预应力施工技术方案

第十三章预应力施工技术方案13.1预应力深化设计(1)本方案根据业主招标图纸进行初步深化。(2)可以从初步设计开始配合设计院做预应力结构的设计，包括预应力梁的配筋、在字母轴方向施加预应力来主动抵抗超长结构温度应力等问题的解决，以及结合施工流水来合理安排预应力的分段搭接、分段张拉等问题，做到设计与施工的完美结合。(3)设计阶段：配合设计院做好设计工作；(4)施工阶段：施工前15天内完成深化设计工作，并得到业主和设计的认可。13.2预应力施工主要技术要点本工程总结构平面尺寸较大。根据本工程的结构平面布置及预应力结构设计的特点，在预应力施工中，主要存在以下技术问题。13.2.1预应力筋铺放施工流水分段本工程施工时总体作业面较大，给预应力专项施工带来难度。因此要求预应力专项施工单位能即时配合总包的总体施工布署和进度，根据总包的流水作业分段，调整配合方案，以达到最优化，保证总体施工进度。总体绑扎钢筋的流水分段，必须要考虑预应力筋的分段与搭接位置。预应力施工中预应力筋的铺设属主导工序，需要单独占用一定施工时间，但可通过施工段上预应力构件的流水作业组织统筹作业，避开梁和板上普通钢筋绑扎与预应力束铺设的时间，从而保证总体施工进度。其余工序可穿插进行，一般不占用主导工序的时间。每一施工段预应力梁的普通钢筋绑扎流水作业要求总包在钢筋绑扎时应依次进行。即应集中人工依次完成单根或数根梁的普通钢筋绑扎；每完成一批预应力梁普通钢筋绑扎即可进行预应力筋铺放作业，而同时总包可进行下一批梁的钢筋绑扎。故要求总包在梁普通钢筋绑扎时不可在整个施工段全面铺开进行，而应集中分块进行。同时一根梁的绑扎应沿跨度依次连续进行。总包单位在进行梁模板及排架设计时，应充分考虑到波纹管铺设、定位及预应力筋穿筋的困难，建议在大梁两侧搭设预应力作业平台，以便堆放材料和安全施工。13.2.2预应力筋搭接布置本工程建筑平面尺寸较大，预应力梁的预应力配筋数量较多，孔道数量也较多，预应力筋主要为曲线布置方式。由于本工程属超长混凝土结构，预应力筋为了满足截面有效预压应力的要求，必须在一定长度内进行分段处理。本工程的结构应主要考虑两点：①施工缝的分布位置及施工段的施工先后顺序。②建筑周边张拉条件的限制针对第一点，可选取集中式搭接法和交错搭接法。集中式搭接即将1至3跨预应力束集中于梁、柱端节点处搭接，如图14.7.2.2-1所示。这一搭接方法给施工带来方便，预应力束布置简单，且可跨施工缝单独搭接预应力束使得预应力施工完全不受施工缝的影响，因此这一搭接方案较适用于跨施工缝处预应力筋的处理。这一搭接方法相邻跨预应力筋不受施工缝影响，可一次100%张拉灌浆完成，但这一施工方法使得梁柱节点处预应力束搭接较密集，给预应力施工带来难度。交错搭接是将50%左右的预应力筋进行交替错开搭接，如下图14.7.2.2-2所示。采用这一搭接方案有如下特点：1．可使梁内建立比较均匀的预应力。由于预应力损失的作用，张拉端部预压应力较大，而二跨的跨中截面及固定端损失较大。交叉搭接后，可以使预应力损失较大的截面得到补充，预应力效应得以充分发挥；同时预应力筋搭接接头分散，避免张拉节点孔道较密集而给施工带来困难，预应力束的矢高也容易保证，从而保证了工程质量。2．按照此搭接方式，也可通过调整搭接布置位置使主体施工不受预应力工程影响。无论各施工段先后施工顺序如何，只要具备两跨以上的预应力梁，在混凝土强度达到张拉要求的强度以后，既可进行至少50%预应力筋的张拉，此时基本平衡了结构的自重及施工阶段的活载，张拉结束后可以拆除梁模板及支撑，从而达到缩短工期、提高模板及支撑的周转效率及降低造价的目的。图13.2.2-1集中式预应力筋搭接布置示意图图13.2.2-2交错式预应力筋搭接布置示意图由于跨后浇带预应力筋必须在后浇带封闭后方可进行张拉灌浆，所以应尽可能选择最少的跨数布置该预应力筋。针对第二点，应根据张拉条件考虑预应力筋的搭接布置。13.2.3先后施工段的施工方法为了做到预应力施工与土建施工同步，减少由于预应力施工而对工期的影响，预应力分段按施工缝或施工缝进行单元划分，施工缝区域的预应力筋单独或交错布置。