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摘 要:预应力砼结构具有刚度大、变形小、抗裂性、刚度及耐久性高等优点,在建筑施工中得到了广泛的应用。本文结合笔者体育馆工程监理实践,对预应力混凝土施工质量控制要点进行了探讨。
关键词:预应力混凝土;波纹管;质量;控制
1、引言
预应力砼结构能有效利用高强钢材,减小结构构件的截面尺寸、自重,增大结构构件跨度,提高使用荷载下结构的抗裂性、刚度和耐久性。
2、工程概况
某体育馆工程屋盖采用曲线型桁架式网架结构,无粘结预应力框架柱共6根,在受拉区设 6¢s15.20(σcon=1860Mpa)低松驰无粘结钢绞线,预应力筋呈直线布置。锚固端设在基础承台内,张拉端位于柱顶上;有粘结预应力悬挑板,支点处板厚为500 mm,两端为300mm 的暗梁,板内设68束 ¢s15.20(σcon=1860Mpa)低松驰有粘结钢绞线,预应力筋直线布置,预留孔洞采用有粘结钢绞线,预应力筋呈直线布置,预留孔洞采用扁形波纹管,其锚固端及张拉端设在两端暗梁内。
3、预应力砼施工质量控制
在预应力混凝土施工中,为有效地保证施工质量,应着重解决以下几项技术问题:①无粘结预应力柱锚固端与张拉端的设计及锚具的选用;②有粘结预应力悬挑板的锚固端与张拉端的构造设计及锚具的选用;③预应力张拉方案的确定;④应力、理论伸长值的设计要求。
3.1 预应力砼施工流程
3.1.1柱无粘结预应力筋
绑扎柱普通钢筋→放置预应力筋→锚固端安装固定→螺旋筋、网片筋配置→隐检→立柱模→浇筑混凝土→张拉→封锚
3.1.2板有粘结预应力筋
搭设满堂脚手支撑→支底模→绑扎板底普通钢筋→安装波纹管→穿预应力筋→垫板、排气管固定→螺旋筋、网片筋配置→绑扎板顶钢筋→立侧模→隐检→浇注混凝土→张拉→压浆→封锚。
3.2 预应力筋下料和固定端挤压锚制作
3.2.1预应力筋下料、编束
①、下料长度计算,下料长度计算既要考虑节约又要满足张拉要求,孔道实际长度+ 2×(千斤顶长度+工作锚厚度+工具锚厚度+预压器厚度+延长部分),延长部分是为防止夹片破坏及工具锚退不下时而预留,长度为150~500mm。工程预应力筋下料采用砂轮切割锯。
②、编束,下料后,用22号铁丝将每束钢绞线中每根独立分开绑扎,间距1000mm,并在两端编号,避免张拉时钢绞线缠扭一起,减少磨擦损失。
3.2.2固定端挤压锚制作
①、无粘结预应力筋
钢绞线端头用磨光机去毛刺→套入挤压弹簧→套入挤压钢套筒→开油泵挤压
②、有粘结预应力筋
钢绞线去毛刺→套入挤压弹簧→套入挤压钢套筒→开油泵挤压
3.3预应力筋的铺放
3.3.1无粘结预应力筋铺设
柱內无粘结筋在承台施工中就固定就位,同承台浇筑在一起。为了保证预应力筋位置准确,不至于因预应力筋自重而产生弯曲变形,从承台顶部开始将6根预应力筋编为一束,用绑丝将其绑扎牢固,并随柱筋钢筋绑扎,随时加焊定位钢筋。
3.3.2有粘结预应力筋铺设
①、脚手架与模板工程
采用满堂脚手架来支撑底模,搭设脚手架前先夯实回填土,并在每排脚手架立杆下铺设50mm 厚木板,以增大承载面积。脚手架及模板待预应力筋张拉完毕、压浆达到一定强度后方可拆除。
②、钢筋绑扎
按照设计要求,先在底模上弹线标出钢筋的间距及数量,按弹线绑扎底层钢筋完成后,再按设计坐标固定波纹管的马凳,在预应力筋穿束之前,将波纹管及固定端的锚垫板固定在马凳上及看台板的暗梁内,然后绑扎上层钢筋,上下层钢筋之间采用马凳或钢筋支撑焊接固定,以保证上下层钢筋之间的间距、位置准确。
③、预应力筋穿束、编束
待所有非预应力筋绑扎完毕,需焊接固定水、电预埋管线完成后,即进行穿束工作,这样可以避免穿束后再进行部分电焊操作,从而避免对预应力筋的损害。穿束完成后,进行张拉端和固定端的锚垫板的调整,调整后确认无误,进行隐蔽工程验收。
