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摘要: 后张法大跨度预应力钢筋砼屋架施工技术,是广泛应用于装配式工业厂房及大开间仓储屋盖屋架结构施工中的一项技术。后张法预应力施工工艺要求严格,技术含量高。本文通过作者在南车长江铜陵车辆有限公司铸造车间32米跨预应力钢筋砼屋架施工实例,重点介绍后张法大跨度预应力钢筋砼屋架的主要施工技术。
关健词: 后张法；大跨度；屋架；预应力施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
正文：
一、工程概况和使用状况
中国南车长江铜陵车辆有限公司铸造车间因内部以后需要使用电炉，温度较高，结构形式不宜采用大跨度钢结构，为满足使用功能，该工程必须采用受高温影响较小混凝土结构。屋架设计为预应力混凝土结构，采用后张法粘结预应力混凝土技术。该工程为单层厂房，跨度32米，屋架混凝土强度为C50，屋架下弦采用后张法粘结预应力施工技术，在施工现场制作后吊装。该工程于2011年3月份投入使用，目前均未发现屋架等主要结构有变形裂缝等问题,工程质量处于良好状态,得到了业主单位的好评，取得了良好的经济效益和社会效益。
二、预应力屋架制作要点
（一）施工工艺原理和流程
为节约施工场地，减少以后运输和吊装成本，技术人员多次对吊车行走线路现场进行查勘并周密计算后，利用施工现场采用各仓内平卧叠层预制大跨度混凝土屋架，每仓叠四榀。施工工艺流程图如下：
（二）屋架制作
1．场地制作
选择的预制场地范围对原状基土采用18T震动压路机进行碾压或采用其他方式进行夯实，使基土的压实度不小于90%，再铺设20cm级配碎石并碾压，场地四周应设置排水沟，同时应设置沉降观测点，以便施工过程中随时掌握预制场地沉降情况。采用此项措施以保证四榀屋架重叠后预制场地具有足够的承载能力。
2．地模制作
地模即最下层底模采用素混凝土，在经碾压的级配碎石垫层上浇筑10cm厚C20素混凝土并抹光，侧模采用普通木模板，在屋架地模位置上涂刷隔离层或铺设塑料薄膜，以保证屋架与地模之间不粘结。以后屋架叠层之间也采用此方法，次方法效果好，且经济易操作。
3.钢筋骨架及预埋件安装、穿波纹管
钢筋绑扎要严格按照设计文件和现行相关规范的要求进行，节点与端头部分钢筋较为密集，绑扎要求仔细，钢筋绑扎完毕后要仔细垫好钢筋垫块，确保钢筋的保护层厚度。预埋件的埋设位置一定要准确，用扎丝将预埋件和钢筋骨架绑扎牢固，严禁用电焊与主筋固定,以免烧伤主筋。钢筋和预埋件安装完成检查无误后即可进行金属波纹管的安装，波纹管应逐根穿入钢筋笼，调整好位置后先用小直径钢筋定位,定位间距可根据实际情况自行确定，一般为800mm~1000mm,再用细铁丝绑扎固定。金属波纹管接头处可用大一号的波纹管作为套管后缠上胶带，以防漏浆堵塞孔道，全部安装完毕后应检查波纹管有无破损，如有破损及时采取包扎密封措施。
4.侧模安装
侧模采用建筑工程中常用的竹胶板和方木龙骨为材料，现场进行制作，采用常用的Φ48 钢管和配套的扣件、螺栓作为模板的支撑体系。模板接缝应严密且尺寸拼装准确，安装前应按照规范要求涂刷脱模剂。
5.铁件制作安装
屋架两端压力钢板制作加工要精细准确，预留孔尺寸要根据图纸尺寸严格放样,涉及开孔的必须采用机械成孔，棱角毛刺应进行打磨处理。安装时位置应准确，与下弦非预应力钢筋塞焊牢固，上下弦杆的预埋铁件、预留孔、灌浆排气孔等位置均应准确、牢固。
6.混凝土浇筑、养护
