江苏框剪结构多层宾馆现浇弧线形型钢混凝土预应力梁施工工法

'XXX宾馆及配套现浇弧线形型钢混凝土预应力梁施工工法xx建设集团有限公司18 第一章　前言随着我国建筑行业的不断发展，特别是大型公共建筑建设的发展，新建的建筑风格日益多样化，建筑设计冲破了以往的束缚，出现了一批造型新颖独特的建筑，反映了强烈的时代气息。这其中就有许多以曲面造型为建筑表现手段的建筑，由于梁跨度大，截面大，弧线形型钢混凝土预应力梁被越来越多地应用于大型空间的公共建筑当中。相对于直线梁而言，弧线形梁因受弯扭耦合作用的影响,其受力特性较直线梁更为复杂，而本工法梁中还含有型钢梁且端部是型钢柱，导致预应力钢绞线波纹管安装会遇到很多障碍，排版不妥将会影响到波纹管的安装定位，给施工增加了很大的难度。XXX宾馆及配套工程位于巴城镇XXX东侧、马鞍山路最西端，离XXX只有50m远。本工程采用钢筋混凝土框架结构，其中A区四层2-5~2-10/2-C~2-F轴（梁编号KLAY）和B区三层2-20~2-23/2-A~2-C轴(梁编号KLBX)、五层2-20~2-23/2-A~2-C轴（梁编号KZZB）部分框架梁采用有粘结预应力体系，A区预应力梁采用工字形截面，B区预应力梁采用矩形截面。XX建设集团采用现浇弧线形型钢混凝土预应力梁施工工法进行施工，较好地解决了该问题，保证了工程施工的顺利进行。XX建设集团为解决现浇弧线形型钢混凝土预应力梁的施工技术问题，组织技术人员研究现浇弧线形型钢混凝土预应力梁施工难题的根源，探索现浇弧线形型钢混凝土预应力梁的钢筋、模板、排架、型钢、波纹管铺放、固定和预应力筋穿筋的施工工法。通过大量的试验在现浇弧线形型钢混凝土预应力梁施工方面取得了显著成效。18 第二章　工法特点1、采用型钢梁加预应力的形式，很好的解决了大跨度梁的受力问题，减小了梁的截面大小，节省了混凝土、钢筋用量，也给施工带来了便利；2、该工法在进行预应力梁钢筋、型钢、模板、排架设计时，充分考虑到预应力波纹管铺放、固定和预应力筋穿筋的困难。通过合理的工序安排，很好的解决了型钢安装，钢筋安装，预应力波纹管铺放间的矛盾，确保了梁的施工质量。3、预应力采用人工穿束法，工艺简单、比较容易实施。4、预应力筋的张拉采用了穿心式千斤顶和工具锚，实现了预应力筋的张拉与锚固相结合，保证了梁端质量，减少了钢绞线的浪费。18 第三章　适用范围本工法适用于现浇（弧线形）型钢混凝土后张法预应力梁，且预应力主筋采用二次抛物线曲线形布置的钢绞线的工程。18 第四章　工艺原理4.1现浇弧线形型钢混凝土预应力梁，梁的端部1/3跨范围内设置有型钢，端部柱为型钢混凝土柱，梁内设置预应力，预应力采用后张法施工。4.2型钢的应用可以充分利用混凝土的抗压性能和钢材的抗拉压性能，钢筋混凝土与型钢形成整体，共同受力，因此，型钢混凝土构件的承载力可以高出同样横截面的钢筋混凝土构件一倍以上；而在此基础上再采用预应力技术，可以大量节省钢材，减小构件的截面，减轻结构自重，特别在大跨度结构中更为经济，能有效地降低结构高度（或增加净空），建造大跨度、大空间结构，增加使用面积。4.3本工法预应力技术是混凝土浇筑后张拉预应力钢筋，在浇筑混凝土之前，先完成排架、模板、型钢安装、普通钢筋绑扎、铺设波纹管和穿束等工作。待混凝土达到了一定强度后，预应力筋铺放操作平台（图4.1）张拉钢筋。达到设计值后采用锚具锚固，通过张拉端锚垫板上的灌浆孔灌浆，使其形成有粘结预应力体系。4.4预应力筋的张拉采用了穿心式千斤顶和工具锚，实现了预应力筋的张拉与锚固相结合，保证了梁端质量，减少了钢绞线的浪费。