吨，型号为Øs15.2和ØUs15.2两种，张拉端采用QM15-X型，固定端采用QM15-型。

二、材料和设备

1、材料准备：钢绞线、夹片锚具、挤压锚具、承压板、波纹管等。

2、机具准备:高压电动油泵、千斤顶、液压挤压机、砂轮切割机等。

三、施工工艺

1、传统施工工艺流程：加工预应力筋、锚具、承压铁板、螺旋筋、马凳→支底模、绑扎钢筋、支侧模→在侧模上弹线确定（钢绞线）波纹管安放位置→安放波纹管→预应力筋端部承压铁板、螺旋筋安装和固定→预应力筋穿束→安放马凳及（钢绞线）波纹管固定→设置灌浆孔/排气孔→浇筑混凝土→养护、拆侧模→张拉预应力筋→孔道灌浆→预应力筋端部锚固处理→拆底模

2、本工程施工工艺流程：传统施工工艺：加工预应力筋、锚具、承压铁板、螺旋筋→支底模、绑扎钢筋骨架→在箍筋上弹线确定（钢绞线）波纹管安放位置→安放波纹管→预应力筋端部承压铁板、螺旋筋安装和固定→预应力筋穿束→绑扎箍筋、拉结筋及（钢绞线）波纹管固定→ 侧模安装→设置灌浆孔/排气孔→浇筑混凝土→养护、拆侧模→张拉预应力筋→孔道灌浆→预应力筋端部锚固处理→拆底模

3、施工工艺简述

（1）检验、检查各种原材料、成品材料、机械设备是否符合要求。

（2）按照规范和设计进行预应力钢筋或者钢绞线下料，保证尺寸、型号和根数准确无误。

（3）安装板模板和梁底模，绑扎梁钢筋骨架和板底筋。

（4）在板模板上利用粉笔画出板上的预应力筋位置和数量，在梁骨架的箍筋上标注曲线筋的上标和下标。

（5）安装钢绞线并固定，如为有粘结的钢绞线则需要固定波纹管，然后进行波纹管内穿束，钢绞线前套一个子弹头形的壳帽，穿束时用人工把钢绞线束平顺地穿人波纹管内，并检查穿出钢绞线数量是否与穿入钢绞线数量相一致。固定时，不在制作马镫筋或者支架，因曲线预应力筋均在梁内，而梁内均要设置拉结筋，根据预应力筋的坐标，通过调整拉结筋的上下位置，进行固定。同时，针对上部弧顶较难固定的问题，设置一个“u”筋。优点：节约了材料，效果固定更加有效。不易受到扰动。

（6）制作、安装固定端和张拉端，设置排气孔和灌江口。张拉端如在梁内或者板内，则利用泡沫板制作穴模。

（7）预应力钢绞线检查和验收。

（8）绑扎梁剩余钢筋和板上部钢筋，同时进行封模。

（9）砼施工。浇筑混凝土，认真振捣，尤其是喇叭口承压板周围的混凝土严禁漏振，振捣时，严格控制振捣棒，防止直接碰撞波纹管、架立筋以及端部预埋部件。预应力梁混凝土浇筑时，增加制做两组混凝土试块，同预应力梁混凝土同条件养护，以供张拉使用，浇注混凝土时预应力施工方必须有专人负责看管。

（10）预应力张拉端设置，并进行张拉。待混凝土强度达到设计值75%时，进行预应力钢绞线张拉，张拉工序如下 ：

计算伸长值列表和张拉力计算表→安装锚具→设备调试→试张拉→控制张

拉应力并记录伸长值→校核预应力伸长值→灌浆（有粘结）

张拉采用“应力控制，伸长校核”法，每束预应力筋在张拉以前先计算理论伸长值和控制压力表读数作为施工张拉的依据，每一束预应力筋张拉时，都要做详细记录。张拉控制应力应严格控制在设计值范围内，伸长值以实际张拉长度与应力变形值确定是否合格。