①混凝土浇筑
以上工序完成并经验收合格后即可浇筑混凝土。屋架C50混凝土采用普通硅酸盐水泥，选用5mm-20mm强度高于混凝土设计强度级配良好的粗骨料，通常屋架截面较小，所以大粒径粗骨料不适合，小粒径粗骨料又难以配置出高强水泥混凝土。细骨料为无有机杂质的中粗砂，準确计量合理调整施工配合比，适当延长搅拌时间，严格控制塌落度（塌落度一般＜4cm），确保混凝土质量符合要求。
浇筑顺序最好从屋架的下弦中间开始向两端浇筑的对称浇筑方法，一次浇筑完成，绝不允许留有施工缝。振捣混凝土时要禁止振捣设备碰触波纹管而扰动其准确的位置，特别是屋架下弦一般有两道管道，所以此处须分层浇筑振捣；钢筋密集处应采用带刀片的振动器仔细振捣，确保混凝土的质量和密实性，抹面须采用二次抹面工艺，以防止收缩裂纹的产生。
②混凝土养护
在混凝土浇筑完毕后12小时内须覆盖浇水养护，根据选用的水泥和是否掺用外加剂确定养护天数，但最少不得少于14天。从成品保护的角度出发本层屋架混凝土强度须达到设计强度的75%时方可制作上一榀屋架。
7.拆模、涂刷隔离层
屋架侧模的拆除须在混凝土浇筑24小时后进行。拆模时必须派细心的技术熟练的人员上岗操作，拆除作业时不得用撬棍乱撬，须用木楔子轻轻送入，以确保其表面及棱角不受破坏。仓内平卧叠层预制屋架法，上下榀屋架间必须采用隔离处理，常见的方法是涂刷隔离层或铺设塑料薄膜。
8.清孔、预应力钢丝下料、穿束
①清孔
屋架混凝土养护结束后必须对孔道进行清孔的工序，主要检查孔道、注浆孔和排气孔是否通畅。若不通畅可采用专用的通孔设备和压力清孔的方法进行清孔。
②下料
根据设计和规范要求选用相应的预应力钢丝，并按设计长度进行下料，下料场地应平坦,且垫有方木或铺垫彩条布，不得将钢丝在地面上硬拖，以防磨伤钢丝或直接接触地面产生生锈。预应力钢丝下料长度控制须有限位装置，切断可用专用的冷鐓器的切断装置或采用砂轮切割机切割，严禁采用电焊机、电弧或气割切割高强钢丝，且钢丝切口应平整无毛刺。
③穿束
预应力筋穿人现场预制好的大跨度预应力屋架预留孔道中的过程，简称为预应力筋穿束。预应力钢丝每束都应编束，以保证在穿束和张拉时不会紊乱，按照设计的根数分别穿过锚具孔后对齐、理顺，然后将钢丝按1m左右的间距用细铁丝绑扎成钢丝束，再将钢丝束穿入预留的孔道。需要注意的是屋架两端穿束时须对称布置，两端头各有锚固端和张拉端。
9.预应力筋的张拉
①张拉准备工作
屋架的混凝土强度必须达到设计强度100%后方可进行张拉工作。所以张拉前必须对留置的同条件养护及标养的试块进行试压，达到设计强度后才允许进行张拉工作。对张拉所需要使用的锚具要按照现行试验规定做硬度试验，符合设计的技术参数要求后才能允许使用；对千斤顶、油压表、油泵必须送有资质的计量检测机构进行配套标定，换算出张拉力值，特别需要注意的是张拉设备必须配套使用。
②钢丝束的张拉
预应力筋的张拉是预应力屋架施工的关键工序之一，屋架张拉程序一般按“先上后下、对称同步”的原则进行。“先上后下”即每叠屋架应先进行最上一榀屋架张拉，并依次自上而下逐榀进行；“对称同步” 即对每榀屋架的张拉，由两台千斤顶同时反向施加预应力。当预应力筋为两束，用两台千斤顶分别设置在屋架两端（一端为固定端、一端为张拉端），采用一端张拉并一次完成；当预应力筋为四束，需要分两批用两台千斤顶将对角线上的两束分别完成张拉。预应力钢丝束的张拉工艺流程：锚具安装---千斤顶安装---契销安装并预紧---千斤顶进油---张拉----伸长值校核---持荷顶压----卸荷锚固----记录。
