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摘要:介绍了地下室双向预应力平板结构体系中的后张有粘结预应力和无粘结预应力的施工技术及质量控制要点。
关键词:无粘结预应力;有粘结预应力;钢绞线;张拉;灌浆;质量
工程概况
某工程地下室面积8万多平方米,长450米,宽280.5米,单体结构长度大,采用结构变形缝分为三块独立而又连通的结构单元。柱网结构以8.57.8米为主,跨度大,主楼下结构标高为—0.1米,主楼外地下室顶板结构标高为—1.5米,有高低跨结构。地下室顶板均采用双向预应力平板体系,其中框架主梁采用后张有粘结预应力技术,平板中采用无粘结预应力技术。预应力筋采用直径15.24mm钢绞线,极限强度标准值为1860Mpa的低松弛预应力钢绞线,张拉控制应力为18600.75=1395Mpa,每根预应力筋的张拉控制力为195.3KN。锚具张拉端采用QM15系列夹片式锚具和挤压锚。
现从以下六个方面谈谈我们在施工中采取的质量控制措施
一、 框架梁波纹管埋设及预应力筋穿束
框架梁预应力钢束的孔道位置。孔道位置不准确,改变了结构受力状态,如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失,因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力度相吻合,对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响 。因此进行铺设波纹管施工时,严格按设计要求曲线布筋,按设计图纸要求固定支架以保证波纹管的曲线定位,保证在垂直方向上各控制点的高度达到设计要求,曲线要平滑,反弯点位置按图施工,当预应力筋与普通钢筋或其它管线有冲突时,应当首先保证预应力筋位置的准确,预应力梁中每隔1.0米设置一个支撑点。
支模板过程中,梁的侧模板先不封,以便于金属波纹管和预应力筋的埋设。在非预应力钢筋绑扎好后,根据设计的预应力筋曲线坐标,将波纹管固定支架焊接在大梁相应位置和标高处的箍筋上。支架采用Φ10钢筋,间距为1000mm。定位钢筋固定好后,即可安装金属波纹管,波纹管逐根穿入,与定位支架用20号铁丝十字交叉绑扎牢固,要特别注意最高点、反弯点和梁跨中处的位置准确。由于波纹管由两段或多段组成,两段管之间接头用大一号波纹管(L=300rnm)套接,张拉端头扩大孔采用Φ85的波纹管。波纹管所有连接处用防水胶带缠裹严实防止漏浆。
二、 预应力钢绞线安装
框架梁安装好波纹管后,即可进行钢绞线穿束。
平板中预应力筋位置也要准确,位置不准确,也会改变结构受力状态,因此铺排要符合设计图纸要求,要在同一个竖直受力平面内。
对于交叉梁和双向板,预应力筋常为双向曲线配置,相互交叉,特别是在预应力板的规格和种类较多的情况下,无粘结筋的下料和铺放较为困难。利用计算机辅助设计技术逐块板编制预应力筋铺放图可以保证正确的铺放位置和合理的穿束顺序。
预应力铺放搭接图采用专用软件在设计院提供的 电子 版结构模板图上根据预应力设计要求模拟排列预应力筋,再根据预应力筋的长度不同分别予以编号及排序。双向无粘结筋交叉时在垂直方向上的定位问题,用计算机软件模拟生成纵横方向预应力筋的矢高,再根据矢高确定预应力筋的上下关系及马凳设置高度。
在铺放时两个方向的交叉点上标高最低的钢绞线先铺设。若在一个方向上与另一方向多点交叉且矢高有高有低时,每个交叉点形成一组矢高,对每组矢高进行比较,相对矢高点低的交叉点最多的钢绞线先铺设,这样可以避免反复穿编。按此 规律 编制全部无粘结筋的铺设顺序。