3.3.3压浆孔的留设
为保证张拉完成后孔道压浆的密实性,在预留孔道两端设灌浆兼出气孔,使孔道内的气体顺利排出,保证灌浆质量。
3.4混凝土浇注
悬挑板的厚度较大(300~500mm),坡度较陡,板面插筋多,双面支模浇筑混凝土难度大。因此采用支底模与侧模平面浇筑的施工方案,采用低坍落度混凝土,施工时采用自上而下、阶梯形浇筑的方式。为了保证混凝土的密实,浇筑时认真振捣,尤其是承压板,锚板周围的混凝土严禁漏振,不得有蜂窝或孔洞,振捣时不得踏压碰撞预应力筋、马凳及端部预埋件。看台板混凝土浇筑时,已临近冬季,但尚未达到冬季施工条件,为了防止气温的突变影响施工质量,施工中仍然考虑了预防措施,在混凝土中掺加了防冻剂及早强剂,并留置同条件养护的试块。
3.5预应力筋的张拉
根据设计要求,在砼强度达到设计强度的90%且龄期不少于7天,方可进行预应力筋的张拉。
3.5.1张拉前的准备
①、张拉脚手:在柱张拉端位置搭设操作平台,平台的高度低于预应力束500mm左右,悬挑板的平台利用后浇带的空间。
②、张拉端清理干净,并将预应力筋外露部分的 塑料皮切割掉,测量并记录初始值。
③、调整与承压板不垂直的预应力筋,可用垫片进行处理,以保证二者垂直。
④、计算出各束预应力理论的伸长值备用。
⑤、检查砼强度试验报告,保证张拉时砼强度及龄期满足设计要求。
3.5.2张拉程序及顺序 ①、张拉程序:0 →0.1σcon→0.2σcon→σcon(持荷2min锚固)
②、张拉顺序:先对称张拉柱无粘结预应力筋,再顺序张拉板有粘结预应力筋。
3.5.3张拉伸长值记录
采用应力、伸长值双控,以应力控制为主,伸长量校核,实际伸长值与理论伸长值应控制在6%以内,否则停下检查,分析原因并处理后方继续张拉。监理要掌握张拉资料的真实性,对张拉记录进行签字确认。
3.5.4张拉质量控制
为保证张拉质量,应从以下几个方面进行控制:
①锚垫板后砼应确保密实,无疏松、空鼓;
②张拉中随时检查张拉结果,理论值与实测值的误差超过允许范围时,应停止张拉,采取措施后方可张拉;
③张拉前,必须进行同条件砼试块强度试压,砼强度达到设计要求,方可进行张拉,锚下控制张拉力按照张拉前要进行张拉机具的校核和标定,检查千斤顶和油压表一一对应的标定报告。
④装锚夹具时,应将工作锚板紧贴锚垫板,夹片敲紧,使夹片平齐;
⑤张拉过程中应尽量减小读数误差;
⑥张拉过程中加荷和卸荷的速度适中,不能太快,应让预应力筋充分伸长,减小锚固回缩损失;
⑦张拉前严禁拆除板下支撑,待全部张拉后方可拆除。
3.6孔道压浆
为了确保预应力结构安全可靠,在张拉确认无误即可进行孔道灌浆。
3.6.1材料
水泥采用 P.042.5 普通硅酸盐水泥,外加剂为苏博特JM-Ⅲ型,掺量为水泥用量的8%。
3.6.2压浆
水泥浆搅拌约3min(不宜超过4min),让水泥浆搅拌充分、均匀,将水泥浆注入装配好的灌浆设备中进行灌浆。灌浆时应从预应力束下端注浆孔灌浆,操作应连续匀速,待另一端出气孔冒出浓浆并持荷后再封堵。灌浆时的环境温度应控制,温度太低时应停止灌浆。每班采用标准试模(70.7mm×70.7mm×70.7mm)制作3组水泥净浆试块。
3.7封锚
张拉完成后,用砂轮切割锯切去张拉后多余的预应力筋,切割时要注意对锚具的保护,如隔热、冷却等,预应力筋外露长度不小于30mm。有粘结预应力筋直接用C50混凝土封闭,无粘结筋先用保护套封好,再用混凝土封闭,封闭张拉槽时应用微膨胀混凝土。
4、结语
综上所述,预应力砼施工工艺复杂,影响因素众多。施工中必须对预應力砼各个工序的质量要点进行严格控制, 精心施工,确保预应力砼的施工质量符合要求。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011).人民交通出版社.2011