（11）灌浆，并进行张拉端预应力钢绞线的切割和张拉端部位的处理。有波纹管的预应力筋张拉完毕后，待12h以后才能灌浆，并在48h之内完成灌浆。灌浆采用42.5级水泥拌制的素水泥浆。在某个波纹管内灌浆必须连续，中途不得停顿，一次灌满为止。灌浆采用的水泥、灌浆设备必须检验合格。灌浆前，检查排气孔是否通畅。

灌浆或者张拉完成24h后，采用砂轮锯切断超长部分的预应力筋，严禁采用电弧切割。应力筋张拉端锚具和外露预应力筋封堵前均匀涂上一层环氧树脂粘结剂，对张拉端锚具和外露预应力筋进行防腐处理。设专人支模。封堵时，设专人进行混凝土捣实。

四、施工工艺比较

1、传统工艺：传统工艺是在模板安装和钢筋安装完成后进行预应力施工。不足之处：预应力施工难度较大，且会扰动钢筋和模板，造成钢筋和模板位移，甚至有时还要切断钢筋，会有大量的后续修整工作。

2、本工程工艺：在底模安装完成后，绑扎骨架钢筋。然后进行预应力施工。避免了对模板和钢筋的扰动，降低了施工难度。

3、钢绞线和波纹管的固定方法不同：

（1）传统工艺：制作专门的马镫筋或者支架进行固定。缺点：马镫或者支架容易在混凝土施工时遭到扰动而产生位置变动，且马镫或者支架不易固定，一般需要焊接在梁钢筋上，造成梁钢筋损伤。上部弧顶的位置较难固定。

（2）本工程工艺：不在制作马镫筋或者支架，因曲线预应力筋均在梁内，而梁内均要设置拉结筋，根据预应力筋的坐标，通过调整拉结筋的上下位置，进行固定。同时，针对上部弧顶较难固定的问题，设置一个“u”筋。优点：节约了材料，效果固定更加有效。不易受到扰动。

4、采用深化设计理论进行分段施工

（1）原设计为通长张拉，张拉方式为两端张拉。但是，本工程单层面积过大，采用此种方式，会造成工序无法衔接、工人大量窝工，最终导致工期严重延长。

（2）本工程通过探讨、验证后，做出深化设计，确定了分段施工分段张拉，张拉方式采用两端张拉和一段张拉相结合的方式。形成了流水施工，避免了人员窝工，大大缩短了工期。并且因为分段后，张拉长度减小，则张拉应力损失减小。应力分布更加合理。

五、与国内同类型工艺比较

1、本工程预应力筋采用了钢绞线，相比预应力钢丝极大的提高了预应力筋的刚度和柔度，抗震性能更好，且使得预应力的应力损失更小。

2、高强混凝土和预应力钢绞线的结合使用，使得建筑物的跨度不断增大，结构整体性能更好。且能极大的减小混凝土构件的尺寸，使建筑物更加轻型化，整体经济更加合理。

3、与国内的同类设计相比，本工程采用曲线和直线预应力钢筋结合的设计，既节约了钢绞线用量，同时，解决了温度应力的问题。

4、各项技术指标，国内验收合格率为90%，而本工程合格率达95%以上。

六、经济效益 1、预应力钢筋混凝土在本工程中共应用有8254m3，预应力钢筋混凝土较普通钢筋混凝土节约混凝土约20％，节约混凝土1650.8m3，共取得经济效益1650.8*360=594288元。预应力钢筋混凝土较之普通混凝土钢筋节约普通钢筋4%，本工程钢筋总量为1750吨，节约为70吨，经济效果为70*5350=374500元。采用预应力钢筋混凝土结构，增加费约为572000元，则共计产生经济效益：594288+374500-572000=396788元。经济效益明显。

2、采用预应力结构，减小了混凝土和钢材的使用数量，间接的实现了节能和环保目标，具有良好的社会效益。

3、解决了大跨度施工难题和大体积、大跨度混凝土温度应力的问题。 4、由于建筑材料使用量减小，从而对人工数量和对环境的污染物排放减小，具有良好的环境效益。

参考文献：

混凝土结构设计规范（GB50010-2002）.

后张预应力混凝土结构施工图表示方法及构造详图（06SG429）.

杨总放、方先和：现代预应力混凝土施工（中国建筑工业出版社。1993）