预应力施工技术在超长超宽结构跳仓施工工艺中的应用

袁文俊, 胥 悦

(中国华西企业股份有限公司第十二建设工程公司, 四川成都 610000)

随着社会的不断发展，建筑结构越来越趋向超长、超宽、大面积的发展。随之存在构件尺寸过大、裂缝不可控等问题，为控制大跨度结构的裂缝和挠度，减轻混凝土收缩和温度变化对混凝土梁板的不良影响，本工程主体结构采用跳仓法施工方法进行施工。跳仓法施工方法主要是在大体积混凝土工程施工中，将超长混凝土块体分几个小块体间隔施工，经过短期的应力释放，再将几个小块体连成整体，依靠混凝土的抗拉强度抵抗下一段温度收缩应力的施工方法[1]。

结构分区和“跳仓法”施工技术决定了许多预应力梁钢筋不能连续结合，造成相应区域预应力梁不能连续成孔的情况。为了保证预应力的连续性，本文重点研究跳仓法施工技术情况下，预应力施工技术的改进与创新，通过预应力技术在跳仓法情况下的应用有效地解决了传统预应力施工技术短板。

成都天府国际机场T2航站楼总体采用T字型分布，其中D区大厅平面尺寸522 m×(107～291) m,A、C指廊平面尺寸约426 m×(44～66) m,B型指廊平面尺寸约395 m×(40～55) m，属于典型的超长超宽混凝土结构。为有效控制大跨混凝土结构的裂缝和挠度，减轻混凝土收缩和温度变化对混凝土梁板的不利影响，对部分框架梁、副梁采用了后张有粘结预应力技术[2]。预应力筋全部采用φS15.2 mm低松弛预应力钢绞线(fptk=1 860 MPa)，其中主要预应力梁型为：1×5φS-15.2 mm、1×6φS-15.2 mm、1×7φS-15.2 mm、1×8φS-15.2 mm、1×9φS-15.2 mm、2×10φS-15.2 mm、2×12φS-15.2 mm。

针对超长超宽混凝土结构易开裂、施工中可变荷载大、后期交付运营阶段人流量大、结构自重等一系列容易导致混凝土破坏或开裂的情况，地面均采用后张法预应力施工，通过预应力筋张拉提高了混凝土结构的抗压和抗拉强度，有效地抵消或减轻了混凝土的破坏和裂缝，提高了结构的安全性和耐久性。

在超长超宽结构中，混凝土构件的温降收缩和凝结硬化引起的收缩应力较大，对构件施加预应力后，对构件建立一定的压缩应力，最终构件内的收缩应力、预压应力和垂直荷载引起的应力叠加后的综合应力能满足一定的抗裂伤要求。

与以往的一般结构相比，预应力工程有所增加，但由于采用了“平面流水作业、主体交叉施工”的施工方法，因此不会单独占用工期[3]。此外，一般情况下，混凝土强度达到80%后拉压预应力筋，拉完后可脱模，反而加快了施工进度。

采用预应力技术后，混凝土收缩裂缝和温度裂缝得到有效控制，保证了结构的质量和安全，节约了维修费用。

采用预应力技术，可减少板厚和梁构件尺寸，在地下车库净高不变的情况下，可减少开挖量，经济效益显著。

4.1 施工程序

预应力施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

4.2 主要施工工序操作要点

4.2.1 埋设钢丝

4.2.1.1 带粘结预应力铺设波纹管

(1)选择波纹管预制孔，对不同的管束采用相应的波纹管直径，确保管道内一定面积的空隙注浆并通入管束。本次预应力混凝土施工首先通过波纹管预留孔，由于采用了混凝土浇筑完成后穿钢绞线的技术，为保证埋入波纹管的畅通，在混凝土浇筑前在波纹管内穿设聚乙烯衬管混凝土凝固后需要拉出聚乙烯衬里管。根据以往经验，聚乙烯衬里可循环使用3次，每吨预应力需增加人工6个。

(2)根据设计图纸，计算各预应力梁的预应力梁矢高曲线图和预应力曲线高度控制点的对应波纹管定位梁的矢高位置图，定位梁间距应小于800 mm。

(3)根据定位肋的矢高位置图，将定位肋点焊在梁箍上，使定位肋的间隔小于800 mm，确定预应力肋束的预留配管位置。为了确保波纹管埋设高度、到梁侧的净距离，将框架肋焊接在梁环上，托架肋φ10 mm钢筋，间距800 mm。

(4)将波纹管安装到位，做好波纹管连接接头和密封处理，连接接头管径大1号，接头管长300 mm(图2)。

图2 波纹管接头详图及实物(单位：mm)

