体育馆工程预应力混凝土施工工艺

体育馆工程预应力混凝土施工工艺预应力抗裂措施本工程设计中采用预应力混凝土施工工艺。由于预应力工程复杂且难度高，存在着多处容易拉裂结构的风险，所以必须采取适当的施工抗裂措施解决。具体如下：(1)张拉顺序由于板内预应力分布比较分散,张拉锚固集中应力不大，而梁相对集中。另外若先张拉梁预应力筋，则有可能因为梁的反拱变形将板拱起而使板开裂。所以，先张拉板内预应力筋，使板先整体受压，然后再张拉预应力梁，则有效避免开裂。后浇带分割的每个区段可独立进行张拉，张拉完后采用锁缝筋进行搭接。(2)剪力墙内预应力筋布置预应力筋在剪力墙两侧断开。预应力筋主要作用为控制超长封闭混凝土结构的温度裂缝，所以连续布置的效果比断开布置要好，断开除了压力约束不连续之外，还容易在断开处增加锚固产生应力集中而开裂。所以如果设计采用了无粘结预应力筋拉通剪力墙，建议将无粘结预应力筋拉通剪力墙，在墙内以直线方式布筋。(3)有粘结预应力张拉端锚板调整粘结预应力锚固端，建议有粘结预应力锚固端采用散锚形式，即每根钢绞线都有一块小锚垫板单独锚固的形式(详见下图)。另外，如果节点区钢筋太密，螺旋筋无法放置时，可采取网片筋取代，详见下图。(4)其余抗裂措施对于预应力筋锚固端后相连刚度较大结构的情况，如有粘结预应力梁与周边结构相连，应该在锚固端后500mm结构处预留500mm宽的临时施工缝，待预应力筋张拉完后即可浇筑混凝土。其余技术和措施(1)采用梁面变角张拉建议将预应力筋张拉方式均采用在梁面变角张拉方式。有粘结预应力筋延伸至梁跨1/3处，面筋减半处锚固；无粘结预应力筋则可延伸至次梁边锚固，预留张拉槽进行变角张拉完后封槽即可。详见下图。变角张拉只需在钢筋帮扎时预留初张拉槽张拉完毕浇筑即可，既减少了预应力与总包交叉施工面，对施工进度影响小，还能省去大量的钢筋和模板工作，降低了成本。顶层边跨框架梁柱节点处梁筋的处理工程结构跨度较大楼面荷载较大，顶层边跨梁柱节点处梁柱弯折锚固的普通钢筋比较多，节点钢筋密集，这对预埋张拉端锚垫板带来了较大困难。为了避免该问题，建议框梁梁面筋分层错开间距下弯锚固，以便让出安装张拉端锚垫板的预留空间。具体详见以下大样图：一般张拉端锚垫板（喇叭管）长为：5孔锚垫板长130mm，6孔及7孔锚垫板长160mm；5孔、6孔及7孔锚具厚度均为50mm。根据锚垫板尺寸，建议梁柱节点处边梁的弟一排普通钢筋与第二排普通钢筋往下弯折锚固的水平间距定为≥210mm，以保证锚垫板+锚具的长向有足够的埋放空间。(2)预应力梁中预留孔洞时应采取的构造措施如需在预应力大梁内留设孔洞，则孔洞的开设应遵循一定的原则，且在预应力梁内应采取一定的抗裂构造措施。根据经验，当在预应力梁侧面开洞时，洞口直径不宜过大，孔洞尽量开在混凝土的受压区（一般为靠近支座地方），孔洞离波纹管要保证有一定的距离，一般d≥300mm,且应在洞口附近加U型构造箍筋箍住波纹管(见如下大样图)。(3)预应力基本使用要求预应力筋用锚具、夹具和连接器应由专人保管。贮存、运输及使用期间均应妥善维护，避免锈蚀、沾污、遭受机械损伤和混淆、散失。保管期间的临时性维护措施，应不影响使用性能和永久性防锈措施的实施。预应力筋用锚具、夹具和连接器安装前必须清洗干净。凡按设计规定需要在锚固零件上涂抹改善锚固性能的物质，应在安装时涂抹。为保证锚具和连接器安装时与孔道对中，锚垫板上宜设置对中止口或对中标志。预应力筋张拉前施工单位应组织技术培训，负责张拉的技术人员和操作工人应严格执行本规程和其他有关规定，以确保张拉工作顺利进行。当用超张拉方法补偿预应力筋的松弛损失和孔道摩擦损失时，预应力筋的张拉应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定。夹片式、锥塞式等具有自锚性能的锚具，在预应力筋张拉和锚固过程中以及锚固以后，均不得大力敲击或振动，防止因锚固失效导致预应力筋飞出伤人。预应力梁下支撑必须待预应力筋张拉结束后方可拆除，而且拆模时间与灌浆时间应当错开。预应力筋长度为平面图直线长度基础上增加曲线增量、端部锚具增量和每一张拉端不小于1000mm的张拉操作长度。在一定情况下，一端张拉构件的张拉端和固定端可以调换，张拉端不能设置在清水混凝土面上。