预应力筋长度为平面图直线长度基础上增加曲线增量和每一张拉端不小于1.0米得张拉操作长度。
三、混凝土浇筑与振捣
混凝土浇筑前,应首先对预应力筋的坐标等进行自检,然后会同建设单位、监理单位、设计单位、施工单位对无粘结钢绞线进行隐蔽验收,检查预应力筋的曲线坐标、位置及张拉端、锚固端组装情况、筋塑料外皮及排气管(兼泌水管)和端部顶埋件是否完好,经验收合格后方可浇筑混凝土。
浇筑混凝土时,顶板应使用平板振动器振捣混凝土,防止预应力筋位移。严禁踏压无粘结预应力筋、支撑托架及端部埋件,确保预应力筋坐标及端部件的位置准确,
框架梁混凝土浇筑时严禁踩压波纹管、预应力筋、定位钢筋、排气管(兼泌水管)及端部顶埋件。混凝土浇筑过程中,要在波纹管的两侧对称下料,振捣时,振动棒不得碰到波纹管、锚具等,以免损坏波纹管而引起漏浆堵塞孔道和保证顶应力筋的束形和锚具的位置准确。并注意控制波纹管的上浮现象发生,浇筑好后要注意养护,以确保混凝土有足够的承压力,以免张拉时发生事故。浇筑时,派专人负责检查处理问题。
四、预应力钢绞线张拉
鉴于平板的预应力筋量大、混凝土的量大且需要提供张拉前的试块强度值,故浇筑混凝土时土建施工队伍应制取与平板混凝土同条件养护的试块不少于两组,作为平板张拉时的强度依据。
1张拉准备。当混凝土强度达到设计强度等级的80%时,开始张拉预应力筋。预应力筋张拉前,应清理锚垫板表面,并检查锚垫板后面的混凝土质量,如有空鼓现象,应在张拉前进行修补密实。
.2张拉顺序。预应力楼盖的张拉顺序,宜先张拉楼板,后张拉框架梁。板中的无粘结筋可依次张拉,梁中的有粘结筋应对称张拉,先中间、后两边对称进行。因本工程平面尺寸大,故地下室在板中设若干后浇带,张拉端在建筑物边缘和后浇带处。先进行张拉端在后浇带处的预应力筋张拉,其余跨过后浇带的预应力筋要在后浇带浇筑完且实际强度达到设计强度的80%才能进行张拉。
3张拉时采用应力进行控制,以伸长值进行校核。
在正式张拉前进行试张拉,实测摩擦损失系数,再根据实测结果填写“张拉要点”(包括张拉力及计算伸长值)。每束预应力筋在张拉前先计算理论伸长值和控制压力表读数作为张拉的依据。最大张拉控制应力为钢绞线抗拉强度标准值的75%。,实测伸长值与计算值的偏差应在-6%~+6%的范围内。若发现实际伸长值超出此范围,应停止张拉,查明原因可继续张拉。
针对本工程高低跨较多,且结构标高多样、复杂,施工中还要采取措施减少张拉变形量。高低跨两侧应用后浇带断开,分别张拉,后浇带封闭处预应力筋应尽量用短跨搭接,减少后浇带封闭后张的变形影响。
五、孔道压浆
预应力管道压浆工作在后张预应力构件中起着举足轻重的作用:防止预应力钢材锈蚀;使预应力钢材与混凝土有效粘结,实现整体应力效果,增强梁体的承载能力;减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆质量。因此要求压入孔道内的水泥浆在结硬后应有可靠的密实性,能起到预应力筋的防护作用,同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度,以便将预应力有效的传递给周围的砼。在以往的工程实践中,由于施工人员对孔道压浆的工艺和材料质量未给予足够重视,导致预应力筋过早生锈,降低结构耐久性。要想使压浆工作成功,必须从以下几点进行质量控制:
①、水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。水泥采用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥,水灰比控制在0.4~0.42之间,并掺入适量膨胀剂,水泥浆28天强度不得低于30Mpa.。灌注水泥浆搅拌后放置时间不宜过长。
②、压浆前检查孔道是否畅通。
③、压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行。从设置在曲线孔道最低点的灌浆孔中均匀地一次灌满孔道。
④、严格控制压浆压力和速度。有粘结预应力筋张拉完成后应停12小时,以观察钢绞线的锚固情况,然后再进行孔道灌浆。孔道灌浆应一次完成,缓慢均匀进行,不得中途停顿,,喷嘴不能离开灌浆孔,以免空气进入孔道形成气泡。为使灌浆饱满,待两端出气处冒出浓浆后方可封闭泌水孔(出气孔)并继续加压到0.6MPa,持荷2min后封闭灌浆孔
六、锚固区处理
无粘结预应力张拉12h后或有粘结预应力灌浆完成48h后,采用砂轮切割机切断超长部分的预应力筋,严禁采用电弧切割。预应力筋切断后露出锚具夹片外的长度不得小于30mm。
封锚前,要对护套里面、锚具四周用气泵进行清理,保证里面没有杂物存在。否则,会影响到防腐油脂的防腐性能,不利于锚具防腐。尤其注意的是里面不得存有水,水与油脂不相容,而且还会腐蚀锚具。
清理干净后,用干净的油枪灌满锚具与护套四周的空隙,并且要保证防腐油脂的密实性。然后在锚具扣盖里灌满防腐油脂,套住預应力筋盖在锚具上,最后将封端帽盖在预应力筋上。封锚过程中,要注意对塑料扣盖的保护,不得对其造成破坏。
对于凹入式锚固区浇筑微膨胀混凝土进行封闭。对凸出式锚固区,可采用外包钢筋混凝土圈梁封闭。对留有后浇带的锚固区,可采取二次浇筑混凝土的方法封锚。封锚材料必须将锚具、预应力钢丝头全部封锚堵密实,不得留有空隙,筋头、锚具不得外露。
结语
由于我们在施工中各主要工序上采取了比较得当的质量控制措施,施工质量得到了有效的保障。在今后类似的工程施工中,以上措施也可以作为我们的重要参考。
关键词:无粘结预应力;有粘结预应力;钢绞线;张拉;灌浆;质量
工程概况
某工程地下室面积8万多平方米,长450米,宽280.5米,单体结构长度大,采用结构变形缝分为三块独立而又连通的结构单元。柱网结构以8.57.8米为主,跨度大,主楼下结构标高为—0.1米,主楼外地下室顶板结构标高为—1.5米,有高低跨结构。地下室顶板均采用双向预应力平板体系,其中框架主梁采用后张有粘结预应力技术,平板中采用无粘结预应力技术。预应力筋采用直径15.24mm钢绞线,极限强度标准值为1860Mpa的低松弛预应力钢绞线,张拉控制应力为18600.75=1395Mpa,每根预应力筋的张拉控制力为195.3KN。锚具张拉端采用QM15系列夹片式锚具和挤压锚。
现从以下六个方面谈谈我们在施工中采取的质量控制措施
一、 框架梁波纹管埋设及预应力筋穿束
框架梁预应力钢束的孔道位置。孔道位置不准确,改变了结构受力状态,如果曲线孔道标高变化段不圆顺还会增大预应力孔道摩阻损失,因此孔道位置准确与否直接关系到施工的预应力度能否与设计的预应力度相吻合,对结构安全和工程使用阶段是否会产生裂缝都有很深的影响 。因此进行铺设波纹管施工时,严格按设计要求曲线布筋,按设计图纸要求固定支架以保证波纹管的曲线定位,保证在垂直方向上各控制点的高度达到设计要求,曲线要平滑,反弯点位置按图施工,当预应力筋与普通钢筋或其它管线有冲突时,应当首先保证预应力筋位置的准确,预应力梁中每隔1.0米设置一个支撑点。