图4.1预应力筋铺放操作平台18 第五章　施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程支撑排架搭设梁、板底模铺设型钢制作型钢安装普通钢筋绑扎钢绞线加工、断料、编号支架钢筋加工制作、P型锚制作材料送至现场、分类焊接普通支架钢筋梁内预应力孔道铺设、穿预应力钢筋安装锚垫板、螺旋筋预应力钢筋绑扎固定预应力筋矢高、数量检查预应力筋工作长度的保护和封闭模板封闭隐蔽工程验收浇捣混凝土混凝土养护、张拉端部拆模、清理混凝土试块试压安装预应力锚具预应力梁张拉张拉完成预应力筋灌浆多余预应力筋切割张拉端部混凝土封闭拆除预应力梁底模及支撑图5.1预应力筋穿束、张拉、灌浆工艺流程程5.2操作要点5.2.1梁端型钢柱加工时，根据施工方案组合排列出预应梁波纹管走向和位置，通过理论计算出波纹管在柱腹板开孔的位置，由型钢柱加工厂家开设Φ100预留孔洞。18 图5.3预应力梁与型钢柱关系排版剖面图图5.2预应力梁与型钢梁及柱关系排版平面图图5.3预应力梁柱节点三维图5.2.2型钢柱、型钢梁安装时应确保其位置精度，避免误差太大影响预应力筋波纹管定位，从而造成预应力损失。5.2.3根据规范要求，当预应力筋与普通钢筋或其它管线位置有冲突时，应当首先保证预应力筋位置的准确；钢筋下料时应考虑柱中主筋要让出锚垫板或孔道的间距；为保证不影响总工期，应先绑扎预应力梁的普通钢筋大样，以便预应力施工可以尽早开始；预应力梁中腰筋间S形拉接筋待波纹管铺设后再放置绑扎18 ；梁柱节点处应先穿设预应力波纹管及钢绞线，并放置预应力固定端或张拉端锚垫板，然后再绑扎柱箍筋；由于大跨度预应力梁的截面较大，应加强预应力梁的混凝土养护，防止张拉前出现早期收缩裂缝；浇筑混凝土之前进行电气焊作业时必须严格控制，避免损伤波纹管出现漏浆；张拉端处锚垫板后的混凝土必须振捣密实以防张拉时发生局压破坏，但不得长时间用振捣棒直接撞击波纹管及锚垫板，以防破坏结合处而漏浆。5.2.4预应力筋的铺放、张拉和灌浆⑴预应力筋断料根据预应力施工图的布束方案，确定预应力梁中预应力筋的长度。由项目施工员负责编制预应力施工技术参数备料清单，并交项目工程师审核后，方可进行现场断料。⑵预应力孔道成型①确定孔道高度，电焊支架钢筋施工时，首先可以在绑扎完成的箍筋上（垫块完成后），确定孔道跨中高度和反弯点高度。必须注意，束形图中的预应力筋线型的竖向定位尺寸为预应力孔道中心至梁底面的垂直距离，因此在确定支架钢筋的高度时应以波纹管底部外径为基线，将束形图中的距离扣除波纹管半径（外径）作为预应力筋波纹管高度。支架钢筋采用Φ14mm钢筋，形状为一字形，长度与梁箍筋宽度相同，采用电焊与箍筋连接。支架钢筋制作完成后，现场质量员应及时进行复核及工序验收。②铺放波纹管支架钢筋安装完成后，可铺放波纹管。波纹管采用Φ70、80、90mm，18 波纹管每根长度一般为6m，在穿入波纹管前，应先将套管旋上波纹管另一端，穿入孔道后将套管倒旋与另一波纹管相连接。为保证连接处的密封性，在套管连接处采用水密性胶带紧密包扎。在穿波纹管前，应同时注意检查外观质量，小洞用胶粘带包扎，大洞应拆换管道。波纹管采用22#扎丝与梁箍筋及支架钢筋绑扎牢固。如图5.2.1。图5.4若工程中预应力孔道塑料波纹管，在施工过程中，严禁点火或电焊熔渣侵蚀波纹管，与波纹管应有保护和隔离措施。一旦发现应立即采取措施进行补救。波纹管接头必须要牢固、严密，两段工作管要顶紧，按图5.5施工。图5.5⑶预应力筋穿束穿束在每一孔道波纹管完成后进行。采用人工穿束法。穿束前应作好下列准备工作：搭设穿束和张拉用临时平台。临时平台必须满足施工荷载300kg/m2的要求。