工艺工法qc现浇混凝土后张法缓粘结预应力施工工法

'缓粘结预应力施工工法XX建设集团有限公司1．前言缓粘结预应力是继有粘结预应力、无粘结预应力后的第三代预应力技术，她摒弃了有粘结预应力施工复杂、孔道灌浆质量难以保证、张拉端做法困难的缺点，以及无粘结预应力在抗震及主要承受动荷载的结构体系中的不足，经过材料、结构、机械等多种专业的科学工作者研发数年推出的最新的预应力技术。本文通过对鄂尔多斯机场改扩建工程新航站楼工程大跨度缓粘结预应力梁和大平台大跨度缓粘结预应力梁板施工经验进行总结，形成了现浇混凝土后张法缓粘结预应力施工工法。2．特点2.1施工简便。2.2与混凝土粘结锚固性能良好、质量容易保证，从而可以替代有粘结及无粘结预应力产品。2.3缓粘结预应力技术是处在无粘结预应力技术与有粘结预应力技术间的一种新的预应力技术，它既具有无粘结预应力的布索自由、使用方便、无需孔道的设置和压浆的优点，又具有有粘结预应力技术在后期使用上的特点和安全性的一种新预应力工艺。2.4预应力钢绞线和护套之间填充有需经过一定期限才可以凝固的粘结剂层，护套外表面具有竹节状凸起。缓粘结预应力筋在布筋和张拉阶段预应力筋与混凝土间可以滑动，当时间到达一定期限，如根据需要，时间可以在2个月到1年之间，粘结剂层开始凝固，从而将预应力筋和混凝土之间完全粘结，受力过程中具有有粘结预应力结构的优点，能够限制裂缝宽度、提高延性。2.5由于无需灌浆因而也显著减少污染物（砂浆）的排放。3．适用范围适用于大跨度、大空间的建筑工程，如大跨度的混凝土梁、大偏心的框架柱、大柱网的混凝土楼板、大悬臂梁、转换梁或转换板、抗拔桩、基础地梁、地下室 底板等混凝土结构中的各种构件。4．工艺原理缓粘结预应力是在预应力筋的外侧、外包护套内部包裹一定厚度的特殊胶凝材料，其前期相当于无粘结的防腐油脂，具有一定流动性及对钢材良好的附着性，经挤压涂包工艺将预应力筋及外包护套内的空隙填充并紧密封裹，随时间推移胶凝材料逐渐固化，与预应力筋、外包护套之间产生粘结力。外包高强护套材料表面通过机械压有如波纹管状的波纹，当胶凝材料完全固化后，缓粘结预应力便产生有粘结预应力筋的力学效果。缓粘结预应力筋结构示意图：高强预应力钢绞线缓粘结填充料塑料套管5．施工工艺流程及施工要点5.1施工工艺流程：缓粘结预应力梁的施工步骤与无粘结预应力梁基本相同。以梁内缓粘结预应力筋为例，整个过程如下：加工缓粘结预应力筋、锚具、承压板、螺旋筋、定位筋→支设梁底模板→绑扎梁普通钢筋→在梁箍筋上定好缓粘结钢绞线的分布间距及高度→布置定位筋→铺设缓粘结预应力筋→安装张拉端穴模、承压板及螺旋筋，并用绑丝将张拉端组合件同模板固定→调整缓粘结预应力筋曲线→检查缓粘结预应力筋有无破损、如有修补→浇筑混凝土→清理张拉端承压板前砼→安装锚具，砼达到设计强度时且在缓粘结剂合理的施工周期内进行张拉→张拉完毕后进行切筋、张拉端锚具防腐处理。详见下图： 支梁底模铺设骨架钢筋焊控制点高度架立筋铺放预应力筋支侧模、端模铺设楼板钢筋节点安装隐检验收浇筑砼砼达到张拉强度张拉预应力筋预应力筋端部处理缓粘结筋现场定长下料固定端挤压锚组装运至现场并垂直运输至铺放部位5.2施工要点5.2.1预应力筋下料、装配及运输（1）预应力钢绞线首先运至专业生产车间经过涂塑、注缓粘结剂、外皮压痕等工艺加工成为缓粘结预应力筋，然后缓粘结预应力筋按照施工图纸规定在现场进行下料。