预应力工程施工组织设计

1、.第一章 概述一、 工程概况：中国石油大厦工程位于北京市东城区东直门内，使用功能为商住办公楼，地下四层，地上二十三层，总建筑面积为200838平方米，为现浇组合框架剪力墙结构。根据该建筑使用功能及结构设计的要求，中国石油大厦地下一层顶板因结构超长，所以在楼板内配置了无粘结预应力筋，报告厅的顶板部分因为跨度大且荷载较大采用了井字梁体系。为了改善井字梁的挠度变形和抗裂性能，在井字梁内也采用了无粘结预应力技术。本工程由中国石油总公司投资兴建，北京市建筑设计研究院设计，由中国建筑一局发展有限公司工程总承包，本工程中的全套预应力技术由中国京冶建设工程承包公司提供。二、 预应力分项工程施工的主要特点：本工

2、程中预应力分项工程主要包括两部分，一部分是因结构超长而在地下一层顶板设置的用来解决温度应力的无粘结预应力楼板。这部分预应力筋沿结构长方向布置，间距500mm；另一部分是在地下一层报告厅的顶板，这部分顶板采用了井字梁的结构形式。井字梁的截面宽度为800mm，梁高从1000mm至1300mm不等。为了解决井字梁的变形及其抗裂，在其中配置了集团束布置的无粘结预应力筋。本工程中作为温度筋布置的无粘结预应力筋长度较长，施工时跨越几个流水段，因此，这部分预应力筋的铺设是本工程施工中的一个难点。此外，本工程的施工中核心筒部分要先于同标高的楼板的施工，而为了解决由此而带来的核心筒墙体与楼板之间的构造问题，在核

3、心筒施工时其周围的楼板各有三分之一跨度与核心筒同时施工，所以，这也是楼板预应力筋铺设过程中特别需要注意的问题。在井字梁部分预应力筋存在双向交叉的问题，在部分梁柱节点处普通钢筋相对比较密集，并且预应力筋在梁柱节点处有交叉，部分柱子为钢骨柱，所以，梁柱节点处的处理是本工程预应力施工中的又一个难点。同时，预应力分项工程与其他工种、工序间的交叉作业也是本工程施工中需要处理好的问题。三、 需遵守的施工及验收规范： 预应力分项工程的施工除了需要按设计要求进行，同时应符合下列标准、规程：1预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T143702000；2混凝土结构工程施工及验收规范GB502042002；3预应力用

4、钢绞线GB522495；4.无粘结预应力混凝土结构技术规程JGJ92-2004四、 与总承包方的施工配合：预应力分项工程的施工应密切与总承包方的配合，相互协调，且需要服从总承包方的管理。在施工过程中特别需要注意的是如下几方面的问题：1、梁柱节点处普通钢筋的绑扎与预应力筋的穿设要配合，尤其是存在钢骨柱的部分；2、楼板内预应力筋的布设与普通钢筋的绑扎需要配合，预应力筋的布设还需要与整个楼板部分的施工顺序以及后浇带的留设协调配合，大部分预应力筋的铺设需要跨施工流水段，这就特别需要注意与模板的支设及普通钢筋的绑扎之间的配合；3、因预应力筋要穿出梁头，所以，在预应力梁梁头部位需要与模板支设配合；4、预应

5、力筋张拉完成且切除多余钢绞线后，张拉端由总包方采用C40微膨胀混凝土进行封堵，预应力张拉端防腐完成后需要与总包方进行交接检查，及时交于总包方进行封堵施工。5、对于预应力井字梁部分，预应力张拉完成后总承包方方可进行梁底模板的拆除；对于楼板部分，除设有张拉后浇带的部位以外模板的拆除不受预应力筋是否张拉完成的限制。第二章 施工准备一、 施工组织机构准备该工程的重要性和工程各方的严格要求，决定了该工程质量标准的等级，我们将组建高效的专业施工组织机构，通过科学合理的计算分析，通过高效务实的管理，结合本工程特点的施工方案，与施工各方紧密的协作配合，通过严格的过程控制、程序控制和环节控制，通过“过程精品”把

