某廠房預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

摘要：框架結(jié)構(gòu)以其整體性好、抗震能力強及堅固耐用而適用于各類工程中，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也更加廣泛。本文筆者結(jié)合工程實例，分析了多層預(yù)應(yīng)力框架施工的難點，并對以下存在問題采取的對策，以及對施工質(zhì)量及效果進(jìn)行了評價。

關(guān)鍵詞：多層預(yù)應(yīng)力；框架廠房；施工難點；對策

1工程概況

該廠房于黃埔開發(fā)區(qū)友誼路，為3層預(yù)應(yīng)力框架廠房，長210.7m，寬40.0m（局部57.5m），層高7.8m，總建筑高度24.7m（局部高27.3m），總建筑面積27326.93m2，最大跨度19.0m，其每層橫向框架主梁設(shè)計為后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力體系。

2施工難點分析

1）預(yù)應(yīng)力工程和主體框架工程的各工序施工穿插進(jìn)行，多層連續(xù)施工，各施工段之間需形成流水，同時考慮各項材料的周轉(zhuǎn)，確定各段之間的施工順序。

2）預(yù)應(yīng)力孔道安裝缺陷是影響預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量的常見問題，引發(fā)成孔缺陷的因素多樣，需具體分析制定有效措施，防止問題發(fā)生。

3）單端張拉具有效率高、省時省工的優(yōu)勢，但對于預(yù)應(yīng)力混凝土曲線孔道而言，孔道摩阻損失是影響單端張拉的重要因素，采用兩端張拉對減小磨阻損失有明顯作用。

4）灌漿質(zhì)量是預(yù)應(yīng)力工程整體質(zhì)量的重要組成部分，若造成灌漿缺陷，會給預(yù)應(yīng)力工程埋下質(zhì)量和安全隱患。

5）多層施工時，在下層框架預(yù)應(yīng)力張拉之前，上層框架已施工，大量荷載施加在下層框架上，下層框架承重架體設(shè)計時應(yīng)予以考慮。

3施工對策

3.1工序分析與對策

工程中3連跨57.5 m長預(yù)應(yīng)力梁l8道，共計64束預(yù)應(yīng)力筋；2連跨38.5 m長預(yù)應(yīng)力梁78道，共計236束預(yù)應(yīng)力筋，每層施工面積9 108.98 m，鋼管、模板等周轉(zhuǎn)材料用量巨大。需合理劃分施工區(qū)、段和施工順序，使預(yù)應(yīng)力施工和框架施工相互穿插、不間斷、縮短工期，使各項周轉(zhuǎn)材料投入最低、周轉(zhuǎn)次數(shù)最多、倒運距離最短。

廠房共3層，每層等分為A、B、C施工區(qū)且各施工區(qū)分為2個流水施工段。綜合考慮各段施工周期、周轉(zhuǎn)材料投入、倒運等因素，確定施工順序見圖1。

周轉(zhuǎn)材料分3批在①、②、③施工時投入，各批均能周轉(zhuǎn)3次，周轉(zhuǎn)傳遞路線①→④→⑦、②→⑤→⑧、③→⑥→⑨，保證施工不問斷、投入低、倒運距離短。

3.2預(yù)應(yīng)力成孔

3.2.1原材質(zhì)量

采用Φ80 mm圓形金屬波紋管作為預(yù)應(yīng)力筋束穿設(shè)孔道。預(yù)應(yīng)力工程用金屬波紋管是由金屬帶通過機(jī)械旋壓咬合而成。選用該類金屬波紋管時，需對其抗?jié)B漏性能、徑向剛度性能、外觀及尺寸進(jìn)行檢查，避免由此引起的成孔缺陷。

3.2.2鋼筋擠壓破壞

柱主筋間凈距為81mm，預(yù)應(yīng)力梁主筋間凈距為35mm，梁柱接頭處鋼筋相互交錯后，梁柱鋼筋相互擠壓，使柱鋼筋間凈距不符合波紋管安裝要求。采用木質(zhì)卡具，其取材、安裝簡單，能反復(fù)使用且能較好控制柱筋凈距，安裝于波紋管穿設(shè)點，扎絲綁扎于柱主筋間，支設(shè)高度高于混凝土澆筑面100 mm，澆筑完24 h即可拆除，見圖2。