在张拉预应力钢丝束的施工过程中，油泵给千斤顶供油，应采取五级逐步加载的方法，依次上升油压，且每一次都应度量伸长值。当拉到规定油压后，持荷复核伸长值，合格后方可实施锚固。预应力钢丝束张拉后的实际量测伸长值比计算伸长值大于10%或小于5%，应暂停张拉，在采取措施予以调整后,方可继续张拉。
实际伸长值△L：△L=△L1+△L2一A一B一C
△L1---从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值
△L2---初应力以下的推算伸长值
A----张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值
B----千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值
C----施加应力时,后张法混凝土构件的弹性压缩值
预应力钢丝束张拉到位锚固后，进行千斤顶回油，拆卸工具，转入下束预应力钢丝束的安装、张拉循环过程。
10.孔道灌浆、养护
预应力钢丝束张拉后，应及时用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中，其一是保护预应力钢筋，减少高应力状态下筋的较快锈蚀；其二是使预应力筋与构件混凝土有效的粘结，以控制超载时裂缝的间距与宽度，并减轻梁端锚具的负荷状况。
①用标号不低于32.5的普通硅酸盐水泥，水灰比在0.35一0.45；流动度为120一170mm；水泥浆3h泌水率宜控制在2%，最大不能超过3%。
②拌制水泥浆的水，为消除水泥浆干缩现象应使用可饮用的清洁水，并加人10%一12%的JP型膨脹外加剂后，拌合均匀。
③搅拌好的水泥浆必须通过过滤器里于贮浆桶中，并不断搅拌，以防泌水沉淀。
④将灌浆机出浆口与屋架注人口相连接，开动压浆泵注人水泥浆。灌浆时应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺。当孔道两端冒出浓浆时封闭排气孔后，宜再继续加压0.5一0.6mpa,稍后再封闭灌浆口。
⑤为使第一次灌浆后,在孔道中的水泥浆泌水被压出来，采用二次孔道灌浆的方法，可达到这种效果，且孔道的灌浆饱满度也有很大提高。二次灌浆一般在第一次注人的水泥浆泌水基本完成，初凝尚未开始时进行，且二次灌浆压力应超过0.4mpa。
⑥每榀屋架的全部孔道应一次连续灌浆完成，并按规定留设试块。当每一出浆排气孔涌浆时应用木塞塞紧。灌浆后还必须进行浇水养护七昼夜。灌浆凝固后外露的钢丝应用砂轮锯切割，不得用电焊烧割。灌注的水泥浆强度达到30mpa时方可进行构件吊装工作。
三、结语
通过上述的各个制作步骤及各项施工技术和管理措施，屋架的制作和吊装工作得以按期完成，各项技术参数和指标均满足设计个规范要求，为当地类似工程积累了宝贵的施工经验。
参考文献
1.国家标准、(混凝土结构工程施工质量验收规范)(GB5024--2002)、北京:中国建筑工业出版社,2002
2.国家标准、(预应力混凝土用钢丝)( GB/T 5223--1995)、中国标准出版社,1996
3.行业标准、(钢铰线、钢丝束无粘结预应力筋》(JG3006--93)、北京:中国建筑工业出版社,1994
4.《预应力混凝土折线形屋架》(预应力钢筋为钢铰线)[M]；中国建筑标准设计研究院 ；2005 年 3 月
5. 04G415-1,预应力混凝土折线形屋架施工图集[S].