6、该工程建造成为一流的艺术精品，实现总包方确定的质量目标和预期的工程施工进度。二、 施工材料采购及加工1、本工程主要预应力材料的选购计划如下表：材料名称规格验收标准钢绞线1860MPa级、S15.24低松弛预应力用钢绞线GB/T 5224-1995张拉端锚具I类预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T143702000；混凝土结构工程施工及验收规范GB502042002固定端锚具I类2.材料性能2.1无粘结预应力钢绞线（1×7）主要性能指标为：fptk=1860MPa，级松弛，公称直径15.24mm，其规格和力学性能符合国家标准预应力混凝土用钢绞线（GB/T52241995）的规定。润滑防

7、腐油脂为无粘结预应力筋专用油脂，外包高密度聚乙烯。2.2预应力张拉端采用YM151J型单孔夹片锚具。锚固端采用DZM15-1P型挤压锚。锚具的锚固性能符合国家标准规定的“I”类锚具的要求。锚具的静载锚固效率系数a0.95，实测极限拉力时的总应变a2.0%。锚具的疲劳荷载性能，通过试验应力上限取预应力钢材抗拉强度标准值的65%，应力幅度80MPa，循环次数为200万次的疲劳性能试验，同时，满足循环次数为50次的周期荷载试验。3、预应力材料加工3.1钢绞线下料为了便于施工，保证施工质量和工程进度，预应力筋下料在我单位加工厂内进行。钢绞线下料时采用砂轮切割机，严禁使用电焊和气焊。钢绞线下料长度按下列

8、公式计算：两端张拉：L=L0+2（L1+L2+L3+100）单端张拉：L=L0+L1+L2+L3+L4+100式中： L0构件的孔道曲线长度；L1夹片式工作锚厚度；L2穿心式千斤顶长度；L3夹片式工具锚厚度；L4挤压锚长度；L1+L2+L3+L4+100取1000mm；按施工方案编号及下料长度，分层分批下料并分别码放，以便施工。3.2挤压锚具组装挤压设备采用YJ45型挤压机，由液压千斤顶、机架和挤压模组成。主要性能：额定油压63Mpa，工作缸面积7000mm2，额定顶进力440KN，推进行程160mm，外形尺寸730×200×200mm。挤压机工作原理：千斤顶的活塞杆推动套

9、筒通过喇叭形模具，使套筒变细，硬钢丝螺旋圈脆断并嵌入套筒和钢绞线中，形成牢固的挤压头。在挤压过程中,硬钢丝螺旋圈钢丝应并拢，其一端应与钢绞线平齐。三、 施工机械计划本预应力分项工程主要施工机械设备如下表：设备名称型号数量备注五十铃客货两用车1.5吨1辆施工设备、锚具和施工辅材的运输吉普车0.4吨1辆人员及小材料的运输油泵504台用于张拉作业千斤顶YCN234台用于张拉作业挤压机JY452台挤压锚的制作电焊机1台固定预应力筋矢高及垫板电钻2台张拉端模板的穿孔螺旋卷制机2台制作螺旋筋钢筋调直机1台切割机2台钢绞线下料角磨机5台张拉后切割多余钢绞线预应力张拉设备在使用前，应对千斤顶和油表进行配套标定

10、，并且在张拉前要试运行，保证设备处于完好状态。第三章 施工工艺流程及施工方法一、施工工艺流程：预应力工程施工是整个工程结构施工的一部分，整个预应力工程施工过程随主体施工情况安排进行。本工程中无粘结预应力工程的施工与其它工序之间的关系及工艺流程如下，对于预应力梁：(1)预应力筋下料、挤压、编束；(2)搭设梁支撑系统；(3)铺梁底模板；(4)绑扎梁部分骨架钢筋；(5)确定预应力筋位置，焊定位钢筋；(6)安装、固定张拉端承压板；(7)人工铺设预应力筋；(8)绑扎剩余梁钢筋；(9)做隐蔽工程检查；(10)安装梁侧模板；(11)完成板的施工；(12)做全面隐蔽工程检查；(13)浇筑混凝土；(14)混凝土