必须设计专门的预应力筋吊装工具。穿束完成后应做好钢绞线工作长度和端部的封闭保护，以防止水或其它杂质进入预应力孔道。⑷设置冒浆观察泌水孔设置原则：为了便于观察和补浆，一端张拉的预应力筋在固定端处必须设置冒浆观察泌水孔。具体方法：在泌水孔处的波纹管上覆盖一层海绵垫片和带嘴的塑料弧形压板，并用铁丝与波纹管绑扎，再用f25硬塑管将其引出梁顶面，高于顶面约300mm，并加以固定，按下图施工：　冒浆观察泌水孔　　　冒浆观察泌水孔施工制作18 ⑸张拉端部锚垫板的安装波纹管位置固定好并穿束完成后，可安装锚垫板及螺旋筋。端部模板必须与端部锚垫板对拉螺栓固定。为保证其位置的准确，同时还必须保证锚垫板与孔道切线相垂直，应采用普通钢筋加以固定，以防止在浇捣砼时，发生偏位等现象。张拉端部锚垫板、螺旋筋由于处在钢筋较稀处，安装比较方便，但考虑到锚垫板局部承压，除了普通固定钢筋外，还应设置承压用加强钢筋，保证其局部承压满足要求。如下图所示：预应力锚垫板张拉用千斤顶和ZB500型油泵⑹预应力张拉①张拉前准备工作a、设备确定千斤顶、油泵配套设备标定，采用误差<1%的液压式压力试验机进行确定。发生下列情况时应重新确定：l油压表不归零或损坏、失灵；l超过有效使用期限；l严重断、滑丝；l伸长量不合要求而对张拉力有怀疑时；l千斤顶严重漏油或修理后。b、预应力主要材料复试检验张拉前，应取得有关检测部门对钢绞线、锚具的复检报告，并确认全部合格。c、签署张拉通知单18 张拉前，在监理和总包单位确认其构件混凝土强度、结构测量参数、其它技术资料和张拉安全设施验收合格，并签署张拉通知单后，方可进入现场进行预应力张拉。a、张拉端端部清理和锚具安装在取得张拉通知单后，方能进入预应力正式张拉程序。预应力钢绞线张拉操作：(a)将每端钢绞线各股按顺序穿入锚具各孔；(b)将工作锚装入垫板定位圈内，并紧贴锚垫板，插入夹片，用锤打紧；(c)安装限位板，钢绞线从限位穿过进入千斤顶；(d)安装千斤顶前，要求千斤顶轴线与钢束轴线重合；(e)安装工具锚。预应力钢绞线张拉注意要点：预应力锚具a)限位板和千斤顶安装，夹具要清洗干净，不得有油污杂物，清理好梁端锚垫板和钢铰线，保持有足够工作长度；b)安装千斤顶时需保持孔道中心、锚具中心及千斤顶中心在一条线上，以保证钢丝束张拉端方向与锚固垫板垂直；c)工具夹片要涂抹黄油，保证工作夹片顺利脱锚；d)千斤顶和油泵由专人负责操作，及时测量千斤顶的伸长值，填写表格认真细致；e)张拉时如果锚头处出现滑丝断丝或锚具损坏，应立即停止操作，进行检查并做出详细记录，若滑丝断丝超过规定要求，则必须更换钢束。①预应力张拉技术要求按预应力混凝土张拉强度设计要求，张拉控制应力σcon=0.75fptk。预应力梁混凝土强度达到设计强度的80%之后，方可进行张拉；张拉顺序：单个层面由中间往两边对称进行；有粘结预应力筋成束张拉；张拉时应做到孔道、锚具与千斤顶三对中，张拉过程应均匀。张拉完毕后，应检查端部和其他部位是否有裂缝，并填写张拉记录表。18 ①张拉程序张拉程序：0～初应力（10%控制应力、读数量测伸长值）～（20%控制应力，读数量测伸长值）～100%控制应力（读数量测伸长值、持荷2分钟）～锚固～卸荷。②张拉控制拉力配筋形式配筋量钢绞线截面积Ap（mm2）钢绞线100%张拉力（KN）有粘结15-79801367.115-811201562.415-912601757.715-1216802343.6③张拉伸长值预应力张拉采用的以张拉力为主，伸长值校验的方法。初应力时量取千斤顶活塞的伸长量L1，张拉达20%σcon时再量取千斤顶活塞的伸长量L2，二者之差为预应力束的实际推算伸长量。