6.倪祖平. 大跨度预应力混凝土梁质量控制要点.江苏建筑2011（2）:41-42.
7.张奇伟. 大跨度混凝土屋架的现场与预制技术.施工技术2012（6）:122-123.
关健词: 后张法；大跨度；屋架；预应力施工技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
正文：
一、工程概况和使用状况
中国南车长江铜陵车辆有限公司铸造车间因内部以后需要使用电炉，温度较高，结构形式不宜采用大跨度钢结构，为满足使用功能，该工程必须采用受高温影响较小混凝土结构。屋架设计为预应力混凝土结构，采用后张法粘结预应力混凝土技术。该工程为单层厂房，跨度32米，屋架混凝土强度为C50，屋架下弦采用后张法粘结预应力施工技术，在施工现场制作后吊装。该工程于2011年3月份投入使用，目前均未发现屋架等主要结构有变形裂缝等问题,工程质量处于良好状态,得到了业主单位的好评，取得了良好的经济效益和社会效益。
二、预应力屋架制作要点
（一）施工工艺原理和流程
为节约施工场地，减少以后运输和吊装成本，技术人员多次对吊车行走线路现场进行查勘并周密计算后，利用施工现场采用各仓内平卧叠层预制大跨度混凝土屋架，每仓叠四榀。施工工艺流程图如下：
（二）屋架制作
1．场地制作
选择的预制场地范围对原状基土采用18T震动压路机进行碾压或采用其他方式进行夯实，使基土的压实度不小于90%，再铺设20cm级配碎石并碾压，场地四周应设置排水沟，同时应设置沉降观测点，以便施工过程中随时掌握预制场地沉降情况。采用此项措施以保证四榀屋架重叠后预制场地具有足够的承载能力。
2．地模制作
地模即最下层底模采用素混凝土，在经碾压的级配碎石垫层上浇筑10cm厚C20素混凝土并抹光，侧模采用普通木模板，在屋架地模位置上涂刷隔离层或铺设塑料薄膜，以保证屋架与地模之间不粘结。以后屋架叠层之间也采用此方法，次方法效果好，且经济易操作。
3.钢筋骨架及预埋件安装、穿波纹管
钢筋绑扎要严格按照设计文件和现行相关规范的要求进行，节点与端头部分钢筋较为密集，绑扎要求仔细，钢筋绑扎完毕后要仔细垫好钢筋垫块，确保钢筋的保护层厚度。预埋件的埋设位置一定要准确，用扎丝将预埋件和钢筋骨架绑扎牢固，严禁用电焊与主筋固定,以免烧伤主筋。钢筋和预埋件安装完成检查无误后即可进行金属波纹管的安装，波纹管应逐根穿入钢筋笼，调整好位置后先用小直径钢筋定位,定位间距可根据实际情况自行确定，一般为800mm~1000mm,再用细铁丝绑扎固定。金属波纹管接头处可用大一号的波纹管作为套管后缠上胶带，以防漏浆堵塞孔道，全部安装完毕后应检查波纹管有无破损，如有破损及时采取包扎密封措施。
4.侧模安装
侧模采用建筑工程中常用的竹胶板和方木龙骨为材料，现场进行制作，采用常用的Φ48 钢管和配套的扣件、螺栓作为模板的支撑体系。模板接缝应严密且尺寸拼装准确，安装前应按照规范要求涂刷脱模剂。
5.铁件制作安装
屋架两端压力钢板制作加工要精细准确，预留孔尺寸要根据图纸尺寸严格放样,涉及开孔的必须采用机械成孔，棱角毛刺应进行打磨处理。安装时位置应准确，与下弦非预应力钢筋塞焊牢固，上下弦杆的预埋铁件、预留孔、灌浆排气孔等位置均应准确、牢固。
6.混凝土浇筑、养护
①混凝土浇筑
