酒店工程大跨度作业方法运用

 １工程概况

某酒店工程位于福建省晋江市世纪大道和规划中的十三号路的交叉口，按照国内饭店五星级标准进行设计和建设。总建筑面积６５１９９ｍ２，地下一层，地上１６层，建筑总高度６４．８ｍ。裙楼顶层为可容纳约６００人就餐的大宴会厅，为达到良好的就餐和宴会效果，该区域未设计结构柱，该屋面混凝土４根主梁采用后张法有粘结预应力结构，主跨度为３０．８ｍ，截面尺寸为７５０ｍｍ×（２０００～２４３０）ｍｍ，混凝土强度等级Ｃ３５。预应力梁ＷＹＫＬ１配束为５－９Φｓ１５．２、ＷＹＫＬ２配束为４－９Φｓ１５．２，见图１、图２所示。

２预应力混凝土梁施工技术

２．１预应力施工采用的材料和设备

（１）预应力钢筋。预应力混凝土结构必须采高强度且有一定塑性性能的钢材［１］。本工程的预应力采用Φｓ１５．２高强钢低松弛钢绞线束，抗拉强度标准值ｆｐｔｋ＝１８６０ＭＰａ，材质表面不得有裂纹和油污，也不允许有影响使用的拉痕、机械损伤［２］。

（２）波纹管及灌浆材料。预应力梁９孔采用Φ７５金属波纹管，接头管采用相应大一号规格的波纹管，灌浆用水泥采用普通硅酸盐４２．５级水泥。

（３）锚具。本工程为有粘结且全部为一端张拉，张拉端采用９孔夹片式群锚，固定端采用挤压锚。锚具进场时，项目部分别针对外观检查、硬度检验、静载锚固性能试验［３］三项规定对产品质量证明书等进行了检验。

（４）张拉设备。张拉千斤顶根据锚具型号选用ＹＤＣ２５００后卡千斤顶，配套油泵为ＺＢ４－５００型电动压泵。项目部在张拉前对机具、设备和油表进行校核和标定，张拉设备应配套校验，张拉设备应在校验规定的有效期内使用。

２．２预应力混凝土梁施工工艺

预应力钢筋下料－平整场地－搭满堂钢管脚手架－铺大梁底模板、起拱和找正底标高－绑扎梁非预应力钢筋－定预应力筋曲线坐标位置、焊定位钢筋－波纹管穿入梁内并固定－留排气孔支侧模－绑扎楼板非预应力钢筋（底层筋）－穿预应力筋－安装预应力筋张拉端－安装水电专业管等－绑扎楼板非预应力钢筋（二层筋）－浇注混凝土并养护－张拉各榀梁预应力筋－灌浆－切割－封锚。

２．３预应力混凝土梁板支撑体系

（１）模板及支撑体系选择：该工程裙楼屋面超限指标包括梁线荷载＞２０ｋＮ／ｍ、支模高度＞８ｍ、跨度＞１８ｍ，属超重、超高、超大跨度模板支撑体系。经组织专家论证，最终梁板模板采用１８ｍｍ厚优质胶合板；小楞木采用５０ｍｍ×１００ｍｍ松木；主楞采用１００ｍｍ×１００ｍｍ松木或双根Ф４８×３．５ｍｍ焊接钢管；梁侧模对拉螺栓采用Ｍ１４普通螺杆。支撑体系采用Ф４８×３．５ｍｍ钢管和扣件连接，立杆顶部采用可调Ｕ型顶托受力，底座采用１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×８ｍｍ钢板和钢管套管焊接组成（图３）。

（２）支承楼板加固：该工程二层楼板作为高大模板支承楼面，其承载力不能满足要求，需由一、二层楼板共同承担，因此浇灌屋面梁板时，二层板的模板不得拆除，还需在一、二层板对应预应力梁的位置进行加撑。加撑立杆横向每排三根，横距４００，沿梁纵向间距１０００，立杆顶用可调顶托与梁板撑紧。立杆纵横设水平拉杆，步距小于１８００。在框架柱位置，横杆每步均与柱拉结。横向每隔四排设一道剪刀撑，纵向设一道剪刀撑。

２．４有粘结预应力筋的穿管

有粘结预应力的施工特点是需套波纹管及灌浆。为了使套管不被锈蚀并减少张拉时的摩擦阻力［４－６］，波纹管进行了镀锌处理。先将下好的钢铰线按长度及波纹管内束书分组编束，然后将金属波纹管套入每组预应力束中，波纹管接头处采用接头管连接，接头管约３０ｃｍ长，在接头管两端用铁丝将它与波纹管扎紧，缠上塑料胶带以防漏浆。波纹管安装时要求位置准确，采用Ｕ型钢筋卡与支撑筋固定牢固，避免在浇筑混凝土过程中产生移位，从而保证预力筋位置准确。端头锚垫板与波纹管孔道中心保持垂直。将穿好管的预应力束在预应力梁中与普通钢筋同时绑扎，在预应力束布束直至浇捣混凝土前要不时检查金属波纹管是否有破损，如果发现有破损应及时用塑料胶带扎紧，以防漏浆。