支模板过程中,梁的侧模板先不封,以便于金属波纹管和预应力筋的埋设。在非预应力钢筋绑扎好后,根据设计的预应力筋曲线坐标,将波纹管固定支架焊接在大梁相应位置和标高处的箍筋上。支架采用Φ10钢筋,间距为1000mm。定位钢筋固定好后,即可安装金属波纹管,波纹管逐根穿入,与定位支架用20号铁丝十字交叉绑扎牢固,要特别注意最高点、反弯点和梁跨中处的位置准确。由于波纹管由两段或多段组成,两段管之间接头用大一号波纹管(L=300rnm)套接,张拉端头扩大孔采用Φ85的波纹管。波纹管所有连接处用防水胶带缠裹严实防止漏浆。
二、 预应力钢绞线安装
框架梁安装好波纹管后,即可进行钢绞线穿束。
平板中预应力筋位置也要准确,位置不准确,也会改变结构受力状态,因此铺排要符合设计图纸要求,要在同一个竖直受力平面内。
对于交叉梁和双向板,预应力筋常为双向曲线配置,相互交叉,特别是在预应力板的规格和种类较多的情况下,无粘结筋的下料和铺放较为困难。利用计算机辅助设计技术逐块板编制预应力筋铺放图可以保证正确的铺放位置和合理的穿束顺序。
预应力铺放搭接图采用专用软件在设计院提供的 电子 版结构模板图上根据预应力设计要求模拟排列预应力筋,再根据预应力筋的长度不同分别予以编号及排序。双向无粘结筋交叉时在垂直方向上的定位问题,用计算机软件模拟生成纵横方向预应力筋的矢高,再根据矢高确定预应力筋的上下关系及马凳设置高度。
在铺放时两个方向的交叉点上标高最低的钢绞线先铺设。若在一个方向上与另一方向多点交叉且矢高有高有低时,每个交叉点形成一组矢高,对每组矢高进行比较,相对矢高点低的交叉点最多的钢绞线先铺设,这样可以避免反复穿编。按此 规律 编制全部无粘结筋的铺设顺序。
预应力筋长度为平面图直线长度基础上增加曲线增量和每一张拉端不小于1.0米得张拉操作长度。
三、混凝土浇筑与振捣
混凝土浇筑前,应首先对预应力筋的坐标等进行自检,然后会同建设单位、监理单位、设计单位、施工单位对无粘结钢绞线进行隐蔽验收,检查预应力筋的曲线坐标、位置及张拉端、锚固端组装情况、筋塑料外皮及排气管(兼泌水管)和端部顶埋件是否完好,经验收合格后方可浇筑混凝土。
浇筑混凝土时,顶板应使用平板振动器振捣混凝土,防止预应力筋位移。严禁踏压无粘结预应力筋、支撑托架及端部埋件,确保预应力筋坐标及端部件的位置准确,
框架梁混凝土浇筑时严禁踩压波纹管、预应力筋、定位钢筋、排气管(兼泌水管)及端部顶埋件。混凝土浇筑过程中,要在波纹管的两侧对称下料,振捣时,振动棒不得碰到波纹管、锚具等,以免损坏波纹管而引起漏浆堵塞孔道和保证顶应力筋的束形和锚具的位置准确。并注意控制波纹管的上浮现象发生,浇筑好后要注意养护,以确保混凝土有足够的承压力,以免张拉时发生事故。浇筑时,派专人负责检查处理问题。
四、预应力钢绞线张拉
鉴于平板的预应力筋量大、混凝土的量大且需要提供张拉前的试块强度值,故浇筑混凝土时土建施工队伍应制取与平板混凝土同条件养护的试块不少于两组,作为平板张拉时的强度依据。
1张拉准备。当混凝土强度达到设计强度等级的80%时,开始张拉预应力筋。预应力筋张拉前,应清理锚垫板表面,并检查锚垫板后面的混凝土质量,如有空鼓现象,应在张拉前进行修补密实。
.2张拉顺序。预应力楼盖的张拉顺序,宜先张拉楼板,后张拉框架梁。板中的无粘结筋可依次张拉,梁中的有粘结筋应对称张拉,先中间、后两边对称进行。因本工程平面尺寸大,故地下室在板中设若干后浇带,张拉端在建筑物边缘和后浇带处。先进行张拉端在后浇带处的预应力筋张拉,其余跨过后浇带的预应力筋要在后浇带浇筑完且实际强度达到设计强度的80%才能进行张拉。