(5)处于安装位置的波纹管不允许踩踏，不允许硬物碰撞、电焊火花破坏波纹管，因此现场应竖起警示板提醒注意。

(6)以粘结预应力梁用波纹管为孔，以图示曲线标高为束中心标高，为了确保波纹管埋设高度，必须每隔1 m设置一个φ10 mm支架肋(图3)。

图3 预应力筋布置概述

4.2.1.2 穿孔预应力筋

(1) 根据材料表对材料进行预取，编号后进行堆积。

(2) 根据设计图纸，计算了各预应力梁的预应力梁矢高曲线图和预应力曲线高度控制点焊定位梁，其中固定预应力梁的支撑间距不得超过800 mm，支撑定位准确，允许垂直度偏差±5 mm,允许水平偏差±10 mm[4]。

(3) 安装位置处的预应力筋不允许踩踏，硬物碰撞，其安装位置不变，因此在通过预应力筋前，非预应力筋及水电的安装必须先安装到位还应在现场竖起警示牌以引起注意。

4.2.1.3 锚板的埋设

(1) 根据束的根数，可以选择与之匹配的锚定板和螺旋筋，根据设计图的要求将锚定板埋设在柱的端部或梁侧，并根据图的要求埋设在加腋部位(图4、图5)。

图4 预应力埋板侧部的概略(单位：mm)

(2)在埋设全部完成后，优选在设计图示位置留置排气孔，排气孔与波纹管的连接紧密地不漏浆，注浆完成后封闭排气孔，在梁端部区域用细石混凝土浇筑。灌浆孔兼泌水排气管设置在底座和中间附近，间距不大于12 m(图6)。

图6 有粘结预应力的灌浆孔留置(单位：mm)

(3)钢绞线采用锚固系统，其下垫板、锚固板及螺旋筋均应按相关标准设置。具体安装情况见图7。

图7 粘结拉式端节点(单位：mm)

(4)槽内纵肋或环箍应在预应力筋张紧后闭合，槽内纵肋或环箍被切断时，钢筋头的后焊需保留，如图8、图9所示。

图8 有粘结固定端大样(单位：mm)

图9 固定端锚具

(5)当拉端留在梁端时，在梁端设置宽约1.5 m的操作平台，保证施工安全。

(6)对于一端的张力：先将下料安装挤出锚固，将锚固板固定在梁中的固定端，然后机械粘贴垫板和挤出锚固，在梁内300～500 mm范围内形成锚头，使一条筋穿过。

4.2.2 拉伸伸长值的测定和校准

拉伸时应缓慢均匀，供油不得急上急下运动，具体拉伸过程：

(1)从零应力拉伸至初始应力(10%σcon)。

(2)从初始应力到5级拉伸到100%σcon测量预应力筋的伸长率。

(3)将千斤顶放回油中，拆卸工具锚。

(4)在捆绑更换中，依次安装拉伸装置，对下捆绑实施拉伸。

4.2.3 切割成束和注入灌浆

钢绞线切割束：张力作业结束后，使用手持式砂轮切割机切割锚固后露出的剩余预应力筋，但锚固后应保持预应力筋长度30 mm以上(图10、图11)。

图10 切割前

图11 切割后

细孔灌浆：根据设计要求，细孔灌浆采用不低于42.5R的普通硅酸盐水泥配制成水灰比为0.4～0.45的水泥净浆。灌浆过程中应连续一致，以免灌浆过密[5]。注浆时采用一端注浆、一端排气的方法，两端安装阀门控制浆液进出，当从各浆液排出口喷出与浆液注入体相同浓度的浆液时，关闭浆液排出口，继续加压，将压力控制在0.5～0.7 MPa，然后关闭注浆口的阀门，卸下注浆管，继续下一束注浆。在灌浆过程中以水泥净浆为试样，其强度为M30。

4.2.4 锚封

(1)张拉端锚筋外露，灌浆结束后，应用C40细石混凝土封堵锚筋，最小保护层厚度应大于50 mm。

(2)关锚应适时有效，预应力筋灌浆割束灌浆完成后应及时完成关锚工作。

(3)后浇带侧梁内拉端头无需特别封锚，在后浇带封闭前进行防腐涂装后，与梁后浇带混凝土一起锚固埋入混凝土结构。

(4)锚封作业由总承包人自行完成。

采用预应力混凝土结构，在结构受到外力荷载作用之前，首先对结构施加外力，由此产生预应力状态，减少或抵消外荷载引起的拉伸应力，达到避免或延缓混凝土裂缝的目的。

采用预应力混凝土结构，在结构受外力荷载作用前，通过预应力混凝土的抗拉，有效提高结构抗压强度，减少构件截面尺寸和材料消耗量，减少钢筋混凝土自重。

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