预应力技术在超高层建筑施工中应用

'预应力技术在超高层建筑施工中应用　　摘要：笔者根据多年施工经验，对超高层建筑施工中预应力技术的应用进行探讨，以供业内人士参考。关键词：预应力；超高层；建筑施工；中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：一、预应力施工技术1.主要施工材料及机具1)钢绞线常见的规格有直径为9.0(73)，12.0(74)，15.0mm(75)等3种。钢绞线必须放在模板的支撑体系上，注意分散，避免荷载集中。2)孔道成型材料全部采用金属波纹管。3)锚固体系张拉端采用扁型锚具，固定端采用H型压花锚具。①张拉端锚具由夹片、锚板、锚垫板以及螺旋筋4部分组成(见图1a)；②固定端H型压花锚具，包括梨形自锚头的一段钢绞线、与连接锚头的钢筋支架、螺旋筋、端部封堵的干硬性水泥浆体等(见图1b)。4)连接器包括挤压头、连接体、保护罩、锚垫板、螺旋筋(或方形箍)、约束圈等(见图2)。图1锚固体系图2连接器2.施工重点7 1）金属波纹管铺设及预应力筋穿束绑扎构件的普通钢筋时，可同时进行金属波纹管的埋设。将金属波纹管按设计的曲线定位在非预应力钢筋笼中，根据矢高沿构件方向每隔约0.8m设置相应的马凳钢筋，在马凳处用铁丝把波纹管与马凳钢筋绑紧，使波纹管形成曲线。金属波纹管埋设完成后，根据施工图检查每束内钢绞线的直径和根数，根据实际情况采用逐根穿束或集中穿束的方式将预应力钢绞线置入导管内。预应力筋铺设完成后还需埋设灌浆管。2）端部预埋安装固定端端部预埋安装固定端采用H型压花锚具，把固定端的每股钢绞线端部打散；将固定端用马凳支撑到正确位置并固定。根据施工图放置马凳以支撑钢绞线股，检查表面保护层厚度是否满足要求，用铁钉把马凳固定在模板上。张拉端端部预埋安装张拉端采用内凹式做法，采用聚乙烯泡沫块形成凹口，必须保持张拉作用线与承压锚垫板垂直。若张拉木盒需固定在混凝土表面，应在合适高度将其固定。张拉端可以根据现场施工条件放置在不同位置，后浇带的侧板上标出所需槽的高度和锚杆预留洞口以利于切割打眼。锚件和凹槽状模板放在后浇带的侧板上。3）预应力筋张拉7 所有材料安装到位后可浇筑混凝土，待混凝土强度达到设计要求后可进行张拉。预应力张拉主要分2个阶段，即初始张拉和最终张拉。初始张拉清除木盒，把张拉垫块或套筒放在每根钢绞线上，确保其正确安装。张拉顺序为先横向后纵向，对称同步张拉。一个固定端内放2个楔子以固定钢绞线。检查钢绞线的长度是否和图纸要求一致。初始张拉到初始张拉荷载。张拉前应剔除泡沫板，安装夹具，并在钢绞线的指定位置喷涂涂料。在放松张拉压力之前需要将楔子敲击到位或者用自动敲击工具敲击以保证弹簧位置准确。张拉完毕后确保楔子位置正确。最终张拉首先确保混凝土强度达到要求，检查施工图中要求的张拉顺序。使用千斤顶要求对称张拉。采用全部张拉荷载张拉钢绞线。放松应力之前敲击楔子或者用自动敲击工具敲击。所有钢绞线张拉完毕之后，测量从楔子到初始张拉喷涂涂料的标记点的距离并记录，数值精确到1mm。张拉时间控制预应力钢筋张拉时间控制的关键因素是混凝土强度，参照后张法预应力板图纸，第1次张拉时间大约为混凝土浇筑24h后，混凝土强度必须为10MPa；第2次张拉时间大约为混凝土浇筑72h后，混凝土强度为30MPa。每次张拉均应严格按照试块压力试验结果执行。4）孔道灌浆7 灌浆时间张拉完毕后即可灌浆，但不能迟于3周，原因如下：填满预应力钢绞线与孔道间的空隙，让预应力钢绞线与混凝土牢固地黏结为一整体；保护预应力钢绞线以免锈蚀，增加结构的耐久性，减轻锚端张拉部位的负荷状况；预应力钢绞线与构件混凝土的有效黏结，可以控制超载时裂缝的间距和宽度，提高结构的抗裂性和承载能力。灌浆工艺水泥浆要严格按配合比配料，搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，一般需2～3min。灌浆料的温度宜控制在18～28℃。5）端部封锚张拉端多余预应力筋切除张拉、灌浆完成后，用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋。截断钢绞线前，检查下列内容：所有钢绞线都已张拉至设计荷载，记录张拉变形值；收到允许截断钢绞线的书面文件。