3.2.3曲線位置

預(yù)應(yīng)力梁底模鋪設(shè)后，先安裝梁一側(cè)側(cè)模并根據(jù)設(shè)計圖紙將預(yù)應(yīng)力筋束曲線位置用油漆標(biāo)記在該側(cè)模內(nèi)面，用于校核波紋管安裝曲線矢高和控制側(cè)模對拉螺桿穿設(shè)孔位置，避免曲線不正和波紋管被動機(jī)械破壞，要求預(yù)應(yīng)力管道與設(shè)計曲線吻合并流暢，不得有突變和彎折，同時保證波紋管連接、壓漿板及泌水管安裝質(zhì)量。

3.3張拉方式

3.3.1張拉方法的選擇

JTG/TF 50-2011《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求根據(jù)錨固損失的影響長度1f，即反摩擦影響長度來確定張拉方式。1f可根據(jù)式（1）計算：

式中：△σd為單位長度由管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失；σ1為預(yù)應(yīng)力鋼筋扣除沿途摩擦損失后錨固應(yīng)力；σ0為張拉端錨下控制應(yīng)力（對后張法構(gòu)件為梁體內(nèi)錨下應(yīng)力）；1為張拉端至錨固端的距離。

根據(jù)式（1）和式（2）計算出1f，的不同情況來確定張拉方式。

1）當(dāng)1f，≥1/2時，可以采用一端張拉。此情況說明張拉端錨固后的應(yīng)力小于固定端的應(yīng)力，跨中受到了預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮等的影響而有所減小。

2）當(dāng)1f，<1/2時，一般采用兩端張拉。此情況說明張拉端錨固后的應(yīng)力大于固定端的應(yīng)力。對于兩端需要預(yù)應(yīng)力值較小的簡支構(gòu)件或因結(jié)構(gòu)的特殊情況必須采用一端張拉而固定端應(yīng)力仍能滿足設(shè)計要求時，也可采用一段張拉的方式。本工程預(yù)應(yīng)力張拉施工采用兩端張拉。

3.3.2兩端張拉工藝

預(yù)應(yīng)力筋采用Φs15.24mm高強低松弛鋼絞線，其抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa，張拉控制應(yīng)力為0.75fpk，施工時超張拉3%。預(yù)應(yīng)力張拉

端采用YM系列夾片群錨體系，要求混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的80%后方可進(jìn)行張拉。

每束預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)、B兩端同時張拉，施加的張拉應(yīng)力必須保持一致，張拉時采用伸長量和張拉應(yīng)力雙控，以張拉應(yīng)力為主，伸長量控制作校核。設(shè)計張拉加荷程序：0→0.2σcon →0.5σcon →1.03σcon→持荷2 min→錨固。

在0.2σcon即初應(yīng)力時，分別測量、B兩端的初始伸長值并記錄，表示為△L0A、△L0B；在0.5 時，分別測量A、B兩端的中問伸長值并記錄；在1.03σcon即最大張拉應(yīng)力時，分別測量A、B兩端的最終伸長值并記錄，表示為△LA、△L1Bo。。實際伸長值計算如下：

式中：△L2A、△L2B分別為在初應(yīng)力時，A、B兩端的推算伸長值可根據(jù)彈性范圍內(nèi)張拉力與伸長值成正比的關(guān)系推算確定。伸長量誤差應(yīng)控制在±6%范圍內(nèi)。

