现浇无粘结预应力lpm轻质管空心楼板施工工法

'现浇无粘结预应力LPM轻质管空心楼板施工工法中铁**集团有限公司1前言现浇砼空心楼板结构是近年来我国大力推广的一种新兴工艺。其最根本的特点是现浇混凝土结构楼板空心化，在增加楼板截面有效高度的同时又减轻了楼板结构自重、提高了楼层有效净空，在大跨度公共建筑中已得到较多推广、应用。现浇无粘结预应力LPM轻质管空心楼盖是将预应力混凝土与LPM轻质管空心楼盖两种技术相结合产生的一种新形式混凝土结构，是以LPM轻质管为芯模、芯模间空隙布设预应力钢筋并采用无粘结一端张拉的混凝土结构空心楼盖。本工法是中铁**集团有限公司在银川建发现代城项目施工中应用、总结而成的，获中铁**集团有限公司2008~2009年度优秀工法一等奖。2工法特点2.1楼盖空心率大。空心率为30-65%，比一般圆形空心管填充楼盖高5-12%。2.2方便管线安装。轻质管上可开槽或穿洞，管线安装不受限制。2.3轻质管重量轻，且不易破损。每平方米空心板范围内轻质管重量仅3-10kg，水平及垂直运输十分方便；轻质管为弹塑性材料，碰撞、踩踏时不易破损，且容易修补，施工安装也相对简单。2.4轻质管吸水率小。主材外面的隔离层具有防水作用，吸水率小于0.5%，便于混凝土的浇筑及振捣。 2.5结构受力更合理。能按双向受力的模式布置轻质管，可根据工程具体情况进行调整。3适用范围适用于各种跨度和各种荷载的建筑，特别适用于大跨度和大荷载，大空间的多层和高层建筑。4工艺原理在现浇楼板中放置轻质管形成孔洞，沿布管方向的板的正截面变成了“工”字形截面，垂直于布管方向的板的正截面和“工”型截面的承载能力等量的实心板是相同的。LPM轻质管放置于现浇板内，既增加了截面的有效高高，又减少了混凝土的使用量，减轻了结构自重。同时充分利用无粘结预应力钢铰线高强、低松驰的特点，有效降低结构挠度，增加结构的承载能力。图4-1受力模型简图5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程 施工准备满堂承重脚手架搭设模板支设在模板上放样绑扎板下层钢筋网片绑扎肋梁、暗梁钢筋水电管线盒安装预应力钢铰线布设LPM轻质管铺设板上层钢筋网片绑扎预应力钢铰线固定LPM轻质管固定浇筑砼预应力筋张拉并锚固锚具端头处理模板拆除图5.1-1现浇无粘结预应力LPM轻质管空心楼板施工工艺流程图5.2LPM轻质管施工操作要点 5.2.1组装轻质管组合单元。根据设计要求，通过格栅连接，预先将三根轻质管拼装成一个单元。图5.2.1-1轻质管组合单元5.2.2放样。根据施工放样图的要求，在模板上准确标出钢筋网格位置、每个轻质管组合单元的位置和朝向、水电管线走向及线盒的位置。5.2.3绑扎下层钢筋网片。严格按照模板上的钢筋位置线绑扎钢筋，以免出现钢筋与管线盒等发生位置冲突须进行调整的情况。底部双向钢筋绑扎完毕后，请监理进行底部钢筋验收，以免轻质管布置完毕后，底部钢筋无法检查，并保证每个轻质管在每两个最底层的钢筋之间，同一个方向中间的正上方布置。钢筋绑扎正确为以后轻质管的抗浮处理打下基础。5.2.4安装水电管线盒。因本工程功能要求，线管盒的预留、预埋较多，管线纵横交错，特别是穿楼板的上下水管道，一旦埋下就不能再轻易凿打和移位；电气管线盒的预埋应尽量减少对楼盖断面的削弱，使线管盒尽可能在轻质管间肋处预埋，必要时可以将轻质管断开、事后封堵的措施、或将轻质管锯开或采用小尺寸轻质管避让埋件，以让出管线的位置，严禁穿透轻质管来布置线管。　　5.2.5 铺设轻质管。