(4)管理协调施工中需要多专业穿插、配合，在总体施工顺序以及工序间的流水作业方面必须与总承包单位及水电专业做好协调配合工作，以保证总体施工进度和施工安全；在预应力自身工序安排方面，由于铺束工序位于进度表的关键线路上，其它张拉、灌浆工序也会对模板、支撑等材料的周转产生影响，因此必须根据总承包单位的总进度安排来精心组织预应力专项施工，确保不延误工程总体进度计划。本工程建筑面积很大，施工高峰期预应力工程材料用量将非常集中，对材料供应和施工进度的要求非常高。而预应力材料订货及检验环节较多，因此必须认真规划好钢绞线、锚具、波纹管、喇叭管等主要材料的订购、进场、检验问题，同时要根据总进度要求，切实安排好技术工人和一般劳动力的配置。(5)有粘结预应力施工工艺流程(6)有粘结预应力施工操作要点1）钢绞线下料与编束a钢绞线下料时，应从盘卷中央逐步抽出。b钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割。c钢绞线编束时，应先将钢绞线理顺，将钢绞线束端头用胶带缠紧，在距钢绞线束端头1～1.5m处，再用胶带缠绕一道，并尽量使各根钢绞线松紧一致。(7)框架主梁内穿设金属波纹管和预应力束1）土建单位支好框架主梁的底模，普通钢筋就位之后，根据设计要求的矢高安装预应力定位支架，其间距根据施工图的要求确定。支架用φ12以上的钢筋制作，为确保位置的准确，定位支架必须焊在梁的箍筋上。并在定位支架上标注出波纹管水平位置。2）铺设预应力波纹管，并用铅丝牢牢绑扎在定位支架上。波纹管的连接可采用大一号的同型波纹管，接头管的长度管径为φ40～80时取200mm，管两端用密封防水胶带缠绕(图1)。3）安装张拉端的喇叭管，张拉端的喇叭管应与端头箍筋点焊固定，波纹管与张拉端喇叭管的连接构造如图2所示。将预应力筋编为集团束并用铅丝绑扎在一起，然后整束穿入波纹管内。本工程采用人工穿束的方法。4）应在孔道的每个峰顶处设置排气孔，排气孔及灌浆孔的制作方法如下：将一块特别的带咀塑料弧形盖瓦用胶带同波纹管绑在一起，再用钢管插在咀上，并将其引出构件顶面，一般应高出混凝土顶面至少300mm。盖瓦的周边可用宽塑料胶带缠绕数层封严，并在接头板与波纹管之间垫海绵垫片(图3)。排气孔必要时可考虑作为灌浆孔用。为防止排气管的意外破损导致漏浆，波纹管不得打孔。5）用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位，连接部位用胶带缠绕密封。6）在浇筑混凝土前，技术人员认真检查各关键部位及预应力孔道的高度，认真填写“自检记录”和“隐蔽工程验收记录”。梁面筋张拉有粘结预应力筋锚头(8)浇筑混凝土在浇筑混凝土时，振捣棒不得直接碰撞预应力孔道，防止破坏波纹管而导致浆体进入预应力孔道。浇筑混凝土时，预应力专业施工公司必需派有经验的技术工人在现场协助保护波纹管。对已全部浇筑完毕的梁，应及时拖动钢绞线束，以防管道漏浆堵塞波纹管。混凝土达到一定强度以后，及时拆除预应力梁张拉端的侧模板，清理张拉端喇叭口和预应力筋，安装锚具，为张拉工序作好准备。(9)预应力张拉作业1）由于本工程平面尺寸较大，给预应力的张拉作业带来一定困难，因此预应力张拉采用变角张拉工艺，这是本项预应力工程的主要特点之一。为使张拉应力达到设计要求，张拉设备采用QM15－x型群锚变角器及其配套的限位板。其摩擦损失和张拉控制应力的修正均采用该专利技术的有关试验参数。2）在混凝土强度达到90%设计强度之后，开始有粘结预应力筋的张拉。为抵消分批张拉预应力筋所产生的混凝土弹性压缩损失，将预应力筋超张拉3%。3）侧模宜在预应力张拉前拆除。4）预应力张拉设备在使用前，应送权威检验机构进行检验，预应力张拉设备标定期限不得超过6个月。对千斤顶和油表进行配套标定，压力表精度不宜低于1.5级；校验张拉设备用的试验机或测力计精度不得低于±2.0％；校验时千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致。并且在张拉前要试运行，保证设备处于完好状态。5）整体结构预应力束的张拉顺序应按以下大原则进行：按从结构一侧至另一侧的顺序进行，先拉完次梁，再拉主梁。对所有预应力梁尚应遵守对称张拉的原则，还应考虑到尽量减少张拉设备的移动次数理顺张拉端预应力筋次序。依次安装工作锚、限位板、变角块、千斤顶、工具锚。安装时应注意变角块块与块之间的槽口搭接，保证密实。