按施工图上结构尺寸和数量，考虑预应力筋的曲线长度、张拉设备及不同形式的组装要求，每根预应力筋的每个张拉端预留足够的张拉长度及曲线增加长度进行下料。预应力筋下料应用砂轮切割机切割，严禁使用电焊和气焊。对一端锚固、一端张拉的预应力筋要逐根进行组装，然后将各种类型的预应力筋按照图纸的不同规格进行编号堆放，为防止缓粘结剂的外流，将破损处及预应力筋端部用专用胶带缠牢。（2）预应力筋运输时采用成盘运输，应轻装轻卸。预应力筋运到施工现场后，应按不同规格分类成捆，成盘，挂牌，整齐堆放在干燥平整的地方。露天堆放时，需覆盖雨布，下面应加设垫木，防止锚具和钢 丝锈蚀。严禁碰撞压堆放成品，避免损坏塑料套管及锚具。锚夹具及配件应在室内存放，严防锈蚀。5.2.2预应力筋铺放(1)预应力筋的铺放a.铺放前的准备工作预应力筋生产、下料及锚固端挤压锚的组装在加工厂内进行。支梁底模，铺设非预应力筋：先将非预应力筋骨架铺设好,为节省模板用量，梁模板及支撑建议采用快拆体系。准备端模：根据本工程的实际情况和设计要求，在合模前要在端模上根据预应力筋设计位置打孔。所以要事先准备好端模，其尺寸要准确。准备架立筋：应根据设计图纸以1.0m左右的间隔，设置架立筋，架立筋宜采用直径为12mm的螺纹钢筋。b.穿预应力筋穿设缓粘结预应力筋前先在箍筋上焊接定位筋，定位筋的位置由预应力筋的矢高与预应力筋集团束的半径来决定，即：定位筋最终顶面高度为预应力筋矢高减去预应力筋集团束的半径。当预应力筋配置较多不能一次穿筋时，可采用分束多次穿入的方法。穿预应力筋由锚固端向张拉端穿，避免扭曲。预应力筋附近不得使用电气焊，以避免造成预应力筋的强度降低。c.节点安装节点安装参照下面的节点图， 梁侧张拉端节点构造图出梁或板面张拉节点构造图锚固端挤压锚示意图穴模张拉端节点构造图要求：①要求预应力筋伸出承压板长度（预留张拉长度）应满足张拉要求。②缓粘结筋段部应用胶带密封牢固，避免缓粘结剂泄露。③预应力筋必须与承压板外表面垂直，其在承压板后应有不小于30cm的直线段。每个锚固端和张拉端承压板后装上一个螺旋筋,要求螺旋筋要紧贴承压板。 ①后浇带预应力筋搭接根据以往工程经验，预应力筋在后浇带处搭接方式往往为后浇带两侧的预应力筋在后浇带内张拉，同时在后浇带跨附加与两侧数量相同的预应力筋，具体见图-5.2.1。但此方式容易造成在后浇带跨的梁支座处折算配筋率及相对受压区高度超过《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的要求。根据混凝土结构图及能满足张拉工艺及受力要求的缓粘结预应力筋长度采用图-5.2.2的搭接方式，这样在后浇带跨的梁支座处折算配筋率及受压区满足要求。图-5.2.1:传统预应力跨后浇带搭接方式图-5.2.2:修改预应力跨后浇带搭接方式②梁加腋处处理由于钢骨柱内普通钢筋较密、预应力梁较窄、并且部分预应力梁与钢骨柱斜交（如图-5.2.3所示），造成梁内预应力筋穿过钢骨柱时存在很大困难。针对此问题，解决思路及办法如下：预应力筋遇到钢骨时，为了避免在十字钢骨翼缘上开洞，减少对十字钢骨的削弱，预应力筋应在翼缘范围外穿过，在钢骨腹板上开长条形洞口，预应力筋 从洞口中穿过钢骨柱。腹板上长条形洞口在高度方向的位置由预应力筋在支座处的矢高确定；在柱宽方向，预应力筋长条形洞口在普通筋圆孔的的正下方，这样做可以确保普通筋穿过圆孔时，预应力筋就可以穿过洞口,，如图-5.2.4所示。