3.4灌漿質(zhì)量

3.4.1灌漿料性能要求

灌漿料性能與原材料選用和配比有關(guān)。灌漿料水泥采用42.5級的低堿普通硅酸鹽水泥配制，摻加的高效減水劑、膨脹劑等外加劑應(yīng)與水泥有較好的相容性且不含腐蝕成分，施工前必須對進(jìn)場的灌漿用水泥和外加劑委托試驗室進(jìn)行復(fù)檢且應(yīng)在工地試驗室（或委托第三方試驗室）對灌漿材料加水進(jìn)行試配，各種材料的稱量（均以質(zhì)量計）應(yīng)精確到±1%。

試驗室最優(yōu)配比在現(xiàn)場施工時不一定適用，必須進(jìn)行試驗室與實際配比對比、試配試驗并對首次攪拌出的灌漿料進(jìn)行漿體流動度和泌水率檢測。為防止灌漿料中混入石渣、水泥塊團(tuán)，在入壓漿泵前須先過篩，篩孔≤10mm，成漿后，必須經(jīng)過濾網(wǎng)過濾，濾網(wǎng)網(wǎng)格尺寸≤3mm。灌漿料成漿需在20 min內(nèi)用完且在使用過程中需不斷攪拌，防止灌漿前漿體沉淀離析。

3.4.2孔道灌漿

孔道灌漿應(yīng)在預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后48 h內(nèi)進(jìn)行，否則應(yīng)采取避免預(yù)應(yīng)力筋銹蝕的措施。灌漿前，需將澆筑時臨時封堵的灌漿孔、排氣孔、泌水孔清空，保證排氣順暢并采用壓力水將孔道內(nèi)沖洗干凈，以出清水為準(zhǔn)并使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的積水吹出。

為保證同一孔道灌漿一次完成不中斷，需在施工前對壓漿機(jī)械進(jìn)行檢查及清洗，壓力表進(jìn)行標(biāo)定，避免施工過程故障和讀數(shù)誤差出現(xiàn)。曲線孔道灌漿壓力控制在0.5～0.7 MPa，超長孔道最大壓力應(yīng)≤1.0 MPa，保證漿體在孔道內(nèi)有較快的流動速度，使空氣更容易排出。灌漿應(yīng)勻速進(jìn)行，以孔道另一端充盈度飽滿且排出與規(guī)定流動度相同的漿液為準(zhǔn)并持壓3～5 min，壓力術(shù)0.5 MPa。

3.5架體設(shè)計

3.5.1架體選型

預(yù)應(yīng)力框架工程一般都伴隨高支模施工。首層施工高度8.9 m，其他層7.8m，梁板支撐架搭設(shè)量較大，架體自重大，下層框架預(yù)應(yīng)力張拉之前，上層框架已施工，大量上部荷載疊加在下層擬張拉預(yù)應(yīng)力梁上，而這些荷載向下傳遞的關(guān)鍵就在支撐架的承載力和穩(wěn)定性上，因此架體選型和設(shè)計尤為重要。工程支撐架體選用碗扣架，外防護(hù)架體選用落地式雙排普通鋼管腳手架，千斤頂施工時懸掛用支撐架選用普通鋼管制作成可活動式支架。

3.5.2架體設(shè)計

首層架體情況最為不利，設(shè)計時應(yīng)選首層作為分析和計算對象，其他層搭設(shè)時參照執(zhí)行。架體承載力驗算時，施工荷載、結(jié)構(gòu)自重等荷載取值宜根據(jù)工程實際情況適當(dāng)調(diào)整加大。首層必須對架體地基承載力進(jìn)行驗算，梁板支撐架設(shè)計時，還應(yīng)根據(jù)施工荷載作用下混凝土梁的彈性變形、支撐架立桿和橫桿的變形、預(yù)估沉降值等設(shè)置施工預(yù)留起拱度，梁的起拱高度宜為全跨長度的1/1000。