这样可以满足土建施工在本单元混凝土强度达到设计要求后，预应力可以及时进行张拉，土建施工可以及时拆除模板，以便于排架模板材料的及时周转。施工中预应力筋的搭接铺放还应考虑各施工段的施工先后顺序，跨施工段预应力筋由于需先预埋一段波纹管在先施工的施工段内。若先埋入施工段内为固定端则必须先穿预应力筋，预应力筋甩出一段待相邻施工段施工时再搭接铺放。若施工段内预埋预应力筋为张拉端，则应先将波纹管进行预埋，然后可选用先穿束或后穿束的施工方法。先穿束的施工方法即在混凝土浇筑前穿设预应力筋；为防止管道堵塞要求在混凝土浇筑后初凝前来回抽动预应力筋；若发现局部有漏浆应不停来回抽动预应力筋保证局部漏浆不会凝固造成孔道堵塞，直至混凝土初凝。后穿束的施工方法即在混凝土浇筑前不穿预应力筋，为防治孔道堵塞可考虑在混凝土浇筑前在波纹管内穿入硬塑料管，以保证孔道畅通。先穿束的施工方法要预先甩出后做施工段的预应力筋，若预应力筋过长则对后续预应力施工不利，但对孔道堵塞防治容易保证；后穿束的施工方法施工简单但对孔道堵塞的防治要求较高。本工程施工时可结合使用这两种方法，若先穿束预应力筋甩出过长则可采用后穿束施工方法。先后施工段中波纹管的搭接处理采用如下图14.7.2.3-1所示的做法。图13.2.3先后施工段中波纹管的搭接处理综合以上预应力简介，预应力筋的铺放应综合考虑多方面进行，本施工方案应按照各分区的施工顺序依次进行预应力筋铺放搭接，采取相应的搭接方式；具体预应力束的搭接布置详深化设计图。13.2.4预应力筋定位预应力钢绞线在定矢高前，对于梁，先进行预应力梁箍筋绑扎，对于板，先进行预应力板底筋的绑扎，然后根据设计图纸进行矢高钢筋定位及固定。值得注意的是图纸的矢高尺寸为预应力梁或板下表面至预应力钢绞线中心的距离，因此，定位钢筋的固定应考虑到支架钢筋本身的尺寸，所有支架钢筋的规格为Φ10~Φ12，板钢绞线的定位钢筋间距为2000mm左右，梁钢绞线的定位钢筋间距为1000mm左右。为保证预应力筋的矢高，普通钢筋绑扎时位置必须准确到位。预应力筋矢高与普通钢筋相冲突时，应以服从预应力筋为原则。13.2.5复杂预应力节点做法本工程中预应力筋端部节点、搭接节点较多，构造复杂，必要时需现场放样，普通钢筋的布置应考虑到预应力锚具的安装空间。本工程中主要有以下几种典型的节点形式：一、板上无粘结预应力筋1．板上张拉节点：无粘结预应力筋板面张拉时采用变角张拉节点，做法如图13.2.5-1所示。图13.2.5-1板面单孔无粘结预应力筋变角张拉做法2．梁或墙外侧凹入式张拉节点。板内无粘结预应力筋在梁或墙外侧张拉，张拉端采用凹入式。如图13.2.5-2所示。图13.2.5-2预应力筋内置式张拉节点示意图3．预应力束固定端节点。无粘结预应力筋的固定端采用15-1挤压式锚具。图13.2.5-3无粘结预应力筋固定端示意图4．遇洞口预应力束处理：预应力钢筋遇到洞口如距离洞口边缘距离小于800mm则钢绞线绕过洞口，如大于800mm在洞口边缘锚固。图13.2.5-4无粘结预应力束绕洞口示意图二、梁内有粘结预应力筋根据设计图纸及施工实际情况，梁内预应力筋的张拉端的做法主要有如下形式：a）墙、梁、柱边凸出式张拉端；b）楼板局部加厚凹入式张拉端；锚具则为圆形锚具样式，如表1.5所示。表1.5圆形锚具样式锚具类型锚具样式圆形夹片锚（群锚）圆形挤压锚（群锚）各种张拉端节点详图如下：1．凸出式张拉节点构造详图根据深化设计图纸，其做法如下：2．张拉端处板局部加厚构造详图配套采用的变角张拉工艺，其张拉示意图如下：为了正确指导施工，现根据设计图纸配筋，选取几种典型的节点绘制三维图如下所示。张拉端做法三维样式张拉端处板局部加厚凸出式张拉节点13.2.6复杂节点张拉施工做法1．本工程多数梁预应力筋在中间节点张拉时，预应力搭接节点处两侧预应力孔道均由柱侧绕出，此处梁面纵筋与柱纵筋相交较密集，施工时应注意柱纵筋的绑扎位置。柱纵筋绑扎时应预先留出波纹管的穿设位置，对于波纹管柱纵筋应预留出足够的净间距。