预应力施工技术方案_图文

第十三章预应力施工技术方案
13.1预应力深化设计
(1本方案根据业主招标图纸进行初步深化。

(2可以从初步设计开始配合设计院做预应力结构的设计,包括预应力梁
的配筋、在字母轴方向施加预应力来主动抵抗超长结构温度应力等问
题的解决,以及结合施工流水来合理安排预应力的分段搭接、分段张
拉等问题,做到设计与施工的完美结合。

(3设计阶段:配合设计院做好设计工作;
(4施工阶段:施工前15天内完成深化设计工作,并得到业主和设计的认
可。

13.2预应力施工主要技术要点
本工程总结构平面尺寸较大。

根据本工程的结构平面布置及预应力结构设计的特点,在预应力施工中,主要存在以下技术问题。

13.2.1预应力筋铺放施工流水分段
本工程施工时总体作业面较大,给预应力专项施工带来难度。

因此要求预应力专项施工单位能即时配合总包的总体施工布署和进度,根据总包的流水作业分段,调整配合方案,以达到最优化,保证总体施工进度。

总体绑扎钢筋的流水分段,必须要考虑预应力筋的分段与搭接位置。

预应力施工中预应力筋的铺设属主导工序,需要单独占用一定施工时间,但可通过施工段上预应力构件的流水作业组织统筹作业,避开梁和板上普通钢筋绑扎与预应力束铺设的时间,从而保证总体施工进度。

其余工序可穿插进行,一般不占用主导工序的时间。

每一施工段预应力梁的普通钢筋绑扎流水作业要求总包在钢筋绑扎时应依次进行。

即应集中人工依次完成单根或数根梁的普通钢筋绑扎;每完成一批预应力梁普通钢筋绑扎即可进行预应力筋铺放作业,而同时总包可进行下一批梁的钢筋绑扎。

故要求总包在梁普通钢筋绑扎时不可在整个施工段全面铺开进行,而应集中分块进行。

同时一根梁的绑扎应沿跨度依次连续进行。

总包单位在进行梁模板及排架设计时,应充分考虑到波纹管铺设、定位及预应力筋穿筋的困难,建议在大梁两侧搭设预应力作业平台,以便堆放材料和安全施工。

13.2.2预应力筋搭接布置
本工程建筑平面尺寸较大,预应力梁的预应力配筋数量较多,孔道数量也较多,预应力筋主要为曲线布置方式。

由于本工程属超长混凝土结构,预应力筋为了满足截面有效预压应力的要求,必须在一定长度内进行分段处理。

本工程的结构应主要考虑两点:①施工缝的分布位置及施工段的施工先后顺序。

②建筑周边张拉条件的限制
针对第一点,可选取集中式搭接法和交错搭接法。

集中式搭接即将1至3跨预应力束集中于梁、柱端节点处搭接,如图14.7.2.2-
1所示。

这一搭接方法给施工带来方便,预应力束布置简单,且可跨施工缝单独搭接预应力束使得预应力施工完全不受施工缝的影响,因此这一搭接方案较适用于跨施工缝处预应力筋的处理。

这一搭接方法相邻跨预应力筋不受施工缝影响,可一次100%张拉灌浆完成,但这一施工方法使得梁柱节点处预应力束搭接较密集,给预应力施工带来难度。

交错搭接是将50%左右的预应力筋进行交替错开搭接,如下图14.7.2.2-
2所示。

采用这一搭接方案有如下特点:
1.可使梁内建立比较均匀的预应力。

由于预应力损失的作用,张拉端部预压应力较大,而二跨的跨中截面及固定端损失较大。

交叉搭接后,可以使预应力损失较大的截面得到补
充,预应力效应得以充分发挥;同时预应力筋搭接接头分散,避免张拉节点孔道较密集而给施工带来困难,预应力束的矢高也容易保证,从而保证了工程质量。

2.按照此搭接方式,也可通过调整搭接布置位置使主体施工不受预应力工程影响。

无论各施工段先后施工顺序如何,只要具备两跨以上的预应力梁,在混凝土强度达到张拉要求的强度以后,既可进行至少50%预应力筋的张拉,此时基本平衡了结构的自重及施工阶段的活载,张拉结束后可以拆除梁模板及支撑,从而达到缩短工期、提高模板及支撑的周转效率及降低造价的目的。

图13.2.2-1 集中式预应力筋搭接布置示意图
图13.2.2-2 交错式预应力筋搭接布置示意图
由于跨后浇带预应力筋必须在后浇带封闭后方可进行张拉灌浆,所以应尽可能选择最少的跨数布置该预应力筋。

针对第二点,应根据张拉条件考虑预应力筋的搭接布置。

13.2.3先后施工段的施工方法
为了做到预应力施工与土建施工同步,减少由于预应力施工而对工期的影响,预应力分段按施工缝或施工缝进行单元划分,施工缝区域的预应力筋单独或交错布置。

这样可以满足土建施工在本单元混凝土强度达到设计要求后,预应力可以及时进行张拉,土建施工可以及时拆除模板,以便于排架模板材料的及时周转。

施工中预应力筋的搭接铺放还应考虑各施工段的施工先后顺序,跨施工段预应力筋由于需先预埋一段波纹管在先施工的施工段内。

若先埋入施工段内为固定端则必须先穿预应力筋,预应力筋甩出一段待相邻施工段施工时再搭接铺放。

若施工段内预埋预应力筋为张拉端,则应先将波纹管进行预埋,然后可选用先穿束
或后穿束的施工方法。

先穿束的施工方法即在混凝土浇筑前穿设预应力筋;为防止管道堵塞要求在混凝土浇筑后初凝前来回抽动预应力筋;若发现局部有漏浆应不停来回抽动预应力筋保证局部漏浆不会凝固造成孔道堵塞,直至混凝土初凝。