[2]《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T 14370-2007).中国建筑工业出版社.2007
关键词:预应力混凝土;波纹管;质量;控制
1、引言
预应力砼结构能有效利用高强钢材,减小结构构件的截面尺寸、自重,增大结构构件跨度,提高使用荷载下结构的抗裂性、刚度和耐久性。
2、工程概况
某体育馆工程屋盖采用曲线型桁架式网架结构,无粘结预应力框架柱共6根,在受拉区设 6¢s15.20(σcon=1860Mpa)低松驰无粘结钢绞线,预应力筋呈直线布置。锚固端设在基础承台内,张拉端位于柱顶上;有粘结预应力悬挑板,支点处板厚为500 mm,两端为300mm 的暗梁,板内设68束 ¢s15.20(σcon=1860Mpa)低松驰有粘结钢绞线,预应力筋直线布置,预留孔洞采用有粘结钢绞线,预应力筋呈直线布置,预留孔洞采用扁形波纹管,其锚固端及张拉端设在两端暗梁内。
3、预应力砼施工质量控制
在预应力混凝土施工中,为有效地保证施工质量,应着重解决以下几项技术问题:①无粘结预应力柱锚固端与张拉端的设计及锚具的选用;②有粘结预应力悬挑板的锚固端与张拉端的构造设计及锚具的选用;③预应力张拉方案的确定;④应力、理论伸长值的设计要求。
3.1 预应力砼施工流程
3.1.1柱无粘结预应力筋
绑扎柱普通钢筋→放置预应力筋→锚固端安装固定→螺旋筋、网片筋配置→隐检→立柱模→浇筑混凝土→张拉→封锚
3.1.2板有粘结预应力筋
搭设满堂脚手支撑→支底模→绑扎板底普通钢筋→安装波纹管→穿预应力筋→垫板、排气管固定→螺旋筋、网片筋配置→绑扎板顶钢筋→立侧模→隐检→浇注混凝土→张拉→压浆→封锚。
3.2 预应力筋下料和固定端挤压锚制作
3.2.1预应力筋下料、编束
①、下料长度计算,下料长度计算既要考虑节约又要满足张拉要求,孔道实际长度+ 2×(千斤顶长度+工作锚厚度+工具锚厚度+预压器厚度+延长部分),延长部分是为防止夹片破坏及工具锚退不下时而预留,长度为150~500mm。工程预应力筋下料采用砂轮切割锯。
②、编束,下料后,用22号铁丝将每束钢绞线中每根独立分开绑扎,间距1000mm,并在两端编号,避免张拉时钢绞线缠扭一起,减少磨擦损失。
3.2.2固定端挤压锚制作
①、无粘结预应力筋
钢绞线端头用磨光机去毛刺→套入挤压弹簧→套入挤压钢套筒→开油泵挤压
②、有粘结预应力筋
钢绞线去毛刺→套入挤压弹簧→套入挤压钢套筒→开油泵挤压
3.3预应力筋的铺放
3.3.1无粘结预应力筋铺设
柱內无粘结筋在承台施工中就固定就位,同承台浇筑在一起。为了保证预应力筋位置准确,不至于因预应力筋自重而产生弯曲变形,从承台顶部开始将6根预应力筋编为一束,用绑丝将其绑扎牢固,并随柱筋钢筋绑扎,随时加焊定位钢筋。
3.3.2有粘结预应力筋铺设
①、脚手架与模板工程
采用满堂脚手架来支撑底模,搭设脚手架前先夯实回填土,并在每排脚手架立杆下铺设50mm 厚木板,以增大承载面积。脚手架及模板待预应力筋张拉完毕、压浆达到一定强度后方可拆除。
②、钢筋绑扎
按照设计要求,先在底模上弹线标出钢筋的间距及数量,按弹线绑扎底层钢筋完成后,再按设计坐标固定波纹管的马凳,在预应力筋穿束之前,将波纹管及固定端的锚垫板固定在马凳上及看台板的暗梁内,然后绑扎上层钢筋,上下层钢筋之间采用马凳或钢筋支撑焊接固定,以保证上下层钢筋之间的间距、位置准确。
③、预应力筋穿束、编束
待所有非预应力筋绑扎完毕,需焊接固定水、电预埋管线完成后,即进行穿束工作,这样可以避免穿束后再进行部分电焊操作,从而避免对预应力筋的损害。穿束完成后,进行张拉端和固定端的锚垫板的调整,调整后确认无误,进行隐蔽工程验收。
3.3.3压浆孔的留设
为保证张拉完成后孔道压浆的密实性,在预留孔道两端设灌浆兼出气孔,使孔道内的气体顺利排出,保证灌浆质量。
3.4混凝土浇注