安装锚具时应注意工作锚环或锚板对中由于开始张拉时，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空隙，需要用一定的张拉力，才能使之收紧。因此，应当首先张拉至初应力（张拉控制应力的百分之十），量测预应力筋的伸长值，然后张拉至控制应力，再次量测伸长值，两次伸长值之差即为从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值△L1。核算伸长值符合要求后，卸载锚固回程并卸下千斤顶，张拉完毕；如果预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程，可采用分级张拉，即第一级张拉到行程后锚固，千斤顶回程，再进行第二次张拉，直至达到张拉控制值。张拉作业，以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据。实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在（-6～+6）％范围之内，超出时应立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。考虑到施工进度和安全，设计要求两端张拉的预应力束，张拉作业时先张拉其一端，然后按照正常张拉次序补拉另一端，也可以两端同时进行张拉。有粘结预应力梁张拉完成之后应停12小时，以观察钢绞线的锚固情况，然后在进行孔道灌浆。(10)孔道灌浆1）灌浆材料要求a灌浆水泥采用不低于32.5Mpa的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥浆体标准强度大于30MPa。b水泥浆的水灰比为0.4～0.45，搅拌后三小时的泌水率控制在2％以内，流动度大于200mm。c为增加孔道灌浆的密实性，在水泥浆中应掺入膨胀剂（JP－Ⅱ）。水泥：水：膨胀剂（JP－Ⅱ）＝1：0.4：0.1。d水泥浆自调制至灌入孔道的延续时间不宜超过40min，压浆过程中应经常检查压浆管是否堵塞。e灌浆不得使用压缩空气。2）灌浆工艺要求a灌浆前切割外伸钢绞线，钢绞线露在夹片外的长度控制在30～50mm，然后用水泥浆密封所有张拉端，以防浆体外溢。并将排气孔部位的波纹管逐个打通，为下一操作做好准备。b灌浆采用UB3型灌浆泵和PJ02型搅拌机。灌浆前，应进行机具准备和试车。对孔道应湿润、洁净。c灌浆顺序宜先灌注下层孔道，后灌注上层孔道。灌浆工作应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺。d灌浆孔设在张拉端垫板上，水泥浆从一端灌入，灌浆压力控制为0.4～0.6MPa。孔道较长或灌浆管较长时压力宜大些，反之可小些。e灌浆进行到排气孔冒出浓浆时，即可堵塞此处的排气孔，再继续保压3～5分钟。f灌浆过程中制作2组70×70×70的立方体水泥净浆试块，标准养护28天后送交实验室检验试块强度，其强度不应小于30MPa。g孔道灌浆完毕后24小时内不得拆摸以免扰动浆体；由于灌浆质量的好坏直接关系到预应力钢绞线与混凝土的粘结效果以及结构的耐久性，因此施工过程中必须从每一个环节上进行严格控制。3）张拉端的封堵灌浆后张拉端锚具用C40微膨胀细石混凝土封堵，外露钢绞线的保护层厚度不小于30mm，后浇的混凝土必须振捣密实。无粘结预应力施工工艺和操作要点(1)无粘结预应力施工工艺流程(2)无粘结预应力施工操作要点1）穿设无粘结预应力筋a总包单位支好次梁模并绑扎普通钢筋之后，按设计图上预应力筋位置，用φ10钢筋制作定位支架，然后穿设无粘结预应力钢绞线。b在铺放无粘结预应力筋前后应仔细检查外皮有无破损，如发现破损可用水密性胶带进行缠绕修补，胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2。c穿设无粘结预应力筋时必须平行顺直，要求其水平偏摆不得大于30mm，竖向偏差不得大于5mm，以减少张拉时的摩擦损失并保证张拉后有效应力达到设计要求。d固定好预应力筋的位置及高度之后，安放聚苯塑料块和螺旋筋等，并固定好。e无粘结筋应牢牢地固定在事先安放好的固定支架上。固定支架间距按图纸要求排设，并与箍筋点焊。