对于不能从钢骨柱范围内穿过的预应力筋，采取梁宽加腋，预应力筋从腋里穿过，如图5.2.5所示。图-5.2.3:预应力梁与钢骨柱斜交图-5.2.4:钢骨腹板上开洞5.2.5加掖绕钢骨柱图5.2.3混凝土浇捣普通钢筋调整和铺设时，应避免移动预应力筋和配件的位置，更严禁用电气 焊碰预应力筋及其配件。待普通钢筋及预应力钢筋铺设完毕，隐检验收后，浇注混凝土。浇注混凝土时应注意振捣密实，同时注意保护缓粘结预应力筋外皮，避免用震捣棒直接接触预应力筋。5.2.4预应力筋张拉(1)预应力筋张拉前标定张拉机具缓粘结预应力张拉机具采用预应力单孔张拉千斤顶和配套油泵；根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对泵顶进行定期标定（每6个月一次）。实际使用时，由此标定证书上的标定值计算出控制张拉力值相对应的油压表读值作为张拉人员操作的依据。标定书在张拉资料中给出。(2)控制应力和实际张拉力根据设计要求的预应力筋张拉控制应力取值（控制应力σcon=1395Mpa），实际张拉力根据实际状况进行3%的超张拉，则每束钢绞线的实际张拉力P为201.0kN。(3)待混凝土达到设计要求的强度后方可进行预应力筋张拉，具体张拉时间按土建施工进度要求进行。张拉时应有张拉部位混凝土的同条件养护试块试压强度报告单。(4)缓粘结预应力筋张拉前，割掉外露表皮。除皮过早，缓凝涂料容易流出；过晚则缓凝涂料逐渐固化，不易除掉。除皮时，同时清理掉钢铰线表面的缓凝涂料，防止张拉时由于钢铰线表面杂物进入，而降低工具锚的锚固性能。张拉时间必须在缓凝涂料未固化前。最佳张拉时间在整个固化龄期固化龄期的1/3～1/2之间（现可1/4～1/2之间），该期间摩阻最为稳定，且数值较小。若张拉时间较为靠后，有条件时可在正式张拉前几天进行预拉，单端抽动钢绞线至另一段发生移动20mm以上为止。目的是减少正式张拉时的摩阻，有利于预应力的建立。(5)张拉伸长值的计算： 曲线预应力筋的理论张拉伸长值△LT按下公式计算：式中：Fj——预应力筋的张拉力；Ap——预应力筋的截面面积；Ep——预应力筋的弹性模量；LT——从张拉端至固定端的孔道长度（m）；k——每米孔道局部偏差摩擦影响系数；u——预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数；θ——从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角（rad）理论伸长值计算时,预应力筋的摩擦系数取值如下表：预应力筋种类ku缓粘结φ15.2钢绞线0.00150.25(6)张拉完毕，经验收合格后，方可拆除梁下受力支撑。(7)单端筋，一端张拉。双端筋，先张拉一端，再补拉另一端。每束预应力筋张拉完后，应立即测量校对伸长值。如发现异常，应暂停张拉，待查明原因，并采取措施后，再继续张拉。(8)缓粘结预应力筋张拉工艺流程：a.量测预应力筋初始长度L1b.安装锚具c.装千斤顶d.张拉至应力1.03σcone.锁定锚具f.量测预应力筋最终长度L2 g.计算张拉伸长值：ΔL＝最终长度L2－初始长度L1。(9)操作要点：a.安装锚具，尽量使锚具紧贴锚垫板表面，再将夹片装上；b．穿筋：将预应力筋从千斤顶的前端穿入，直至千斤顶的顶压器顶住锚具为止，调整千斤顶位置，使千斤顶轴心与喇叭口或承压板表面垂直，且顶压器与锚具表面尽量充分接触；c．