张拉达100％σcon时再量取千斤顶活塞的伸长量L3，L3－L1+（L2－L1）为预应力束的现场实际伸长量。实际伸长量与理论伸长值相比较误差不超过±6%，否则应停机检查原因，予以调整后方可张拉，必要时进行处理。预应力筋的理论伸长量计算按规范要求进行，采用平均应力法。具体公式如下：—平均张拉力⑺孔道灌浆①灌浆技术要求预应力张拉完成后应尽早进行灌浆。孔道灌浆前，应对有粘结张拉端锚具间隙进行封锚处理。灌浆采用纯水泥浆，水泥浆的技术条件应符合下列规定：18 l水泥浆采用42.5普通硅酸盐水泥拌制；l水灰比为0.4~0.45；l水泥浆拌合后3小时泌水率控制在2%；l水泥浆的稠度应控制在14—20秒之间。①灌浆工艺压浆时由一侧张拉端锚垫板上的灌浆孔灌入，由另一侧固定端处的泌水孔进行泌水和排气。压浆应缓慢、均匀地进行。对比较集中和邻近的孔道应先行连续完成压浆。压浆采用往复式J2GG型压浆泵。搅拌采用砂浆拌和机，拌好的水泥浆必须通过滤网，置于贮浆桶内。压浆时，不能中途停顿，喷嘴不能离开灌浆孔，以免空气进入孔道形成气泡，待排气孔冒出浓浆后将排气孔封闭，开启机器，保持一定压力一分钟后再次关机，以保持一定的稳定时间，提高灌浆密实度。待整个孔道灌满后再封闭灌浆孔。压浆时每一班做70.7×70.7×70.7立方体试块，标准养护28天，其抗压强度不小于30MPa。灌浆完成后2h～24h内，应对所有泌水孔进行压力补浆，补浆分多次进行，直至泌水孔浆体饱满为止。⑻锚具保护有粘结预应力筋在灌浆完成24小时后即可切割工作长度内多余钢绞线，切割采用手提式砂轮切割机进行，露出锚具外的钢绞线长度大于30(mm)。最后用C45细石砼封闭外露锚具，从而达到全封闭的目的。18 第六章　材料采用本工法施工的后张法预应力构件，采用的预应力筋为钢绞线。6.1原材料的选用，必须符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）中的各项要求。6.2预应力筋所用的钢绞线，其性能应符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB∕T5224-2003）的规定。常规钢绞线规格为d=15.2mm、d=12.7mm，强度等级为1570Mpa和1860Mpa的低松弛钢绞线。6.3塑料波纹管。必须符合行业标准《预应力混凝土用塑料螺旋管》（JG/T3013-94）中的各项要求。6.4锚具、连接器、螺母、锚垫片。张拉预应力钢绞线时采用单孔夹片式锚具，锚具宜选用Ⅰ类锚具，对锚夹具的检验应按国标《预应力筋用锚具、夹具、连接器》（JG/T14370-2000）和行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85-2002）的规定执行。如果使用数量少时，要求在购买前，必须让供货厂商提供国家颁发的生产许可资质证书和产品合格证，确保锚具的使用安全。6.5混凝土。构件混凝土标号一般设计采用C40以上，混凝土的施工塌落度宜控制在45mm左右，水泥、砂、石必须具有出厂合格证，进场时严格按规范进行复试检验。混凝土配合比事先由试验室试配满足施工要求，施工时应准确计量。6.6钢筋。必须具有出厂合格证，经复试合格后方可使用。6.7型钢加工、安装必须符合《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）。18 第七章　机具设备主要的机具设备见表1。