超长大体积预应力混凝土结构施工工法

由青岛建设集团公司、青岛建设装饰集团有限公司、福建省第五建筑工程公司完成的工法超长大体积预应力混凝土结构施工工法01形成原因操作原理质量控制工法特点材料设备安全措施目录030502040607环保措施应用实例效益分析荣誉表彰目录0908010基本信息《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》是青岛建设集团公司、青岛建设装饰集团有限公司、福建省第五建筑工程公司完成的建筑类施工工法；作者分别是张同波、周伟桥、李衍雷、吕建星、吴炳来、蔡自力；适用范围是超长、大跨度、预应力大体积混凝土梁板结构，也可用于大体积混凝土的转换层结构施工。《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》主要的工法特点是配制高性能抗裂早强混凝土；可消除预应力大体积混凝土的裂缝；操作简单、控制方便、成本低。2008年1月31日，《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2005-2006年度国家二级工法。形成原因形成原因截至2005年，会展中心、机场、体育场馆、商业中心等大型公共建筑的建设项目不断增多，该类建筑因使用功能要求高空间、大跨度，因此较多地采用超长大体积预应力混凝土结构。青岛国际会展中心工程是2005年度山东省和青岛市的重点工程，该工程工期紧（开工时间：2004年11月，竣工时间：2006年5月18日），质量要求高（鲁班奖）。该工程的最大技术难点是展厅部分的超长大体积预应力钢筋混凝土结构的施工，其梁最大跨度30米，截面尺寸1.4米×2.8米，如何在工期的要求下保证超长大体积预应力混凝土结构的施工质量是该工程的关键，2005年前已有的技术无法保证该目标的实现。为了保证该工程的工期和质量，2004年11月~2005年10月，青建集团股份公司技术中心组织相关科技人员针对超长大体积预应力梁板的裂缝控制、大体积混凝土结构实体强度的检测、预应力混凝土结构后浇带的封闭时间等技术难点，开展了科技攻关。课题组通过大量试验研究和理论分析，不仅解决了工程的技术难题，而且形成了“大体积预应力混凝土结构综合施工技术研究”的科技成果。青建集团股份公司在总结该项技术成果及工程实践的基础上编写形成了《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》。

工法特点工法特点《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》结合设计、材料、施工工艺三方面，通过配制高性能抗裂早强混凝土和施工过程中的一系列保证措施，可消除预应力大体积混凝土的裂缝，保证工程质量，并具有工效高，施工速度快，工程成本低的特点。1.大掺量粉煤灰的抗裂早强型高性能混凝土，能够保证大体积预应力混凝土的质量和耐久性，成本较低，有利于环境保护。2.大体积混凝土实体强度的检测和预应力混凝土后浇带的提前封闭，可以较大地提前工期，降低工程成本。3.该工法较循环水管的方法，操作简单、控制方便、成本低。

操作原理适用范围施工工艺工艺原理操作原理适用范围《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》适用于超长、大跨度、预应力大体积混凝土梁板结构，也可用于大体积混凝土的转换层结构施工。

工艺原理《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》的工艺原理叙述如下：通过掺加粉煤灰、聚丙烯纤维、高效减水剂等措施，优化混凝土配合比，降低大体积混凝土的水化热，增强混凝土的抗裂性能，提高混凝土的早期强度和密实性；依据大体积混凝土的实体强度高于试块强度的原理，通过检测结构的实体强度，以提前张拉预应力并拆除模板支撑；通过计算预应力混凝土后浇带部位的收缩应力，确定出预应力混凝土结构后浇带合理的封闭时间，以提前封闭并张拉后浇带区间的混凝土结构。

施工工艺《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》的设计及构造要求如下：1.混凝土强度等级。为了降低水化热、防止结构裂缝，预应力大体积混凝土结构强度等级不宜大于C45，且不宜采用补偿收缩混凝土。后浇带部位的混凝土应提高1个强度等级。2.后浇带及间歇式膨胀带。为了防止混凝土收缩应力造成结构开裂，应每间隔50米左右设置一条后浇带或间歇式加强带。间歇式膨胀加强带取代后浇带，有利于减少后浇带部位的收缩应力，防止有害裂缝的出现，应优先采用。间歇式膨胀带的宽度为2~2.5米，其混凝土中掺加一定数量的膨胀剂。3.后浇带封闭时间。后浇带部位混凝土应进行收缩应力的验算，浇筑后混凝土的抗拉强度应大于其收缩应力。后浇带两侧混凝土浇筑后不低于20天，且其两侧混凝土结构的预应力已张拉，即可封闭预应力混凝土结构的后浇带。