3张拉时采用应力进行控制,以伸长值进行校核。
在正式张拉前进行试张拉,实测摩擦损失系数,再根据实测结果填写“张拉要点”(包括张拉力及计算伸长值)。每束预应力筋在张拉前先计算理论伸长值和控制压力表读数作为张拉的依据。最大张拉控制应力为钢绞线抗拉强度标准值的75%。,实测伸长值与计算值的偏差应在-6%~+6%的范围内。若发现实际伸长值超出此范围,应停止张拉,查明原因可继续张拉。
针对本工程高低跨较多,且结构标高多样、复杂,施工中还要采取措施减少张拉变形量。高低跨两侧应用后浇带断开,分别张拉,后浇带封闭处预应力筋应尽量用短跨搭接,减少后浇带封闭后张的变形影响。
五、孔道压浆
预应力管道压浆工作在后张预应力构件中起着举足轻重的作用:防止预应力钢材锈蚀;使预应力钢材与混凝土有效粘结,实现整体应力效果,增强梁体的承载能力;减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视压浆质量。因此要求压入孔道内的水泥浆在结硬后应有可靠的密实性,能起到预应力筋的防护作用,同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度,以便将预应力有效的传递给周围的砼。在以往的工程实践中,由于施工人员对孔道压浆的工艺和材料质量未给予足够重视,导致预应力筋过早生锈,降低结构耐久性。要想使压浆工作成功,必须从以下几点进行质量控制:
①、水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。水泥采用32.5级及以上的普通硅酸盐水泥,水灰比控制在0.4~0.42之间,并掺入适量膨胀剂,水泥浆28天强度不得低于30Mpa.。灌注水泥浆搅拌后放置时间不宜过长。
②、压浆前检查孔道是否畅通。
③、压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行。从设置在曲线孔道最低点的灌浆孔中均匀地一次灌满孔道。
④、严格控制压浆压力和速度。有粘结预应力筋张拉完成后应停12小时,以观察钢绞线的锚固情况,然后再进行孔道灌浆。孔道灌浆应一次完成,缓慢均匀进行,不得中途停顿,,喷嘴不能离开灌浆孔,以免空气进入孔道形成气泡。为使灌浆饱满,待两端出气处冒出浓浆后方可封闭泌水孔(出气孔)并继续加压到0.6MPa,持荷2min后封闭灌浆孔
六、锚固区处理
无粘结预应力张拉12h后或有粘结预应力灌浆完成48h后,采用砂轮切割机切断超长部分的预应力筋,严禁采用电弧切割。预应力筋切断后露出锚具夹片外的长度不得小于30mm。
封锚前,要对护套里面、锚具四周用气泵进行清理,保证里面没有杂物存在。否则,会影响到防腐油脂的防腐性能,不利于锚具防腐。尤其注意的是里面不得存有水,水与油脂不相容,而且还会腐蚀锚具。
清理干净后,用干净的油枪灌满锚具与护套四周的空隙,并且要保证防腐油脂的密实性。然后在锚具扣盖里灌满防腐油脂,套住預应力筋盖在锚具上,最后将封端帽盖在预应力筋上。封锚过程中,要注意对塑料扣盖的保护,不得对其造成破坏。
对于凹入式锚固区浇筑微膨胀混凝土进行封闭。对凸出式锚固区,可采用外包钢筋混凝土圈梁封闭。对留有后浇带的锚固区,可采取二次浇筑混凝土的方法封锚。封锚材料必须将锚具、预应力钢丝头全部封锚堵密实,不得留有空隙,筋头、锚具不得外露。
结语
由于我们在施工中各主要工序上采取了比较得当的质量控制措施,施工质量得到了有效的保障。在今后类似的工程施工中,以上措施也可以作为我们的重要参考。