将轻质管组合单元，按已经标出的位置放置在板中。当管线与轻质管发生冲突时，应先在轻质管相应位置上开槽让管线通过，然后用胶带将槽口封严，不露出聚苯泡沫。5.2.6绑扎板上层钢筋网片。先铺放轻质管处板面的上部纵向钢筋，再铺放横向分布钢筋。施工时一定要注意对轻质管的成品保护，不得将重物压在二者上面。5.2.7固定轻质管。轻质管的定位是靠轻质管限位钢筋（或垫块）、轻质管格栅钢筋来实现。限位钢筋与限位垫块限制轻质管的上下错动，马凳与格栅钢筋限制轻质管的左右错动；靠三种钢筋的摩擦力限制轻质管的前后错动。在安放轻质管之前先固定好马凳钢筋，穿好限位钢筋后再放轻质管，限位钢筋定位要求准确，一定要牢固绑扎或者点焊在底筋上，位置绝对不允许错动。马凳铁、限位钢筋、格栅、限位垫块见以下3图图5.2.7-1图5.2.7-2 图5.2.7-15.2.8空心板抗浮处理抗浮措施首先是选好抗浮控制点，要分布均匀，抗浮铁丝要绑扎牢固。本工程把控制点设在小肋处，呈梅花型隔肋交错设置，间距约1m，靠梁一排，以距梁边10cm以内为宜，抗浮铁丝或抗浮拉杆要固定牢固可靠。选用12号铁丝垂直固定抗浮控制点，先将铁丝一端在垂直于控制点的模板上从孔中往下穿出，与模板的支撑系统绑牢后将铁丝端头从孔中住上穿回。当安放好轻质管、绑扎好板上铁及分布筋后，将铁丝的两个端头在抗浮控制点对应的上层钢筋处拧紧。为了真正做到垂直安装抗浮控制点，需在小肋部位的底模上打孔，打孔工作应当在模板上普通钢筋刚放好样，小肋部位已确定后及时进行。图5.2.8-1 另外，也可采用带沟螺杆，在模板上打孔，下图采用100×100×10mm的钢板进行拧紧固定；当安放好轻质管、绑扎好板上铁及分布筋后，就可将铁丝的两个端头或螺杆在抗浮控制点处拧紧。抗浮措施对保证工程质量非常重要，施工班组一定要提高认识，绑扎一定要牢固可靠，否则抗浮措施一旦失败，楼层标高将无法控制。不得利用底层钢筋作抗浮固定，防止砼浇筑过程中轻质管和底层钢筋一块上浮。抗浮方式见下图：图5.2.8-25.2.9轻质管与管线相交的处理措施轻质管施工对电线管的铺设要求：有轻质管的地方电管应尽量横平竖直铺放。横向为垂直轻质管，应尽量走两端实心区或两道管的衔接处，如无法实施可在轻质管上局部开槽，给线管留一个通道，然后对轻质管开槽处进行修补加强。图5.2.9-15.2.10 空心板现场清理。利用吸尘设备，将轻质管开槽及抗浮钻孔所产生的碎屑清除干净。5.3预应力混凝土施工操作要点5.3.1无粘结预应力筋的下料及存放1预应力筋的下料：根据图样设计要求，先求出铺设钢绞线走向的设计曲线方程，并计算相应数据，经设计单位认可后，按照预应力筋的长度、张拉设备及锚具系统的组装要求，进行钢绞线的下料计算，同时，结合施工现场屋面的实际尺寸，试配下料符合实际后，进行统一下料和固定端锚具与钢绞线的组装。应用砂轮切割机切割，严禁使用电焊和气焊。2预应力筋的存放：将各种类型的预应力筋按照图样的不同规格进行编号挂牌堆放。无粘结预应力筋运到工地后，在铺放使用前，应将其妥善存放在干燥平整的地方，避免污染，下面设垫木，上面采取防雨措施，以免材料及组装配件的锈蚀。张拉端锚具、配件要存放在室内，运输、存放时都要避免预应力筋外皮破损。5.3.2预应力筋的铺设图5.3.2-1预应力钢绞线布置示意图预应力筋用定位架立筋为宽度同暗梁宽度的用12螺纹筋制作的马凳，马凳间距按设计要求布置，一般间距1～1.5m。用电焊或绑扎的方式将马凳固定在板底钢筋上。 为确保预应力筋的位置，应待非预应力筋铺设完成后，再铺放预应力筋。