密封凹槽用3∶1∶1的比例配制干砂浆，标准为手握成团，松开分散。干砂浆搅拌完成后，在外露的锚固装置和钢绞线周围凹槽处，先手工填充干砂浆，填实凹槽后，用木方捣实压紧密封。二、施工中质量与安全问题1.质量问题7 1)质量问题预应力筋张拉过程中出现断裂或滑脱，其数量应不超过同一截面上预应力筋总根数的3%，且每束钢丝≤1根；张拉过程中出现塌孔或张拉后发现构件张拉端部出现有害裂缝；灌浆过程中易发生孔道阻塞、串孔或中断灌浆。2)发生原因滑丝一般是锚板锥孔与夹片之间有夹杂物，钢绞线上有油污，锚下垫板喇叭口内有混凝或杂物，锚具偏离锚下垫板企口，限位板限位的尺寸不合适；混凝土浇筑时强度不够，可能是振动不均匀密实、缓凝剂过多，预应力设计时2个张拉口间隔太近，竖向钢筋被切断，以致混凝土抗拉力不够；灌浆排气管(孔)与预应力筋孔道不通或孔径太小。3)解决方案采用单根前卡式千斤顶和退锚器，将退锚器支撑在锚具上，用单根千斤顶张拉滑丝钢绞线，直至将滑丝夹片取出，换上新夹片，张拉至设计应力即可。如遇严重滑丝，则应将锚具上的所有钢绞线全部卸载，找出原因并解决，再重新张拉。步骤：清理混凝土表面，剔除破裂的混凝土，使其能够装上张拉工具，对其卸载；卸载完成后继续清理，把张拉口的混凝土凿穿，然后再重新绑扎螺旋钢筋和附加钢筋；浇筑高强度等级混凝土(SIKA114)，浇筑前须涂刷高强度胶，使其浇筑完成后黏结更加紧密；浇筑完成后等待混凝土强度报告，达到强度后再次进行初张拉和终张拉。及时冲洗孔道或采取其他措施重新灌浆。7 4)预防措施安装时清理夹片与锚板锥孔的黏附泥浆或其他杂物；对表面有锈的钢绞线，张拉前应彻底除锈；锚具安装到位后应及时张拉，防止其间隔太久而锈蚀；限位板应根据钢绞线的实际外径选择；切割多余钢绞线，必须在距锚具50mm以外的位置使用切割器，并采取保护措施，使锚具附件的温度≤150℃，防止夹片受热退火而滑丝。混凝土浇筑过程中，对2个张拉口较近的区域需特别留意，振捣密实。钢筋绑扎过程中，此区域的钢筋尽量不要切断，以及张拉口处多加几根钢筋。灌浆前先打通灌浆孔，用清水清洗孔道，直到张拉端部出水较大，各处均畅通时方可安排灌浆。2.安全问题预应力施工操作人员在用电及机械使用方面除应遵守阿联酋本地的有关安全规定外，尚应遵循以下安全措施。1)预应力筋下料及吊运安全措施用砂轮切割机切割预应力筋及波纹管时，作业人员应配佩戴防护眼镜；预应力施工在制作安装前需要将事先准备好的材料(镀锌管架，马凳架，钢绞线)吊运至施工现场，在此过程中存在一些重大安全隐患，需要采取安全技术措施来防止事故发生，先将镀锌管架两头用活动的安全网系牢，且用2根钢管将中间的镀锌管压实，防止架子在空中碰撞或大风情况下较短的镀锌管从空中落下，马凳箱同样采用安全网封好，且用绳索系牢，防止出现高空落物的情况，当吊运钢绞线时，将较长的钢绞线盘成圈吊运，且要检查好钢绞线数量，防止一次性吊运超载而发生事故。7 2)预应力筋张拉安全措施高层预应力施工多存在高空临边张拉等特点，再加上预应力张拉本来就存在极大的危险性，更应该采取安全技术措施来进行预防。3)预应力施工在张拉结束以后需要切除多余的钢绞线，并封堵预埋的盒子，由于当地气温高和多临边的特点，应该采取措施加以预防。切割人员必须佩戴好防护镜、安全带，在切割方向放置好一块挡板，由于当地气温高，在切完以后必须浇水润湿，以免发生火灾。参考文献：［1］中国建筑科学研究院．GB50204—2002混凝土结构工程施工质量验收规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2002．［2］冯大斌，董建伟，孟履祥，等．后张预应力孔道灌浆现状及改进研究［C］//中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文集．北京，2006．［3］曹国雄．后张法预应力混凝土施工技术在某大厦工程中的应用［J］．广东建材，2010(7)：95-98．［4］中国建筑科学研究院，歌山建设集团公司．JGJ85—2010预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程［S］．北京：中国建筑工业出版社，2010．7'