如图14.7.2.6-1所示。图14.7.2.6-1预应力梁柱节点柱纵筋避让2．变角张拉工艺考虑到本工程预应力束的搭接布置，采用在板上张拉的方式，因此张拉需采用由我院研制的预应力筋张拉工艺——变角张拉技术。变角张拉是指用变角块将张拉端的预应力筋按规定的方向和转角弯起，使张拉千斤顶的轴线和锚垫板法线呈一定角度并对预应力筋实施张拉的工艺。变角张拉技术解决了诸多张拉空间受限制时的张拉锚固问题。该技术由中国建筑科学研究院研制，已被批准为国家专利。如图14.7.2.6-2所示。图14.7.2.6-2多孔及单孔变角器变角张拉装置是由顶压器、变角块、千斤顶等组成。每一变角块有一定的变角量，通过叠加不同数量的变角块，可满足5o～60o的变角要求。变角块与顶压器和千斤顶的连接，都要一个过渡块。安装变角块时应注意块与块之间的槽口搭接，一定要保证变角轴线向结构外侧弯曲。本工程中无粘结、有粘结预应力筋的变角张拉示意图如下图所示。由于采用变角张拉技术可以缩短张拉孔槽的宽度和长度，减少张拉空间，因此该技术在预应力工程上得到了越来越广泛的运用。13.2.7预应力张拉顺序及方法确定合理的预应力施加过程及施加顺序，是本工程预应力施工的关键所在。本工程中的张拉方案基本原则如下：1．预应力张拉顺序：对于同一施工单元，先张拉板，后张拉梁。2．预应力筋张拉时，混凝土强度须达到设计要求。3．张拉次序：先张拉非跨后浇带的预应力筋，待后浇带补浇且达到规定的强度后，再张拉穿越后浇带的预应力筋。13.2.8预应力施工工序13.2.8.1有粘结预应力施工有粘结预应力施工流程可分为四个工序，即铺放工序、张拉工序、灌浆工序、封锚工序。铺放工序包括锚垫板安装、支架安装、波纹管放置、预应力筋穿束、孔道整体固定。张拉工序包括张拉端清理、锚具安装、张拉辅助工具安装、千斤顶安装、工具锚安装、张拉操作。灌浆工序包括多余钢绞线切割、张拉端封锚、泌水孔检查及封闭、安装灌浆阀门、灌浆管道安装、灌浆材料制作、真空施工、灌浆机操作、出浆观察、孔道封闭等。封锚工序包括多余钢绞线切割、张拉端防腐处理、孔道封闭等。13.2.8.2无粘结预应力施工无粘结预应力施工流程可分为三个工序，即铺放工序、张拉工序、封锚工序。铺放工序包括锚垫板安装、支架安装、预应力筋铺放、预应力束整体固定。张拉工序包括张拉端清理、锚具安装、张拉辅助工具安装、千斤顶安装、工具锚安装、张拉操作。封锚工序包括多余钢绞线切割、张拉端防腐处理、孔道封闭等。13.3预应力施工工艺和技术措施13.3.1后张有粘结预应力施工工艺本工程预应力梁中采用后张有粘结技术，根据本工程的结构设计特点，确定该部分有粘结预应力的施工工艺。*支撑排架搭设钢绞线加工、断料、编号*梁、板底模铺设支架马凳钢筋加工制作固定端P型锚制作*普通钢筋绑扎材料分类、送至现场*绑扎梁主筋、箍筋、腰筋等普通钢筋铺放预应力筋焊接普通支架钢筋预应力筋绑扎固定安装锚垫板、螺旋筋*绑扎板钢筋其它普通钢筋预应力筋矢高、数量检查隐蔽工程验收*张拉端部模板封闭*浇捣混凝土*混凝土试块试压安装预应力锚具*混凝土养护张拉端部拆模、清理预应力筋张拉拆除底模外露多余预应力筋切割*张拉端部混凝土封闭预应力孔道灌浆13.3.2后张有粘结预应力施工操作要点13.3.2.1下料下料是整个工艺的前奏，也是原材料控制的关键。下料前,应核对预应力筋的规格、品种是否符合设计图纸要求。同时,预应力筋应通过进场复检合格,展开后应平顺,不得有弯折,表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等。下料时,下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、弹性回缩值、张拉设备、施工方法等因素。预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。预应力筋运至现场后要分区分类堆放，露天堆放时，需覆盖防雨布，下面应加垫木块等物体，根据现场情况尽量不与地面接触。