以上工序完成并经验收合格后即可浇筑混凝土。屋架C50混凝土采用普通硅酸盐水泥，选用5mm-20mm强度高于混凝土设计强度级配良好的粗骨料，通常屋架截面较小，所以大粒径粗骨料不适合，小粒径粗骨料又难以配置出高强水泥混凝土。细骨料为无有机杂质的中粗砂，準确计量合理调整施工配合比，适当延长搅拌时间，严格控制塌落度（塌落度一般＜4cm），确保混凝土质量符合要求。
浇筑顺序最好从屋架的下弦中间开始向两端浇筑的对称浇筑方法，一次浇筑完成，绝不允许留有施工缝。振捣混凝土时要禁止振捣设备碰触波纹管而扰动其准确的位置，特别是屋架下弦一般有两道管道，所以此处须分层浇筑振捣；钢筋密集处应采用带刀片的振动器仔细振捣，确保混凝土的质量和密实性，抹面须采用二次抹面工艺，以防止收缩裂纹的产生。
②混凝土养护
在混凝土浇筑完毕后12小时内须覆盖浇水养护，根据选用的水泥和是否掺用外加剂确定养护天数，但最少不得少于14天。从成品保护的角度出发本层屋架混凝土强度须达到设计强度的75%时方可制作上一榀屋架。
7.拆模、涂刷隔离层
屋架侧模的拆除须在混凝土浇筑24小时后进行。拆模时必须派细心的技术熟练的人员上岗操作，拆除作业时不得用撬棍乱撬，须用木楔子轻轻送入，以确保其表面及棱角不受破坏。仓内平卧叠层预制屋架法，上下榀屋架间必须采用隔离处理，常见的方法是涂刷隔离层或铺设塑料薄膜。
8.清孔、预应力钢丝下料、穿束
①清孔
屋架混凝土养护结束后必须对孔道进行清孔的工序，主要检查孔道、注浆孔和排气孔是否通畅。若不通畅可采用专用的通孔设备和压力清孔的方法进行清孔。
②下料
根据设计和规范要求选用相应的预应力钢丝，并按设计长度进行下料，下料场地应平坦,且垫有方木或铺垫彩条布，不得将钢丝在地面上硬拖，以防磨伤钢丝或直接接触地面产生生锈。预应力钢丝下料长度控制须有限位装置，切断可用专用的冷鐓器的切断装置或采用砂轮切割机切割，严禁采用电焊机、电弧或气割切割高强钢丝，且钢丝切口应平整无毛刺。
③穿束
预应力筋穿人现场预制好的大跨度预应力屋架预留孔道中的过程，简称为预应力筋穿束。预应力钢丝每束都应编束，以保证在穿束和张拉时不会紊乱，按照设计的根数分别穿过锚具孔后对齐、理顺，然后将钢丝按1m左右的间距用细铁丝绑扎成钢丝束，再将钢丝束穿入预留的孔道。需要注意的是屋架两端穿束时须对称布置，两端头各有锚固端和张拉端。
9.预应力筋的张拉
①张拉准备工作
屋架的混凝土强度必须达到设计强度100%后方可进行张拉工作。所以张拉前必须对留置的同条件养护及标养的试块进行试压，达到设计强度后才允许进行张拉工作。对张拉所需要使用的锚具要按照现行试验规定做硬度试验，符合设计的技术参数要求后才能允许使用；对千斤顶、油压表、油泵必须送有资质的计量检测机构进行配套标定，换算出张拉力值，特别需要注意的是张拉设备必须配套使用。
②钢丝束的张拉
预应力筋的张拉是预应力屋架施工的关键工序之一，屋架张拉程序一般按“先上后下、对称同步”的原则进行。“先上后下”即每叠屋架应先进行最上一榀屋架张拉，并依次自上而下逐榀进行；“对称同步” 即对每榀屋架的张拉，由两台千斤顶同时反向施加预应力。当预应力筋为两束，用两台千斤顶分别设置在屋架两端（一端为固定端、一端为张拉端），采用一端张拉并一次完成；当预应力筋为四束，需要分两批用两台千斤顶将对角线上的两束分别完成张拉。预应力钢丝束的张拉工艺流程：锚具安装---千斤顶安装---契销安装并预紧---千斤顶进油---张拉----伸长值校核---持荷顶压----卸荷锚固----记录。