悬挑板的厚度较大(300~500mm),坡度较陡,板面插筋多,双面支模浇筑混凝土难度大。因此采用支底模与侧模平面浇筑的施工方案,采用低坍落度混凝土,施工时采用自上而下、阶梯形浇筑的方式。为了保证混凝土的密实,浇筑时认真振捣,尤其是承压板,锚板周围的混凝土严禁漏振,不得有蜂窝或孔洞,振捣时不得踏压碰撞预应力筋、马凳及端部预埋件。看台板混凝土浇筑时,已临近冬季,但尚未达到冬季施工条件,为了防止气温的突变影响施工质量,施工中仍然考虑了预防措施,在混凝土中掺加了防冻剂及早强剂,并留置同条件养护的试块。
3.5预应力筋的张拉
根据设计要求,在砼强度达到设计强度的90%且龄期不少于7天,方可进行预应力筋的张拉。
3.5.1张拉前的准备
①、张拉脚手:在柱张拉端位置搭设操作平台,平台的高度低于预应力束500mm左右,悬挑板的平台利用后浇带的空间。
②、张拉端清理干净,并将预应力筋外露部分的 塑料皮切割掉,测量并记录初始值。
③、调整与承压板不垂直的预应力筋,可用垫片进行处理,以保证二者垂直。
④、计算出各束预应力理论的伸长值备用。
⑤、检查砼强度试验报告,保证张拉时砼强度及龄期满足设计要求。
3.5.2张拉程序及顺序 ①、张拉程序:0 →0.1σcon→0.2σcon→σcon(持荷2min锚固)
②、张拉顺序:先对称张拉柱无粘结预应力筋,再顺序张拉板有粘结预应力筋。
3.5.3张拉伸长值记录
采用应力、伸长值双控,以应力控制为主,伸长量校核,实际伸长值与理论伸长值应控制在6%以内,否则停下检查,分析原因并处理后方继续张拉。监理要掌握张拉资料的真实性,对张拉记录进行签字确认。
3.5.4张拉质量控制
为保证张拉质量,应从以下几个方面进行控制:
①锚垫板后砼应确保密实,无疏松、空鼓;
②张拉中随时检查张拉结果,理论值与实测值的误差超过允许范围时,应停止张拉,采取措施后方可张拉;
③张拉前,必须进行同条件砼试块强度试压,砼强度达到设计要求,方可进行张拉,锚下控制张拉力按照张拉前要进行张拉机具的校核和标定,检查千斤顶和油压表一一对应的标定报告。
④装锚夹具时,应将工作锚板紧贴锚垫板,夹片敲紧,使夹片平齐;
⑤张拉过程中应尽量减小读数误差;
⑥张拉过程中加荷和卸荷的速度适中,不能太快,应让预应力筋充分伸长,减小锚固回缩损失;
⑦张拉前严禁拆除板下支撑,待全部张拉后方可拆除。
3.6孔道压浆
为了确保预应力结构安全可靠,在张拉确认无误即可进行孔道灌浆。
3.6.1材料
水泥采用 P.042.5 普通硅酸盐水泥,外加剂为苏博特JM-Ⅲ型,掺量为水泥用量的8%。
3.6.2压浆
水泥浆搅拌约3min(不宜超过4min),让水泥浆搅拌充分、均匀,将水泥浆注入装配好的灌浆设备中进行灌浆。灌浆时应从预应力束下端注浆孔灌浆,操作应连续匀速,待另一端出气孔冒出浓浆并持荷后再封堵。灌浆时的环境温度应控制,温度太低时应停止灌浆。每班采用标准试模(70.7mm×70.7mm×70.7mm)制作3组水泥净浆试块。
3.7封锚
张拉完成后,用砂轮切割锯切去张拉后多余的预应力筋,切割时要注意对锚具的保护,如隔热、冷却等,预应力筋外露长度不小于30mm。有粘结预应力筋直接用C50混凝土封闭,无粘结筋先用保护套封好,再用混凝土封闭,封闭张拉槽时应用微膨胀混凝土。
4、结语
综上所述,预应力砼施工工艺复杂,影响因素众多。施工中必须对预應力砼各个工序的质量要点进行严格控制, 精心施工,确保预应力砼的施工质量符合要求。
参考文献
[1]《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011).人民交通出版社.2011
[2]《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T 14370-2007).中国建筑工业出版社.2007