２．５预应力筋的装配及安装

（１）预应力筋的下料：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，钢材品种和施工方法等因素。预应力筋运至现场后要分区分类堆放，露天堆放时，需要盖防雨布，下面应加垫木，尽量不得与地面接触，防止锈蚀、弯曲，在堆放期间严禁碰撞踩压。

（２）波纹管安装：波纹管安装以底模为基准，按预应力包络曲线坐标定出相应位置，将其固定在定位钢筋上。在穿钢丝束以前，波纹管所有管道端部均密封并加以保护。波纹管的连接，采用大一号同型波纹管作接头管，连接后用密封胶带封口。由于该工程预应力梁的断面大（７５０ｍｍ×（２０００～２４３０）ｍｍ，钢筋笼自重大，施工中留了一侧梁模，待钢筋笼绑扎完毕，预应力定位、布管、穿束完毕，再封该侧梁模。钢筋笼是在板面上绑扎，待预应力定位、布管、穿束完毕后钢筋笼才能放下，尽量使用手拉葫芦，从而避免了下放过程中破坏预应力波纹管。

（３）预应力筋的铺设、定位。在绑扎普通钢筋笼时，将预应力束与普通钢筋的主筋同时放入绑扎，为了保证预应力束的设计曲线形状，应根据曲线计算高度，沿梁的方向每隔１～１．５ｍ，根据控制点位置，制作相应高度的马凳箍焊在主筋上。在跨中的位置可不设马凳，但预应力束的反弯点处必须设马凳，在马凳处把预应力束与马凳钢筋牢牢扎紧。预应力束的曲线要流畅，水平不偏摆，钢筋笼放入梁模板后要及时调整预应力束以保证曲线形状，各工种预埋件预埋时要避免移动预应力束的垂直位置。

２．６预应力梁的端部张拉端节点安装

（１）固定端的节点安装。固定端的铁板、挤压套筒不能外露，在保证矢高的情况下，铁板尽量分散，不互相挤压、打铰，然后按设计要求焊接网片钢筋或用螺旋筋焊在铁板上代替网片筋，电焊中应注意不能让电焊碰到裸露的高强预应力束。

（２）有粘结张拉端部节点安装。张拉端部采用群锚（图４）体系并用内凹式处理方法。在锚垫板安装完成后，对垫板工作长度内的外露钢绞线进行保护，同时对预应力孔道和垫板上的灌浆孔进行封闭，防止其他物质对其损害。本工程的具体方法是在外露钢绞线外采用防水塑料布材料进行包裹。

２．７有粘结预应力灌浆管的埋设

有粘结预应力筋的灌浆需预先埋设灌浆管，在预应力筋铺设完毕后可进行灌浆管的埋设（图５）。预应力梁应在预应力束形的高点处留设灌浆孔。将灌浆管的压板与金属波纹管牢牢扎在一起再用胶带缠紧，灌浆管长度应高出混凝土表面２０～３０ｍｍ，然后将灌浆管口弯折扎死，以防漏浆。为防止在浇捣混凝土过程中因碰撞而引起灌浆管断裂，可在灌浆管内插入钢筋，然后再将灌浆管与梁的钢筋扎紧。在固定端部可用一长灌浆管，将一端插入波纹管端部，一端引出混凝土表面，再用水泥封堵波纹管端部的空隙，以防漏浆、堵管，同时注意不可将管引出端留在柱模或墙模内。

２．８混凝土的浇筑

本工程主跨度为３０．８ｍ的大梁截面尺寸为７５０ｍｍ×（２０００～２４３０）ｍｍ，其结构配筋十分密集，对混凝土的要求除了流动性大以外，还要求初凝时间尽量延长，从而须严格控制混凝土的塌落度。该工程相关技术要点包括：①需优化混凝土配合比、减少水泥用量、加强振捣养护，保证混凝土养护时间，来减少收缩徐变引起的预应力损失。②混凝土具体浇筑过程中，大梁混凝土采用分层连续浇筑，浇筑每层厚度为４００ｍｍ左右，不留施工缝，同时确保模板支架施工过程中均衡受载。③浇筑过程中，需注意对波纹管等埋件的保护，严防发生位移和漏浆等事故。

２．９预应力筋的张拉

２．９．１张拉前准备工作混凝土强度等级为Ｃ３５，根据设计要求，达到Ｃ３０后方可进行张拉。张拉前应提供结构构件混凝土的强度报告，当混凝土强度满足后，才可以施加预应力。张拉控制应力为σｃｏｎ＝０．７×１８６０＝１３０２Ｎ／ｍｍ２，超张拉３％。单根钢绞线张拉力为１３０２×１４０×１．０３／１０００＝１８７．７５ｋＮ。有粘结预应力束采用ＹＤＣ２５００（２５００ｋＮ）的千斤顶进行张拉，每次９束同时张拉，油泵为ＺＢ４－５００型。

２．９．２张拉顺序一端张拉过程即分级张拉一次锚固。该工程预应力筋张拉用液压千斤顶的张拉行程一般为１５～２０ｃｍ，对较长的预应力筋，其张拉伸长值会超过千斤顶一次行程，必须分级张拉，分级锚固。张拉施工顺序为：０→０．１σｃｏｎ→１．０３σｃｏｎ锚固，同时可以分级加载、分级测量伸长值。