表1主要的机具设备表序号主要设备名称型号数量单位备注1电箱220伏2台2电箱380伏2台3常用工具2套4穿心式千斤顶YCW-1502台包括限位板、垫板5穿心式千斤顶YCW-2502台包括限位板、垫板6电动油泵ZB-5002台7高压油管6m6根8精密压力表0.4级4只9灌浆机1台10灌浆管100m11灌浆保压阀门件8套12手提式切割机8台Φ18018 第八章　劳动力组织及安全措施8.1劳动力组织劳动力组织见表2.表2劳动力组织序号工种人数工作范围1工长1工地指挥、组织和协调2技术人员2负责施工指导3钢筋工10钢筋调直、下料、弯曲、绑扎4木工6模板安装、拆除、维修5泥工20混凝土灌注6张拉工4钢绞线穿筋、张拉7电工1动力、照明8机械工1机械设备维修9电焊工1零星焊接10养护人员1混凝土养护11起重工2配合装拆模板12试验员1负责取样试验、试块制作13合计508.2安全措施8.2.1加强安全员的安全施工意识，进入现场必须戴安全帽。高空必须带安全带。8.2.2配备符合规定的电器设备，并随时注意检查，及时更换破损、失灵等不符合安全要求的设备。8.2.3经常互相提醒注意防止高空坠落物、翘头板、朝天钉等。8.2.4作业中要特别注意张拉安全，在任何情况下人员不得站在预应力筋张拉的两端。施工进场人员必须遵守现场一切规定。8.2.5由安全员负责监督执行安全操作规程。8.2.6每月组织各班组进行安全设施大检查，进行总结评比和奖惩。18 第九章　质量要求9.1钢绞线其性能应符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB∕T5224-2003）的规定。9.2预应力筋使用的锚具必须符合国标《预应力筋用锚具、夹具、连接器》（JG/T14370-2000）和行业标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》（JGJ85-2002）的规定。9.3混凝土原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范要求。9.4钢筋的规格、形状、尺寸、数量、间距必须符合设计要求和施工规范要求。9.5预应力筋锚固后实际预应力值与设计值相比允许偏差为±6%。9.6预应力筋张拉时实际伸长值与计算伸长值相比允许偏差应控制在±6%之间。9.7张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱，当发生时，在浇筑混凝土之前必须予以更换。9.8型钢加工、安装必须符合《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2002）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）。18 第十章　效益分析10.1采用型钢混凝土预应力形式，减小了梁的截面大小。10.2预应力采用了穿心式千斤顶和工具锚，可大量节约钢绞线。实现了预应力筋的张拉与锚固相结合，保证了梁端质量。10.3预应力采用人工穿束法，工艺简单、比较容易实施。而且降低了工人劳动强度，加快了施工进度，缩短了工期。综上所述，使用本工施工，采用了型钢混凝土预应力技术，可以减少梁截面大小40%，节省用钢量35%。XXX宾馆第五层大堂转换为标准层处的圆弧形梁而言，可节省混凝土用量126m3,费用为3.78万元；节省钢筋15T左右，费用5.25万元，省去梁截面加大施工费用约2.2万元，增加型钢6.3T，费用为4.4万元，增加预应力费用3.2万元，另外增大了梁的跨度，加大了使用空间，增加业主和监理对施工工艺和构件质量非常满意，取得了良好的经济效益。18'