f为保证张拉的顺利进行，无粘结筋在靠近端模板处要有不小于300mm的平直段（即无粘结筋与垫板垂直），并用铁丝绑扎牢靠。g在浇筑混凝土前，技术人员认真检查验收预应力筋及锚具、垫板、螺旋筋的安装情况，填写“隐蔽工程验收记录”。h在浇筑混凝土时，振捣棒不得长时间碰撞无粘结筋，防止钢绞线偏离原位或塑料皮受损伤。i及时拆模，拆模后清理张拉预留洞。j尽量使各种管线为预应力筋让路，在穿设预应力筋之后，尽量减少电焊次数，以免损伤预应力筋。2）无粘结预应力张拉作业a在混凝土强度达到90%之后，开始无粘结预应力筋的张拉。b预应力张拉控制应力及伸长值应满足设计要求。c预应力筋张拉采用张拉力与伸长值双控进行，如发现伸长值不满足规范的有关规定，应立即停止张拉，并查明原因。d张拉步骤①剥去张拉端塑料护套，擦净预应力筋上油脂，清理端部及穴模后安装锚环及夹片。②安装千斤顶，连接好油路系统。张拉到初应力（张拉控制应力的10％）时，首次记录千斤顶伸长值，然后继续张拉至控制应力，再次量测伸长值。核算伸长值符合要求后，卸载锚固回程并卸下千斤顶，张拉完毕。③张拉时以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据，实测伸长值与计算伸长值的偏差应在（－6～＋6）％范围之内。如果超出正常范围，应立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。板面预应力筋张拉完毕d封端保护无粘结筋的锚固区，必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。因此，无粘结预应力筋张拉完毕后，应立即对无粘结预应力筋进行封端保护。用砂轮切除多余预应力筋。无粘结预应力筋切断后露出锚具夹片外的长度应不得小于30mm。严禁采用电弧烧断。将外露预应力筋涂专用防腐润滑脂，并罩上封端塑料套。用微膨胀C40混凝土封堵张拉端后浇部分以保护锚具，混凝土中不得使用含氯离子的外加剂。封堵时应注意插捣密实。变角张拉技术如果工程的结构长度较长，为了减少预应力的摩擦损失，应将预应力束分段进行张拉锚固。同时，由于建筑的要求和结构上的限制，部分预应力筋需要在梁、板面张拉，这就要求采用变角张拉技术。板面预应力筋变角张拉（一）板面预应力筋变角张拉（二）(1)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。变角张拉装置是由限位板、变角块、千斤顶等组成，见下图。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5～60度的变角要求。变角块与限位板和千斤顶的连接，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。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。(2)变角张拉的控制参数和技术要求采用变角张拉装置时，变角块与预应力筋之间的摩擦阻力会降低预应力值。因此，为保证施加设计所要求的有效预应力，必须对变角张拉的控制张拉应力进行修正。为使张拉后应力达到设计要求，本工程的张拉设备采用QM15－x型群锚变角器及其配套的限位板，其摩擦损失和张拉控制应力的修正均采用该专项技术的有关试验参数。变角槽尺寸为550×200×220mm（长×宽×高）,槽底尺寸为500×200×220mm。在施工中,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。张拉过程中应避免夹片嵌住钢绞线。预应力张拉控制力与伸长值(1)预应力张拉控制力1）对混凝土强度的要求本工程要求混凝土强度达到设计强度的90％才能张拉有粘结预应力筋，混凝土强度达到设计强度的80％才能张拉粘结预应力筋，只有混凝土强度试验报告表明混凝土强度达到要求后，才能开始张拉。2）张拉控制力预应力筋的张拉控制，以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据。本工程张拉控制应力取为0.75倍钢绞线强度标准值，即1860×0.75＝1395MPa即单根预应力钢筋张拉控制力Ncon＝195.3KN。每束预应力束的张拉控制力按下表取值。预应力束理论张拉值初始张拉力（kNN）张