安装工具锚时，应使工具锚与千斤顶后部贴紧，并锁紧夹片；d．张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min；e．由于缓粘结剂具有触变性，为减少张拉时摩擦阻力，可以采用一次张拉到位，也可以考虑采用多次张拉的施工方法以减小预应力孔道对钢绞线产生的阻力,具体方法为：先不装锚具的夹片，用千斤顶张拉-卸载反复2~3次，使缓粘结剂逐步达到一定程度的液化，然后装上夹片。张拉到位。f．测量记录：应准确到毫米。(10)质量控制方法和要求：a.张拉时，用按时标定过的设备，通过控制其油压表上的读数控制实际张拉力，用实际伸长值与理论计算伸长值相比较进行校核。（即张拉质量采用应力应变双控方法）。b.认真检查张拉端清理情况，不能夹带杂物张拉。c.锚具要检验合格，使用前逐个进行检查。d.张拉严格按照操作规程进行，控制给油速度。e.千斤顶安装位置应与预应力筋在同一轴线上。f.张拉中钢丝发生断裂，应报告工程师，由工程师视具体情况决定处理。g.实测伸长值与计算伸长值相差超过+6％或-6%时，应停止张拉，报告工程师进行分析，然后才能继续张拉。5.2.5张拉后预应力筋张拉端处理预应力筋张拉完毕验收合格后，用机械方法，将外露预应力筋切断，且保留在锚具外侧的外露预应力筋长度不应小于3cm，将张拉端及其周围清理干净， 最后用细石混凝土尽快进行封锚。6．材料与机具6.1预应力筋：钢绞线尺寸及性能钢绞线结构钢绞线公直径mm强度级别(N/mm2)截面面积mm2整根钢绞线的最大负荷kN伸长率%1×7F15.21860140260.43.5钢绞线进场时必须附有产品合格证书，产品质量必须符合国家现行标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224）中的有关规定，并按规定送检复试。预应力筋按照工程需要分类编号，直接加工成所需长度，对一端张拉的预应力筋把锚固端直接挤压成型。6.2预应力锚固体系缓粘结预应力紧张拉端采用单孔夹片锚具，由单孔锚锚具、承压板、小螺旋筋组成。固定端：采用单束挤压锚，由挤压锚具、锚板、小螺旋筋组成。预应力锚具应符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370-2000及《预应力用锚具、夹具和连接器应用技术规程》JGJ85-2002的规定。6.3机具设备主要施工机械准备及需用量计划（以鄂尔多斯机场改扩建工程新航站楼工程为例，其总建筑面积m2，框架梁为缓粘结预应力框架梁，预应力筋总量约为1200t）： 拟投入本工程的主要施工机械表机械名称规格型号额定功率(kw)或容量(m3)或吨位（t）数量（台、套）厂牌砂轮锯S1M-SD02180mm/350mm5进口液压钳子JHP-202.2kw/380V3北京电焊机BX1-3002501天津千斤顶YCWB-2525T3柳州7．质量要求7.1质量要求按照中华人民共和国国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）及《缓粘结预应力混凝土结构技术标准》（中国京冶工程技术有限公司内部标准，正在编制中）的规定进行质量评定，工程质量必须符合上述标准的要求。