在张拉预应力钢丝束的施工过程中，油泵给千斤顶供油，应采取五级逐步加载的方法，依次上升油压，且每一次都应度量伸长值。当拉到规定油压后，持荷复核伸长值，合格后方可实施锚固。预应力钢丝束张拉后的实际量测伸长值比计算伸长值大于10%或小于5%，应暂停张拉，在采取措施予以调整后,方可继续张拉。
实际伸长值△L：△L=△L1+△L2一A一B一C
△L1---从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值
△L2---初应力以下的推算伸长值
A----张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值
B----千斤顶体内预应力筋的张拉伸长值
C----施加应力时,后张法混凝土构件的弹性压缩值
预应力钢丝束张拉到位锚固后，进行千斤顶回油，拆卸工具，转入下束预应力钢丝束的安装、张拉循环过程。
10.孔道灌浆、养护
预应力钢丝束张拉后，应及时用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中，其一是保护预应力钢筋，减少高应力状态下筋的较快锈蚀；其二是使预应力筋与构件混凝土有效的粘结，以控制超载时裂缝的间距与宽度，并减轻梁端锚具的负荷状况。
①用标号不低于32.5的普通硅酸盐水泥，水灰比在0.35一0.45；流动度为120一170mm；水泥浆3h泌水率宜控制在2%，最大不能超过3%。
②拌制水泥浆的水，为消除水泥浆干缩现象应使用可饮用的清洁水，并加人10%一12%的JP型膨脹外加剂后，拌合均匀。
③搅拌好的水泥浆必须通过过滤器里于贮浆桶中，并不断搅拌，以防泌水沉淀。
④将灌浆机出浆口与屋架注人口相连接，开动压浆泵注人水泥浆。灌浆时应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺。当孔道两端冒出浓浆时封闭排气孔后，宜再继续加压0.5一0.6mpa,稍后再封闭灌浆口。
⑤为使第一次灌浆后,在孔道中的水泥浆泌水被压出来，采用二次孔道灌浆的方法，可达到这种效果，且孔道的灌浆饱满度也有很大提高。二次灌浆一般在第一次注人的水泥浆泌水基本完成，初凝尚未开始时进行，且二次灌浆压力应超过0.4mpa。
⑥每榀屋架的全部孔道应一次连续灌浆完成，并按规定留设试块。当每一出浆排气孔涌浆时应用木塞塞紧。灌浆后还必须进行浇水养护七昼夜。灌浆凝固后外露的钢丝应用砂轮锯切割，不得用电焊烧割。灌注的水泥浆强度达到30mpa时方可进行构件吊装工作。
三、结语
通过上述的各个制作步骤及各项施工技术和管理措施，屋架的制作和吊装工作得以按期完成，各项技术参数和指标均满足设计个规范要求，为当地类似工程积累了宝贵的施工经验。
参考文献
1.国家标准、(混凝土结构工程施工质量验收规范)(GB5024--2002)、北京:中国建筑工业出版社,2002
2.国家标准、(预应力混凝土用钢丝)( GB/T 5223--1995)、中国标准出版社,1996
3.行业标准、(钢铰线、钢丝束无粘结预应力筋》(JG3006--93)、北京:中国建筑工业出版社,1994
4.《预应力混凝土折线形屋架》(预应力钢筋为钢铰线)[M]；中国建筑标准设计研究院 ；2005 年 3 月
5. 04G415-1,预应力混凝土折线形屋架施工图集[S].
6.倪祖平. 大跨度预应力混凝土梁质量控制要点.江苏建筑2011（2）:41-42.
7.张奇伟. 大跨度混凝土屋架的现场与预制技术.施工技术2012（6）:122-123.