无粘结预应力筋布置位置及矢高必须符合设计要求（如图）。铺设应严格按设计尺寸进行划线定位，水平方向定位误差为±30mm，沿板厚方向定位误差为±5mm。每隔1m设一个马凳控制曲线高度，在曲线的波峰和波谷处，以及反弯点处必须绑扎，以保证曲线部分无粘结预应力筋位置准确。预应力筋的铺放须各自保持平行走向，严禁扭曲。5.3.3固定端的制作在端部70-75mm范围内剥去外包塑料，同样对预留端头采用胶带包裹严密，防止油液渗出。擦去固定端钢绞线上油脂，然后套上锚垫板，垫板尺寸为90×90mm，厚度为16mm，旋入钢丝衬套，要求密排裹紧，用挤压机挤压。垫板前头用卡扣拧紧，以防止垫板和挤压锚中间有空隙，垫板前套入φ6螺旋筋。成型后的挤压锚端头外露钢绞线长度不少于300mm。5.3.4张拉端的设置张拉端的锚垫板后面焊三道钢筋网片，浇筑砼时应振捣密实。张拉端按照锚具大小，采用木胶板制作木盒作为穴模，以防浇筑砼时将锚垫板埋住。混凝土浇筑完毕应及时拆除模板，并将张拉端的穴模扣出，清理混凝土，形成凹口，以便于安装锚具、方便张拉。5.3.5无粘结预应力筋的张拉与封锚1无粘结预应力筋的张拉 张拉前应有混凝土立方体试块抗压强度报告。混凝土强度达到设计强度80%以上后用ZB500油泵和YC-25千斤顶张拉预应力筋。张拉时做到孔道、锚杯、千斤顶三对中。张拉预应力筋分三级加荷并超张拉，即（持荷2min）。张拉控制应力，张拉力，（为钢绞线面积）。预应力筋张拉力应严格控制。表5.3.5预应力筋张拉力控制表配筋形式配筋量钢绞线截面积Ap/mm2张拉力Np/kN备注100%张拉力100%超张拉力无粘结板115.24140182188单根张拉张拉预应力筋采用“控制张拉力为主、控制伸长值作校验”的方法。预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与设计规定检验值的相对允许偏差为±5%。预应力筋中建立初应力（）时千斤顶活塞伸长量为，张拉至时千斤顶活塞伸长量为，则实际伸长量为。实际张拉伸长量与理论伸长量相比较误差不应超过+10%～-5%，否则应停机检查原因，调整处理后方可继续张拉。2锚固端头的处理锚具是无粘结预应力筋的关键部分，对锚固区的保护非常重要，应予以格外重视。张拉锚固完毕后切除无粘结筋外露的多余钢绞线，切除后露出夹片外长度50mm。然后，用环氧树脂胶泥涂刷穴槽内壁外露钢丝锚具，使之成为一个封闭的系统，以防止外界有害物质侵入造成锈蚀，同时增强新老材料间的粘结，最后用高一标号的微膨胀细石混凝土封闭张拉穴槽，外面再刷一层防水涂料。5.3.6混凝土的浇筑及振捣 混凝土浇筑是一系列工序的最后一个环节，特别是振捣的好坏直接影响现浇楼板的受力，所以混凝土施工前后需注意以下几点：1空心楼板的浇筑采用泵送商砼一次浇筑成型，砼塌落度不小于200mm，粗骨料的粒径也不宜大于25mm。2在验收前，应将模板内的杂物清理干净。经项目质检部门预验收合格后，再请监理工程师共同进行隐蔽验收。验收后，及时办理好签证手续。3浇筑前对轻质管先浇水润湿，并铺设架空施工便道，严禁将施工机具放置在轻质管上，施工操作人员不得直接踩踏轻质管。4为保证质量，混凝土卸料应均匀，避免堆积过高损坏轻质管，振捣采用φ30振动棒，并尽可能避免触碰轻质管及固定装置。5浇筑宜沿着轻质管纵轴单向进行，不宜沿着垂直轻质管方向做多点围合式浇筑。6材料与设备6.1主要材料6.1.1预应力筋本工程预应力筋采用强度1860Mpa、直径15.2㎜的无粘结预应力低松弛钢绞线，设计张拉控制应力为1302 Mpa。