11、养护；(15)凿出张拉端承压板；(16)达到混凝土设计强度后进行预应力张拉；(17)切除多余的钢绞线并进行防腐处理；(18)混凝土封锚；(19)整理张拉记录。对于无粘结预应力板：(1)在板内底铁绑扎完成后，开始进行无粘结预应力筋的铺设；(2)按照施工图纸中的要求进行无粘结预应力筋的定位放线；(3)按施工方案图铺设无粘结预应力钢绞线，并绑扎固定；(4)张拉端、锚固端组件安装定位；(5)板内管线、预留洞口及埋件；(6)绑扎板上铁；(7)预应力筋检查与调整(根据实际情况决定是否调整)；(8)做隐蔽工程检查；(9)浇筑混凝土；(10)混凝土养护；(11)凿出张拉端承压板；(12)达到混凝土设计强度后进

12、行预应力张拉；(13)切除多余的钢绞线并进行防腐处理；(14)混凝土封锚；(15)整理张拉记录。二、施工方法1、 预应力筋定位本工程中预应力梁截面比较大，预应力筋束数大多为三束或四束。如何实现设计意图达到施加预应力的预期效果，曲线定位是关键因素之一。结合中国石油大厦工程的实际情况，本工程中预应力梁的定位筋全部采用12的螺纹钢筋。每根定位筋通过二点或者是三点与框架梁的箍筋焊接，以保证定位尺寸准确。按照施工图放线时要注意图纸中束形图中预应力筋至模板距离为预应力束形心至预应力梁底模板的距离。当预应力筋与普通钢筋或其他管线位置有冲突时，应当首先保证预应力筋位置的准确，定位筋的间距为2000mm左右。本

13、工程中地下一层顶板中无粘结预应力筋是温度布筋，根据设计图纸要求，施工时采用自然曲线的形式将无粘结预应力筋与楼板普通钢筋绑扎固定，即在支座位置预应力筋从梁钢筋骨架之上通过，在跨中位置预应力筋在板下铁之上。固定端和张拉端与楼板内普通钢筋绑扎固定，预应力筋沿全长与普通钢筋绑扎固定，绑扎点间距控制在2000mm左右，绑扎时一定要保证预应力筋顺直，水平偏差不要过大，但遇有洞口或其他障碍时，可以根据有关规程规范上的规定平缓绕过洞口或障碍物。也就是预应力筋的曲率半径不小于6.5米，且一般情况下，无粘结预应力筋距洞口不宜小于100mm。2、预应力筋穿束 本工程地下一层顶板总长度较长，中厅部分井字梁内预应力筋平

14、均长度也较长，所以，预应力筋穿束将成为本工程中预应力分项工程施工中的一个难点。本工程中无粘结预应力筋部分为通长布置，平均长度较长。预应力筋的铺设需同普通钢筋的绑扎密切配合起来，尽可能提高效率，避免冲突。根据土建施工单位结构施工段的划分，第一段在钢筋骨架绑扎完成后穿设预应力筋，之后的每段在普通钢筋绑扎之前需将预应力筋理顺穿好。井字梁内无粘结预应力筋应单根穿设，在所有预应力筋穿设完成以后应按照施工图纸的要求将其按照集团束的要求绑扎。 在施工中还应注意以下问题：首先，井字梁内预应力束重量相对较大，定位筋一定要固定牢固；其次在无粘结预应力梁中的预应力筋穿设时除第一施工流水段以外，其他各段的预应力筋的穿