張拉施工需在操作平臺上進(jìn)行，張拉操作平臺另行搭設(shè)費時費工，支撐架體和外防護(hù)架設(shè)計時，應(yīng)同時考慮張拉操作平臺和平臺間張拉設(shè)備運輸通道的設(shè)置，進(jìn)行局部改良，以達(dá)到滿足張拉施工使用需要。預(yù)應(yīng)力張拉端位于框架梁兩端，張拉操作平臺可利用現(xiàn)場外防護(hù)架，對于端部有懸挑構(gòu)件的情況，也可采用梁板支撐架，本工程就屬后者。平臺操作面距張拉部位下方500～800 mm為宜，平臺長寬在l～1.5 m，最低能承受求300 kg/m2的施工荷載，臨邊設(shè)置1.2 m高防護(hù)欄桿，梁端周圍300 mm范圍內(nèi)無障礙物。

利用外防護(hù)架作為平臺問張拉設(shè)備運輸通道，施工時應(yīng)注意與張拉操作平臺等高且必須使操作平臺和運輸通道（外架作業(yè)層）間連接可靠互通，支撐架改造的操作平臺與運輸通道連接嚴(yán)禁采用鋼管直接拉結(jié)，應(yīng)采用槽鋼、跳板等橋接。

3.5.3架體監(jiān)測

對架體沉降、松動等采取有效監(jiān)測預(yù)警措施，及時整改，防止擴(kuò)大和進(jìn)一步發(fā)展。若張拉后梁中部受應(yīng)力上撓與底模和下部架體發(fā)生分離，需及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整頂托進(jìn)行頂緊。

4其他控制要點

1）梁鋼筋骨架綁扎后、波紋管支托固定前，需首先保證預(yù)應(yīng)力梁鋼筋骨架與梁底模之問的保護(hù)層厚度，防止由此引起的波紋管曲線矢高變化，同時須保證波紋管設(shè)計水平位置偏差≯±15㈣且波紋管混凝土保護(hù)層≯50 mm。

2）波紋管連接接頭、壓漿板及泌水管安裝時，必須采用密封膠帶密封、粘牢，不得留有縫隙且固定牢固，嚴(yán)禁強拽拉扯，避免造成返工。波紋管預(yù)埋部位有焊接作業(yè)時，需采取遮蓋等防護(hù)措施，防止波紋管燒傷，同時嚴(yán)禁對該部位進(jìn)行撬動、敲砸，造成波紋管脫落或位

移等。

3）預(yù)應(yīng)力筋束穿設(shè)在混凝土澆筑之前進(jìn)行。澆筑完后48 h宜對已穿筋束進(jìn)行拉動，判斷孔道是否受漏漿等影響產(chǎn)生固結(jié)堵塞，若堵塞需及時采取抽出筋束等處理措施。

4）泵送混凝土應(yīng)采取減少混凝土收縮的措施，避免預(yù)應(yīng)力梁張拉前出現(xiàn)收縮裂縫，澆筑完側(cè)模拆除后張拉進(jìn)行前，需對梁身進(jìn)行檢查。澆筑預(yù)應(yīng)力梁時振搗棒不得直接擠碰錨具預(yù)埋件，以防損壞錨具預(yù)埋件連接部位。

5）預(yù)應(yīng)力筋在張拉控制應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定后方可錨固，多余預(yù)應(yīng)力筋切除時不得損傷錨具。錨固后及時灌漿，曲線孔道的壓漿必須從孔道最低點的壓漿孔壓入，出漿孔必須開在孔道的最高點，避免空氣殘留無法排出。

6）灌漿料成漿不得額外加水，增加其流動度。宜采用帶有閘閥的灌漿連接管，在停止灌漿前，關(guān)上閘閥，20 min后再拆除連接管避免壓力下降及漿液流失。壓漿完成后及時按設(shè)計要求進(jìn)行封錨。

5效果評價

多層預(yù)應(yīng)力框架計劃施工245d，優(yōu)化多層施工工序后，實際施工205 d，節(jié)約了工期。針對預(yù)應(yīng)力成孔、張拉、灌漿、架體等難點制定的對策實施效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃良遠(yuǎn).85m超靜定單端預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)探討[J].山西建筑，2007，33（8）：161-163.

作者簡介：

謝舜瑞，男，身份證號碼：441423197410033018，從事建筑工程施工技術(shù)工作。