预应力筋为一端锚固一端张拉。预应力按照无粘结预应力成套技术工艺，通过专用设备涂以防腐润滑油脂，并包裹高密度聚乙烯而成；预应力锚具采用I类锚具，无粘结张拉端为单孔夹片式锚具，由单孔锚具、锚板、穴模、螺旋筋组成；锚固端为挤压锚，由挤压锚具、承压板、螺旋筋组成。钢绞线尺寸及性能如表1所示。表6.1.1-1钢绞线材料性能钢绞线型号直径截面面积抗拉强度标准值极限负荷屈服荷载伸长率%无粘结塑料皮厚度弹性模量15.213918602592203.50.8-1.26.1.2轻质管空心板填充所用LPM轻质管是“一种带硬质加强层的轻质发泡材料填充件”。LPM轻质管是一种带加强及隔离层的聚苯乙烯泡沫塑料填充体，外带加强及隔离层。聚苯泡沫表面密度为16。LPM轻质管上表面有防水保护层与加强层。不吸收混凝土中水分，保温性能好，其强度能满足施工中操作及抗浮的要求。本工程根据板厚选取材料尺寸为：296*150*1000mm（宽*高*长），每3根轻质管为一个组合单元。材料截面尺寸如图：图6.1.2-1轻质管断面示意图轻质管采用专利产品，其生产工艺可靠，产品质量轻、不吸收混凝土中的水份、保温性能很好；经过多个工程的实践检验，使用性能良好。质量要求表6.1.2-1尺寸允许偏差的规定：项目允许偏差(mm) 长度L≤500±8L＞500±10断面尺寸D≤300±5＞300±8端面平整度D≤300≤5D＞300±8填充体平直度L≤500≤5L＞500≤8物理力学性能表6.1.2-2项目规格技术指标线密度(kg/m)80≤D＜200≤1.8200≤D＜350≤3.5350≤D＜500≤5.5500≤D＜650≤8.0650≤D＜800≤10.0体积吸水率(%)≤2抗压荷载(kg/m)≥100抗振动冲击振动1min.无裂纹、无破损6.2主要设备表6.2-1主要设备表名称型号数量备注千斤顶、液压油泵、压力表25T/380V/750W3套须配套标定电线盘220v2套电线盘380v搅拌器1台砂轮锯18㎝/220v/750w2个配套锯片大砂轮锯35㎝/380v1600w2个配套锯片黑胶带4箱电焊机3000w/380v1台工具箱1个常用工具铁丝5把8#7质量控制7.1质量评定标准 按照中华人民共和国国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50524-2002）和中华人民共和国行业标准《现浇混凝土空心楼盖结构技术规程》（CECS/175-2004）以及现浇混凝土空心楼盖(05SG343）的规定进行质量评定，工程质量必须符合上述标准的要求。7.2LPM轻质管的质量控制及要求7.2.1轻质管目前尚无国标或行业标准按照行业标准进行验收。轻质管进场时，应按连续进场不超过5000件为一个检验批，检查产品合格证、出厂检验报告，同时监理也应对轻质管进行见证取样，送具有相应检测资质的检测单位进行复检。对每个检验批轻质管的外观质量应全数目测，并对其外观质量、尺寸偏差进行检查，符合规范允许偏差要求的方能使用。7.2.2类型与规格LPM轻质管按断面形状分为标准型（圆形）和异型（扁弧、长弧、椭圆、对称多边、非对称多边）。标准型以其直径作为特征代表值D(单位：mm)；异型以其断面最大与最小尺寸的平均值作为特征代表值D(单位：mm)以外包尺寸大小作为产品的规格，尺寸范围是：宽度80-800mm、高度80-1000mm、长度200-2000mm。7.2.3质量控制措施1轻质管要防止坚硬金属剐碰；同时电、气焊作业不得紧贴轻质管进行，避免烧出孔洞。