15、设要先于普通钢筋的绑扎，在进行以后各段的普通钢筋绑扎时，一定要注意与土建专业密切配合，尽可能避免重复挪动预应力筋，以尽量避免无粘结预应力筋外皮的损伤。这一点是本工程区别于一般预应力工程的又一特点。3、张拉端的设置根据混凝土结构设计规范中的锚具不宜放在节点核心区的要求，中国石油大厦工程施工中，要求预应力筋的张拉端锚具的设置均在柱外表面。在中厅部位施工时东西向预应力筋的张拉端均设置在地下室外墙内，在施工时需要注意与土建施工单位的密切配合，主要注意承压板的位置及排列方式和排列尺寸必须要满足设计要求。在张拉端布置比较密集的部位，如果螺旋筋无法放置时可采用钢筋网片。如果张拉端锚具在施工时外露结构面，其封

16、堵就变得尤为重要，因此要求土建施工单位在施工时需要在这样的部位预留胡子筋，在预应力筋张拉并切筋完成以后采用与原结构混凝土标号相同的微膨胀混凝土进行封堵。在预应力分项工程的施工中，井字梁部分的预应力筋东西向全部采用双端张拉，而南北向编号为ZJL(1)、ZJL(2)、ZJL(3)、ZJL(4) 、ZJL(5)等梁内的预应力筋因结构本身的限制采用单端张拉，而这部分采用单端张拉的预应力筋的张拉端需要在有限宽度的截面上排列设置，所以，预应力筋张拉端的设置在本工程中也是施工中必须注意的难点之一，中厅部分预应力梁的张拉端与固定端的大样如图1及图2所示：设计图纸中的定位高度标注的是张拉端、固定端预应力筋形心至

17、梁底或梁顶的高度，所以在张拉端和固定端的设置时可以分散布置，但保证其形心位置满足图纸要求即可。楼板内预应力筋的张拉端与固定端的大样如图3及图4所示：在中石油大厦的施工中，地下一层核心筒及其相邻跨的三分之一跨度的楼板的施工要先于地下一层其他部位楼板的施工。为解决这一问题对预应力分项工程施工的影响，在进行预应力分项设计时进行了必要的考虑，除了在相应的部位设置了后浇带以外，进一步细化预应力筋的布置。在后浇带处预应力筋的形心位置应设在楼板的中心部位，在预应力筋张拉完成以后并进行必要的防腐处理之后便可以浇筑该部位的混凝土。在本工程的施工中，局部的预应力筋需要在楼板表面上撅起张拉，其示意如图5所示：局部张

18、拉端处设置后浇带处的张拉端大样如图6所示：4、施加预应力 在预应力分项工程的施工中，施加预应力是整个分项工程的质量控制点之一，是保证预应力分项工程施工质量的重点。根据设计要求，本工程中的预应力梁板需要在混凝土达到100%设计强度以后方可进行预应力的张拉。在此之前，需要做好相关的准备工作，在现场制作的同条件混凝土试块的强度达到设计强度以后可以开始预应力筋的张拉。4.1张拉设备根据设计要求，梁内预应力张拉控制应力为con=0.70×1860=1302Mpa，钢绞线的截面面积为139.98mm2，每根钢绞线的张拉力为182.2KN，按照图纸要求，张拉时超张拉3%，所以单根钢绞线实际张拉力为

19、187.7KN。 板内无粘结预应力筋张拉控制应力为con=0.70×1860=1302Mpa，钢绞线的截面面积为139.98mm2，张拉时超张拉3%，每根钢绞线的实际张拉力为187.7KN，采用采用YCN23型千斤顶配套STDB0.63×0.63型超高压油泵2B4500型高压油泵，可满足张拉力值要求。4.2张拉准备 预应力筋张拉前应精心组织、策划、作好各项施工准备工作，以保证施工顺利进行。张拉准备工作主要包括：材料设备及配套工具的准备；结构构件的准备；施工操作条件的准备；张拉施工技术的准备；施工安全及技术交底等。具体为：A、 按施工段的划分顺序完成相应后浇带的混凝土浇筑；B