２．９．３张拉施工的质量管理张拉施工工艺为：锚具安装→限位板安装→千斤顶安装→工具锚安装→千斤顶进油张拉→伸长值校验→卸荷锚固→记录。预应力张拉施工中采用双控的方法进行质量控制，以张拉力控制为主，测量张拉伸长值做校核。预应力张拉时应采用变角器、附加锚环等设施调整千斤顶的位置，务必保证孔道、锚具、千斤顶三对中，以免增加孔道损失。如前所述，安装时保证了垫板与孔道轴线的垂直，只要保证张拉时锚环紧贴垫板，没有倾斜，即可保证其三对中。

２．９．４张拉伸长值的计算方法（１）理论伸长值：该工程在实际操作时预应力束张拉伸长值△Ｌ采用简化计算，即△Ｌ＝ＮｐＬ／（ＡｐＥｓ）（１）其中，Ｎｐ为预应力筋平均张拉力；Ａｐ为预应力束截面面积；Ｅｓ为预应力束弹性模量（取１．９５Ｅ＋５）；Ｌ为预应力束实际长度。多曲线段组成的曲线束应分段计算，然后叠加，这样计算的结果才趋于准确（具体计算从略）。（２）伸长值的实测和校核：由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，而且张拉端各个零件之间有一定的间隙，需要一定的张拉力，才能使之靠紧。预应力筋张拉伸长值的测量，是在建立初应力之后进行。实际伸长值△Ｌ为△Ｌ＝△Ｌ１＋△Ｌ２－△Ｌｃ（２）其中，△Ｌ１为从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；△Ｌ２为初应力以下的推算伸长值；△Ｌｃ为混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。张拉时，通过张拉伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩擦损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常。张拉时要求实测伸长值与理论计算值的偏差在±６％［７］范围之内，超出时立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后才能继续张拉。张拉完毕后，校对张拉记录对有疑问的预应力筋要进行必要的补拉，完成上述工作后才可拆除底模及支撑。（３）预应力张拉施工中的安全控制。该工程在预应力张拉施工中，潜在的危险源包括：①预应力钢绞线断丝、滑丝。②预应力张拉端或固定端混凝土振捣不密实，存在空鼓导致张拉时局部承压无法满足产生破坏。③锚具组件破坏。④张拉设备故障等。项目部针对锚具组件破坏和张拉设备故障这些危险源，在张拉前重视检查、测试，确保锚具进场抽检合格才使用。张拉施工中最危险也是最常见的危险源是钢绞线断丝、滑丝及锚下空鼓导致局部承压不能满足，无法事前进行判断。该工程在张拉前采取了严格的保护措施，避免危险源发生、伤人，如张拉时千斤顶后严禁站人，张拉脚手架确保牢固可靠，并在千斤顶后约１．５ｍ的位置设置可靠挡板，防止张拉时断丝发出伤人等。

２．１０有粘结预应力筋灌浆、防腐处理及端部封堵

灌浆是有粘结预应力施工的关键内容。孔道灌浆用水泥应采用普通硅酸盐水泥，各种原材料带入的氯离子含量应严格控制在水泥材料总量的０．０２％以内［８］。该工程根据专家组的意见，在预应力筋张拉后立即灌浆，可减少预应力松弛损失２０％～３０％，因此，灌浆前先打通高点的灌浆孔，以便灌水、灌浆时排水、排浆，先用清水清洗孔道，张拉端或固定端出水较大、各处均畅通时，才安排灌浆。灌浆采用标号不低于４２．５的普通硅酸盐水泥，水灰比０．４～０．４５，在水泥浆中适当掺加减水剂。由于采用普通灌浆工艺难以保证的就是孔道灌浆的密实性和饱满性［９］，该工程在灌满孔道并封闭排气孔后，通过继续加０．５～０．６ＭＰａ的压力，以提高孔道压浆的饱满度和密实度，稍后再封闭灌浆孔，对传统灌浆工艺进行了适当的改进。张拉端多余的预应力筋用砂轮切割机截断，忌用电焊烧断，剩余３０ｍｍ，在封堵前先涂环氧树脂，后用相同强度等级的膨胀细石混凝土封堵。

３结束语

自从１９２８年法国人采用高强钢筋制造的预应力混凝土梁后，预应力混凝土就以其特有的性能被应用于各种建筑中，预应力技术也就被迅速推广。超大跨度预应力混凝土梁是大型公用建筑结构的关键部位，施工技术难度大，对工期、质量、安全、成本影响较大［１０－１１］。施工过程中对模板及其支撑体系要求具有很高的稳定性，工序较多，施工较复杂，且需要张拉设备和锚具等设施。同时，后张法超大跨预应力混凝土梁要建立正确的有效预应力，可以通过超张拉来减少预应力损失，用伸长值校核时宜控制在±６％。随着我国建筑业的飞速发展，施工技术及施工队伍素质的不断提高，预应力混凝土必将迎来更加美好的应用前景。