若轻质管表面出现破损，应及时修补，当破损面积超过总表面积的30%时，应更换成完好的轻质管。浇筑混凝土时，一定要搭设马道，避免直接在轻质管上作业。 2在施工过程中，轻质管应免受撞击和挤压，在运输、堆放时均应小心轻放，严禁甩扔。在吊至施工部位时，用专用的吊篮吊运，以防损坏。在板面筋绑扎完毕以后，如发现有损坏的，应采取粘贴胶带纸等方法及时密封。3轻质管的位置（包括绝对位置和相对位置）准确和整体顺直对于满足设计要求非常重要，轻质管的竖向位置过大偏差将导致板的承载能力受到影响，轻质管横向位置的过大偏差将导致空心楼板肋间混凝土的尺寸不满足设计要求，板的实际截面尺寸不符合要求。特别是轻质管于梁边之间的间距要严格按图施工。4管线的预留、预埋要与钢筋和轻质管的安装密切配合，要坚持与轴线方向尽量平行布置在楼板实心区域、肋宽区域内的原则，少交叉，少打斜，避免出轻质管与管线交叉打架的现象。当无法避开时，可对轻质管采取断开或锯缺口的措施，所造成的破损应及时封堵。7.3预应力筋的质量控制和要求7.3.1预应力筋张拉前严禁拆除底部支撑，待预应力筋全部张拉后方可拆除。7.3.2预应力损失影响到结构的工作性能，是预应力结构的重要特性。表7.3.2为关于本工程的预应力损失计算值。在施工中，应采取措施降低相应的预应力损失。 本工程预应力筋采用一端张拉，为减少预应力筋与预留孔道壁摩擦引起的预应力损失，张拉端分别设置在构件的两端。这样既可以使两端受力一致，又可以减少端部混凝土的局部应力，避免形成纵向裂缝。另外与设计单位协商，在保证计算的前提下选用小变形夹具，减少垫板，增加台座长度，尽力减小锚具变形引起的预应力损失。表7.3.2预应力损失计算值引起损失的因素符号后张法应力损失各项预应力损失的百分率张拉端锚具变形和钢筋内缩25.042%预应力筋与孔道壁之间的摩擦26.372%预应力钢筋的应力松驰103.727%混凝土的收缩和徐变132.0310%7.3.3张拉端的承压板须有可靠固定，严防振捣混凝土时移动，并需保持张拉作用线与承压板垂直（绑扎时应保持预应力筋与锚杯轴线重合）。承压板与端部模板之间必须连接牢固，避免出现空隙。7.3.4在预应力筋的张拉端和锚固端各装一个螺旋筋，要求螺旋筋要紧靠承压板和锚板。螺旋筋用φ6钢筋制作，螺旋筋环绕圈数为4，螺距为30mm。7.3.5工具锚夹片，应注意保持清洁和良好的润滑状态。新的工具锚夹片在第一次使用前，应在夹片背面涂上润滑脂。以后每使5～10次，应将工具锚上的夹片卸下，向锚板的锥形孔中重新涂上一层润滑剂，以防止在退楔时卡住。润滑剂可选用石墨、石蜡或专用退锚灵等。7.3.6预应力筋穿束过程中，遇到洞口阻碍的，预应力筋应平缓绕过洞口，距洞口边不宜小于150mm，在弯折位置安装构造钢筋。 7.3.7预应力筋遇有电缆管（尤其是硬质聚氯乙烯管）相交时，必须将电缆置于预应力筋上面，防止张拉过程中压坏。7.3.8张拉过程中，当个别钢丝发生断裂时，可相应降低张拉值，但断裂数量不能超过同意截面预应力筋总数的2%，一束钢丝只允许断裂一根。7.3.9从预应力筋开始铺设直到混凝土浇筑，严禁在预应力筋周围使用电焊，以防预应力筋通电造成强度降低。8安全措施8.1建立安全保障体系，由项目负责人全面管理，安全员具体负责施工安全。8.2在进行技术交底时，同时进行消防及安全施工交底。8.3空心板施工人员进入现场应遵守工地各项安全措施要求，进行文明施工，严格遵守总包及业主制定的各项现场作业相关规定。