20、、 清除锚垫板面的混凝土、毛刺等；C、 搭设可靠的张拉操作平台；D、 安装锚具时，工作锚环同锚板对中，夹片均匀打紧；安装张拉设备时，张拉力作用线与孔道未端中心线的切线重合；E、 预应力张拉前，应提供相应部位混凝土强度试压报告，当同条件试块立方体抗压强度达到混凝土设计强度的100%以后，方可进行预应力筋的张拉。4.3张拉顺序 总原则：张拉顺序按对称的原则并考虑水平构件弹性压缩分批完成，同时考虑尽量减少张拉设备的移动次数。对于某一构件，采取左右或上下对称张拉方法。根据张拉方式，分为单端张拉和两端张拉。对预应力梁，当单端张拉时张由中间束向上、向下对称张拉；当两端张拉时，用一台千斤顶在梁的一侧张拉，待

21、所有预应力筋一端张拉完成后，再分批在另一端补拉，这种张拉顺序减小了分批张拉的弹性压缩损失。采取以上张拉顺序张拉，首先使预应力张拉不占工期；第二，保证了主构件的预应力建立；第三，使构件不产生超应力，不扭转及侧弯。4.4张拉操作程序根据设计要求张拉控制应力con =0.70×1860=1302MPa，为减少预应力损失，施工时采用超张拉3的施工工艺。实际张拉力1.03con×140=187.7KN。本工程中所有预应力筋的张拉操作程序均为：01.03con锁紧锚具退出千斤顶。4.5张拉步骤根据施工安排，分别采用二端张拉和一端张拉的施工方法，张拉采用应力控制和伸长校核双重控制，以保证

22、预应力的有效建立。其张拉过程为：上锚具装千斤顶，开始张拉当油压达10MPa，测千斤顶伸长初始值L1张拉到1.03con测千斤顶伸长值L2实测伸长值与计算值比较伸长值满足要求(±6)后，顶紧锚具退出千斤顶张拉中，要随时检查张拉结果，理论伸长值与实测值的误差不超过66。如果发现实际测量的伸长值与理论伸长值的误差超过上述范围时，应立即停止张拉，分析原因并采取相应的措施以后方可继续张拉。4.6理论伸长值 千斤顶张拉时，影响预应力筋伸长量L的主要因素是：张拉控制应力和摩擦阻力，为便于施工采用简化法计算伸长值：式中：P预应力筋的平均张拉力，取张拉端的拉力与计算截面扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值(

23、见图7)，即其中，对于无粘结预应力筋取 k=0.004，=0.12 AP 预应力筋的截面面积； LT 预应力筋的实际长度； Em 预应力筋的弹性模量； Pj 预应力筋张拉端张拉力。 图7在预应力筋张拉之前，根据实际情况计算出预应力筋的理论伸长值以便实际张拉操作时校核。4.7张拉实际伸长值 开始张拉时，预应力筋在套管内是自由放置的，要用一定张拉力使之收紧，这样就难以测出张拉的开始点，这一点在理论上是测量预应力筋伸长值的标记。零点的确定方法是将千斤顶加压到10MPa，这时预应力筋的张拉应力为10，在千斤顶上标记，作为测 图8量伸长值的起始点，见图8中A点，然后逐步增加压力，直至控制张拉力，记录此时

24、的伸长值，图中B点。由于在弹性范围内，伸长值与应力成正比，因此可将图中A、B两点作一直线并延长，与横轴相交于01点，此01点即是所求零点，其计算公式为：预应力钢绞线的总伸长值为： LL1 L2 在本工程施工中也可以采用张拉完成以后张拉端预应力筋的长度减去张拉前张拉端预应力筋的长度作为预应力筋实际的伸长值。4.8张拉注意事项A、 在预应力作业中，必须特别注意安全。因为高应力下的预应力筋持有很大的能量，万一预应力筋拉断或锚具失效有可能造成很大的危害，因此，在任何情况下作业人员不得站在预应力筋的两端，同时在张拉千斤顶的后面应设立防护装置。B、 操作千斤顶和测量伸长值的人员，应站在千斤顶侧面操作，严格