7.2质量控制措施(1)加强技术管理，认真贯彻国家规定、规范、操作规程及各项管理制度。(2)建立完整的质量管理体系，项目管理部设置质量管理领导小组，由项目负责人和总工程师全权负责，选择精干、有丰富经验的专业质量检查员，对各工序进行质量检查监督和技术指导。(3)严格执行质量目标管理，把质量与效益严密挂钩，实行优质优价，质量目标责任制。质检员认真行使质量否决权，使质量管理始终处于受控状态。(4)项目部每天要开好现场生产的质量碰头会，每周对工程进行全面检查，进行三分析活动，即：分析质量存在的问题，分析质量问题的原因，分析应采取的措施，查出问题及时整改。(5)应严格执行“三按”、“三检”和“一控”，对质量问题要“三不放过”。“三按”：严格按图纸、按施工方案和施工工艺、按国家现行规范和标准施 工。“三检”：自检、互检、交接检。“一控”：自控准确率、一次验收合格率。(6)应加强施工全过程中的质量预控，密切配合建设、监理、总包三方人员的检查与验收，按时作好隐蔽工程记录。(7)加强原材料的管理工作，严格执行各种材料的检验制度，对进场的材料和设备必须认真检验，并及时向总包单位和监理方提供材质证明、试验报告和设备报验单。(8)优化施工方案，认真作好图纸会审和技术交底。每层、段都要有明确和详细的技术交底。施工中随时检查施工措施的执行情况，作好施工记录。按时进行施工质量检查掌握施工情况。(9)加强成品保护工作，对预应力筋要采取保护措施，吊装时用专用吊绳。穿束时，如遇障碍，应进行调整后再穿。(10)认真作好工程技术资料，及时准确完整收集和整理好各种资料，如合格证、试验报告、质检报告、隐蔽验收记录等，及时办理各种签证手续，由资料员负责各种资料的收发由技术负责人负责资料的内涵管理、整理和保管等外延管理。(11)实行严格的奖罚制度，奖优罚劣。对重视质量，施工质量一次达标者给予奖励，对不重视质量，违章作业，质量低劣者给予重罚。若造成返工，损失由责任人自负。不合格质量只允许在施工过程中出现，但不允许最终留在工程实体上。8．安全措施8.1劳动组织8.1.1铺筋人员：5人/班，设班长1人。张拉人员：2人/台千斤顶。8.1.2现场配备专门机具维修人员，设备出现故障，立即修理或更换，不能耽误张拉。 8.1.3工长在现场负责人员及设备的组织调配，抓好质量进度与安全，协助工程师处理有关技术问题。8.1.4工程师在现场巡回检查，出现问题，及时处理。8.1.5土建配备辅助人员主要是清理好张拉端，准备好工作面。8.1.6所有张拉工及设备维修工均经专业培训，经考核认定合格后，方可持证上岗。8.2安全管理建立安全保障体系，由项目负责人全面管理，每个班组设安全员一名，具体负责预应力施工的安全。在进行技术交底时，同时进行安全施工交底。张拉操作人员必须持证上岗。张拉作业时，在任何情况下严禁站在预应力筋端部正后方位置。操作人员严禁站在千斤顶后部。在张拉过程中，不得擅自离开岗位。油泵与千斤顶的操作者必须紧密配合，只有在千斤顶就位妥当后方可开动油泵。油泵操作人员必须精神集中，平稳给油回油，应密切注视油压表读数，张拉到位或回缸到底时需及时将控制手柄置于中位，以免回油压力瞬间迅速加大。张拉过程中，锚具和其它机具严防高空坠落伤人。油管接头处和张拉油缸端部严禁手触站人，应站在油缸两侧。预应力施工人员进入现场应遵守工地各项安全措施要求。9．环境保护预应力施工过程中的各个环节、各个工序应注重环境的保护，正确使用易污染环境的材料和机具设备，施工过程中严格控制噪音，不扰乱其他工种人群。