施工人员进场必须戴安全帽，不准穿拖鞋上岗，不准喝酒及打架斗殴。施工现场严禁吸烟，严格遵守工地的消防规定。8.4用电时应注意防止漏电，接电应由专业电工操作，明火作业时附近必须设有专人看火，配备灭火工具，且空心板安装时尽量避免同层及同部位作业施工，远离明火作业区域。8.5轻质管装卸须小心轻放，不得甩扔，防止伤人。8.6轻质管必须搭好钢管架堆放整齐，码好归堆，堆放高度不得超过2m。8.7操作人员不得踩在轻质管上玩笑、打闹。 8.8吊运必须由专人负责，每次吊运前必须检查吊篮工作性能是否完好，吊篮下严禁站人。8.9雨天工人作业，需戴手套，穿雨鞋，注意防滑。8.10破损的轻质管要集中堆放好统一处理，不得随意乱扔，上了楼面后发现的破损的管，须统一吊下来，不得从楼面扔下来。9环保措施9.1施工时所需材料用多少领多少，保持作业面清洁。每日收工时将剩余材料返回库房。9.2夜间施工严禁大声喧哗，以防噪声扰民。9.3由于工程所用轻质管主要是由聚苯泡沫构成,施工及保管不当容易造成白色污染。因此施工过程对于材料的运输、保管、铺放应由专人负责，搬运过程轻拿轻放，外表一旦发现破损就及时修补或现换。现场铺放时按需供给，施工面不过多堆放，避免轻质管的堆放影响其它工种的施工，同时减小了材料的人为破损。10效益分析10.1经济效益采用现浇有梁空心楼盖时，可平均降低层高200-300mm左右，而采用无梁空心楼盖，则可平均降低层高300-400mm，取降低层高300mm分析，一般地每降低100mm层高，可降低本楼层土建综合造价1.5%。框架结构土建造价一般可取1000元/m2，即采用空心楼盖降低框架梁高度一般可节省土建综合造价1000×1.5%×300/100=45元/m2。由此可见，若采用空心楼盖能有效降低300mm层高以上，显然具有很强的综合经济优势。另外由于每层层高的降低可以做到保持原设计高度不变，增加楼层数，从而达到更加显著的经济指标。10.2社会效益 采用现浇空心楼盖时，每层楼板的恒荷载将减轻30%~40%，对于一栋建筑来说总重量将有很大的减少，使得楼的地震力减少，这样对于减少结构的位移及位移比很大帮助，抗震构件（框架梁、柱和剪力墙）的截面尺寸和配筋将减少；同时在地基基础设计时的优势尤为突出。LPM轻质管是以聚苯泡沫为主要材料，外带隔离层及加强层的一种新型异型截面空心楼板填充用轻质材料，隔离层起保护与防水作用，顶部（或底部）的表面加强层用以抵御施工及抗浮荷载，与其它相关技术比较，该技术的空心率更高、填充物重量更轻、隔声性更好、运输性能好、吸水率很低、铺埋件与管线的性能更佳、总造价更低，经济和社会效益显著，具有广阔的推广应用前景。10.3环保效益采用预应力空心楼盖技术在很大程度上减少了钢材用量、混凝土用量，达到环保节能的目的，混凝土用量的减少意味水泥用量相应减少，同时减少了粉尘大气污染；降低了结构自重，有利于结构抗震。11工程实例建发现代城位于宁夏回族自治区首府银川市中心——兴庆区解放街，是自治区成立50周年的重点工程。建发现代城东临银川饭店，西靠进宁北街街心花园，南沿解放西街，北临新力巷，总占地面积15000㎡，总建筑面积11.8万㎡，框架剪力墙结构，该项目于2008年6月动工，2010年7月竣工，地上26层（包括裙楼6层），地下2层，裙楼楼盖采用现浇无粘结预应力LPM轻质管空心楼板，本工程LPM空心管用量36000㎡。应用效果良好，在一定程度上减少了楼板混凝土实际用量及增加了净空高度，但主要存在的问题是材料到达施工现场后占用大量的场地，在吊装过程中需要采用专用工具且吊装时易滑脱。'