25、遵守操作规程。油泵开动过程中，不得擅自离开岗位。如需离开，必须把油阀门全部松开或切断电路。C、 张拉时认真做到孔道、锚环与千斤顶对中，以便张拉工作顺利进行，并不至于增加孔道摩擦损失。D、 工具锚的夹片，应注意保持清洁和良好的润滑状态。新的工具锚夹片第一次使用时应在夹片背面涂上润滑脂，以后每使用510次，应将工具锚上的挡板连同夹片一同卸下，向锚板的锥形孔中重新涂上一层润滑剂，以防夹片在退楔时卡住。润滑剂可采用石二硫化钼、石蜡或专用退锚灵等。E、 多根钢绞线束夹片锚固体系如遇到个别钢绞线滑移，可更换夹片，用小型千斤顶单根张拉。F、 每根构件张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录

26、表。4.9张拉端的处理预应力张拉完成后，应及时对锚固区进行保护。预应力筋锚固后外露长度不小于30mm，多余部分用手持磨光机切除。经防腐处理后，再用C45微膨胀细石混凝土封裹张拉端锚具，其保护层不小于25mm。第四章 施工进度计划预应力分项工程的施工是整个结构施工的一部分，预应力筋布放及组件安装同普通钢筋的绑扎穿插进行。预应力筋的张拉则不占总的结构施工工期。本工程中预应力筋的铺设从8月7日开始，到8月25日全部完成，下表列出预应力分项工程连续施工所需时间：部位施工容时间（天）预应力井字梁预应力筋铺设、张拉端组件安装及固定3预应力筋张拉、切筋、封锚2楼板部分施工容时间（天）布筋曲线控制点弹线；承压

27、板和螺旋筋、安装固定；预应力穿，编束、固定。2预应力筋张拉、防腐处理、砼封锚2为确保施工进度所采取的措施； 1.尽快完成施工方案，并做好技术交底； 2.与各单位密切配合,协商解决工程中各种问题; 3.根据施工现场工作量，及时调整、组织施工队伍；4. 在总进度计划控制下，坚持逐月、逐周编制出具体工程部位施工计划和工作安排。如发现未能按节点工期完成计划，要即时检查，分析原因，迅速采取补救措施和调整计划。第五章 施工质量及安全保证措施 1、严格审阅施工图，在预应力筋和非预应力筋铺放较密处要画大样图，发现问题及时与设计协商解决。 2、质保体系：自检、互检、交接检。技术交底到各小组合格每小组布筋、张拉自

28、检合格 重各小组互检合格新质检员检验合格调现场技术总负责检验合格整工序交接检验、监理检验合格进入下道工序3、施工前千斤顶进行标定，每套千斤顶和油泵必须配套使用。施工中发现问题要及时对千斤顶和油泵重新配套进行标定。在施工现场，设专人对张拉设备进行维护。 4、油压表合格证、年检证报审合格后方可使用。 5、千斤顶、油泵、油压表配套编号及标定资料报审确认后方可使用。 6、钢绞线就位后应设专人看筋，保证定位准确和外皮不被损伤。7、张拉设备操作人员上岗前重新练习操作要领,牢记各张拉力值，施工中必须严格遵守操作规程，服从工程师的指挥。8、进场的预应力筋、锚具必须有质保书，且应按照有关预应力设计施工规程的要求进行复验。预应力筋不得有死弯。9、各工种施工中严禁电焊气焊等接触、损伤、损坏预应力筋、锚夹具及相应配件。预应力筋位置除结构图标明外的预留洞口、埋件应保证预应力筋受力不受影响。10、混凝土应浇筑密实，端头锚垫板处