采用《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》施工时，为了降低水化热、防止开裂、提前进行预应力张拉，应配制抗裂、早强型高性能混凝土，青岛国际会展中心展厅预应力混凝土配合比见表1。材料设备材料设备《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》所用的材料、设备及要求如下：一、原材料要求1.水泥。宜用中、低水化热水泥，如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，不应采用早强型水泥；所用水泥的铝酸三钙（C3A）含量不宜大于8%，使用时水泥的温度不宜超过60℃；水泥的强度等级不应低于32.5兆帕。2.骨料。砂宜采用中砂，其要求应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定。选用级配良好的碎石，粒径在5~31毫米，含泥量小于1%，并应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53。为避免碱骨料反应，混凝土应采用非碱活性的骨料。每立方混凝土中各类材料的总碱量不得大于3千克。3.矿物掺合料。在混凝土中掺加的Ⅱ或Ⅰ优质粉煤灰及磨细矿渣粉应分别符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596，《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T中的规定。4.外加剂。混凝土应采用的高效减水剂和外加剂应分别符合《混凝土外加剂》GB8076，《混凝土泵送剂》JC473，《混凝土膨胀剂》JC476，《混凝土外加剂应用技术规范》GB等规定。5.质量控制质量控制《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》的质量控制要求如下：一、规范及标准1.使用该工法所涉及的规范、规程及标准见表5。2.大体积预应力混凝土掺加粉煤灰的数量可执行该工法“抗裂早强高性能混凝土配合比及材料要求”的规定。3.大体积混凝土的实体强度较同条件和标养试块的强度发展快，应按照该工法中“大体积混凝土实体强度的检测”的方法确定大体积混凝土的实体强度。4.预应力混凝土后浇带的封闭时间应执行该工法中“后浇带封闭时间”的规定。

二、质量保证措施1.认真审学图纸，作好同业主、监理及设计的结合，统一思想、统一认识；结合工程的实际向设计提出恰当的建议，以保证工程质量，满足设计要求。2.优化混凝土的配合比。结合各地区的情况，选用普通硅酸盐水泥，采用高等级、低水泥用量的方法。严格执行经试验研究的确定高性能混凝土配合比及混凝土外加剂、掺合料等各种材料要求，并在施工中控制好材料用量。3.安全措施安全措施采用《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：1.模板体系在施工过程中应派专人进行检查。对架管、扣件、加固件应按规范要求进行验收，严禁使用不合格的架管、扣件等。支撑立杆、水平杆的间距、步距，模板的主、次龙骨间距，对拉螺栓型号、间距等应严格按照方案执行。施工完成后应仔细检查连接件是否紧固，避免涨模和因架体变形过大导致梁、板下沉。2.高空作业人员必须经医生体检合格，凡患有不适宜从事高空作业疾病的人员，一律禁止从事高空作业。3.在作业区域划出禁区，设置围墙进行封闭，禁止行人、闲人通行闯。高空作业必须配备足够的照明设备和避雷设施。4.高空作业人员必须按规定路线行走，禁止在没有防护设施的情况下沿高墙、脚手架、挑梁、支撑等处攀登或行走。5.高空作业所需料具、设备等必须根据施工进度随用随运且堆放平稳，禁止超负荷。严禁乱堆放和在高处抛掷材料、工具、物件。

环保措施环保措施《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》的环保措施如下：1.扬尘污染。采用商品混凝土以减少水泥、砂、石等造成的现场扬尘污染，使扬尘指标控制在规定范围内。2.噪声污染。钢筋、模板加工区的布置避开生活及办公区，控制混凝土浇筑、钢筋加工等工序的场界噪声限值为：夜间55分贝、白天75分贝。混凝土振捣棒宜采用环保型低噪声产品或采取相应降噪措施，以避免对工人及周边环境造成噪声危害。3.冲洗出场区的混凝土运输车，防止污染周边的市政道路。冲洗混凝土泵车、输送管等的污水应流入现场的明沟及沉淀池中。4.规范场区管理。按照标准化工地的要求规范场区管理，使进入场区的材料、设备、拆除的周转材料等按照要求有序堆放。

效益分析效益分析以下为《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》在青岛国际会展中心工程应用中所取得的经济及社会效益分析一、经济效益1.混凝土价格对比通过优化混凝土配合比，不仅配制了适合于大体积预应力混凝土的抗裂早强型高性能混凝土，保证了工程质量，而且降低了混凝土的成本，优化后的混凝土造价降低49元/立方米，见表6。青岛国际会展中心展厅部位混凝土总量为6752立方米，优化前后造价对比如下：优化前：269.84×6752=元，优化后：220.4×6752=元，降低造价：181=元。2.与采用循环水管方案的经济对比分析循环水管材料及安装费用：25×3000=元，25元为每米水管的安装及材料费用。循环系统设备购置及运行费用约为：元。循环水管灌浆费用约为：元。应用实例应用实例《超长大体积预应力混凝土结构施工工法》的应用实例如下：1.工程概况青岛国际会展中心包括会议和展览中心两部分，面积平方米，其中展厅部分平面尺寸为94×163.05米，地下一层，地上两层，建筑总高32.8米，展厅部分一层为大跨度预应力混凝土结构，二层屋面为大跨度钢结构，见图7。展厅一层梁、板的轴线尺寸为144×60米，柱尺寸为24×30米，由后浇带将整个平面分成60毫米×56米，60毫米×56米，32毫米×60米三个区域，见图8。该部分梁板纵横向框架主梁截面尺寸分别为1.2毫米×2.4米和1.4毫米×2.8米，采用有粘结预应力，属于大体积预应力混凝土结构；纵横向框架次梁截面尺寸为0.4毫米×1.4米，采用无粘结预应力，梁板混凝土强度等级为C40。其特点是大跨度、大开间、纵横双向预应力梁布置。图7会展中心平面示意图图8展厅二层结构平面图2.施工情况Ⅰ