对施工工艺进行不断革新，在预应力材料生产、制造和施工过程中树立环境保护意识。对废弃的材料采取措施防止对环境产生破坏。提高所有参与施工的管理人员及工人增强对环境保护问题的认识。社会的每一个成员都有保护环境的责任和义务。 10．效益分析10.1缓粘结预应力技术的应用使建筑实现大跨度、大柱网的结构形式，增加建筑平面使用的灵活性和使用面积，改善建筑物的使用功能。10.2缓粘结预应力技术的应用能有效减小混凝土构件的截面尺寸，，降低能耗，减轻建筑物重量，节省工程造价。10.3缓粘结预应力技术的应用能节约建筑材料（包括钢筋、混凝土、模板等），减少用工量。10.4楼板中采用缓粘结预应力技术比采用无粘结预应力技术或有粘结预应力技术有更良好的结构性能，可节约预应力筋、普通钢筋及约占预应力造价5%~10%的锚具和承压板，取得更好的经济效益。10.5与无粘结预应力技术或有粘结预应力技术相比，因有粘结预应力的埋管、穿筋、张拉、灌浆占了一定的主工期，而采用缓粘结预应力技术穿筋等不会增加施工工期。10.6经测算：缩短工期35天；节约人工费元，节约机械、材料租赁费，合计降低工程造价105.00万元。11．工程应用实例目前，采用现浇混凝土后张法缓粘结预应力施工工法的工程已越来越多。鄂尔多斯机场改扩建工程新航站楼工程为框架结构，总建筑面积约m2，工程自2009年7月18日开始施工，2010年6月14日完成航站楼混凝土主体施工，并于2010年10月11日完成大平台混凝土主体施工。由于该工程框架梁跨度较大均在15米以上，为控制框架梁挠度与裂缝，减小梁截面，部分框梁采用缓粘结预应力技术，梁内预应力筋为三段抛物线布置。预应力筋均采用带刻痕的缓粘结筋，钢绞线采用Fs15.2高强1860级国家标准低松弛预应力钢绞线，其标准强度fptk=1860N/mm2，预应力筋张拉控制应力scon=1395N/mm2。预应力张拉端采用单孔夹片式锚具，固定端采用挤压式锚具。同时，鄂尔多斯机场改扩建工程停车楼工程为框架结构，总建筑面积 32594m2，该工程框架梁设计同样采用缓粘结预应力技术。部分应用缓粘结预应力施工工程一览表：序号工程名称应用缓粘结预应力情况1鄂尔多斯机场改扩建工程新航站楼工程该工程框架梁跨度均在15米以上，全部采用缓粘结预应力，保证了小截面梁的受力要求，减小混凝土梁的裂缝和挠度。2准格尔旗大路体育中心体育场工程本工程中混凝土柱及混凝土钢管柱高度约为30m，且在风荷载及地震荷载作用下柱存在拉力。为了减小柱截面尺寸，减少拉力及施工过程中的钢骨施工复杂性，同时考虑在反复荷载作用下，柱顶锚具容易产生疲劳破坏，降低预应力的施加效果，本工程中柱采用了缓粘结预应力技术3南阳市体育场本工程中混凝土柱及混凝土钢管柱高度约为35m，柱全部采用了缓粘结预应力技术3承德城市规划展览馆该工程为32.4m×33.2m跨井字梁结构，跨度大，跨中弯矩大，采用缓粘结预应力技术可以在宽度500mm的梁内很方便的布置预应力筋4北京新青少年宫工程该工程为非规则板柱剪力墙结构，设计中引入了抗震加强带理念，加强带部位采用缓粘结预应力技术，预应力筋布置在柱上三个方向肋梁及柱上实心板带区域内5中国人民大学图书馆工程该工程为五层混凝土框架结构，中间部分为跨度16.8米混凝土梁，采用缓粘结预应力技术有效的解决了大跨度梁的开裂问题'