后穿束的施工方法即在混凝土浇筑前不穿预应力筋,为防治孔道堵塞可考虑在混凝土浇筑前在波纹管内穿入硬塑料管,以保证孔道畅通。

先穿束的施工方法要预先甩出后做施工段的预应力筋,若预应力筋过长则对后续预应力施工不利,但对孔道堵塞防治容易保证;后穿束的施工方法施工简单但对孔道堵塞的防治要求较高。

本工程施工时可结合使用这两种方法,若先穿束预应力筋甩出过长则可采用后穿束施工方法。

先后施工段中波纹管的搭接处理采用如下图14.7.2.3-1所示的做法。

图13.2.3 先后施工段中波纹管的搭接处理
综合以上预应力简介,预应力筋的铺放应综合考虑多方面进行,本施工方案应按照各分区的施工顺序依次进行预应力筋铺放搭接,采取相应的搭接方式;具体预应力束的搭接布置详深化设计图。

13.2.4预应力筋定位
预应力钢绞线在定矢高前,对于梁,先进行预应力梁箍筋绑扎,对于板,先进行预应力板底筋的绑扎,然后根据设计图纸进行矢高钢筋定位及固定。

值得注意的是图纸的矢高尺寸为预应力梁或板下表面至预应力钢绞线中心的距离,因此,定位钢筋的固定应考虑到支架钢筋本身的尺寸,所有支架钢筋的规格为Φ10~Φ12,板钢绞线的定位钢筋间距为2000mm左右,梁钢绞线的定位钢筋间距为1000mm左右。

为保证预应力筋的矢高,普通钢筋绑扎时位置必须准确到位。

预应力筋矢高与普通钢筋相冲突时,应以服从预应力筋为原则。

13.2.5复杂预应力节点做法
本工程中预应力筋端部节点、搭接节点较多,构造复杂,必要时需现场放样,普通钢筋的布置应考虑到预应力锚具的安装空间。

本工程中主要有以下几种典型的节点形式:
一、板上无粘结预应力筋
1.板上张拉节点:
无粘结预应力筋板面张拉时采用变角张拉节点,做法如图13.2.5-1所示。

图13.2.5-1 板面单孔无粘结预应力筋变角张拉做法
2.梁或墙外侧凹入式张拉节点。

板内无粘结预应力筋在梁或墙外侧张拉,张拉端采用凹入式。

如图1
3.2.5-2所示。

图13.2.5-2 预应力筋内置式张拉节点示意图
3.预应力束固定端节点。

无粘结预应力筋的固定端采用15-1挤压式锚具。

图13.2.5-3 无粘结预应力筋固定端示意图
4.遇洞口预应力束处理:预应力钢筋遇到洞口如距离洞口边缘距离小于800mm则钢绞线绕过洞口,如大于800mm在洞口边缘锚固。

图
二、梁内有粘结预应力筋
根据设计图纸及施工实际情况,梁内预应力筋的张拉端的做法主要有如下形式:
a墙、梁、柱边凸出式张拉端;
b楼板局部加厚凹入式张拉端;
锚具则为圆形锚具样式,如表1.5所示。

表1.5圆形锚具样式
各种张拉端节点详图如下:
1.凸出式张拉节点构造详图
根据深化设计图纸,其做法如下:
2.张拉端处板局部加厚构造详图
配套采用的变角张拉工艺,其张拉示意图如下:
如下所示。

1.本工程多数梁预应力筋在中间节点张拉时,预应力搭接节点处两侧预应力孔道均由柱侧绕出,此处梁面纵筋与柱纵筋相交较密集,施工时应注意柱纵筋的绑扎位置。

柱纵筋绑扎时应预先留出波纹管的穿设位置,对于波纹管柱纵筋应
预留出足够的净间距。

如图14.7.2.6-1所示。

图14.7.2.6-1 预应力梁柱节点柱纵筋避让
2.变角张拉工艺
考虑到本工程预应力束的搭接布置,采用在板上张拉的方式,因此张拉需采用由我院研制的预应力筋张拉工艺——变角张拉技术。

变角张拉是指用变角块将张拉端的预应力筋按规定的方向和转角弯起,使张拉千斤顶的轴线和锚垫板法线呈一定角度并对预应力筋实施张拉的工艺。

变角张拉技术解决了诸多张拉空间受限制时的张拉锚固问题。

该技术由中国建筑科学研究院研制,已被批准为国家专利。

如图14.7.2.6-2所示。

图14.7.2.6-2 多孔及单孔变角器
变角张拉装置是由顶压器、变角块、千斤顶等组成。

每一变角块有一定的变角量,通过叠加不同数量的变角块,可满足5 o~60
o的变角要求。

变角块与顶压器和千斤顶的连接,都要一个过渡块。

安装变角块时应注意块与块之间的槽口搭接,一定要保证变角轴线向结构外侧弯曲。

本工程中无粘结、有粘结预应力筋的变角张拉示意图如下图所示。

由于采用变角张拉技术可以缩短张拉孔槽的宽度和长度,减少张拉空间,因此该技术在预应力工程上得到了越来越广泛的运用。

13.2.7预应力张拉顺序及方法
确定合理的预应力施加过程及施加顺序,是本工程预应力施工的关键所在。

本工程中的张拉方案基本原则如下:
1.预应力张拉顺序:对于同一施工单元,先张拉板,后张拉梁。

2.预应力筋张拉时,混凝土强度须达到设计要求。

3.张拉次序:先张拉非跨后浇带的预应力筋,待后浇带补浇且达到规定的强度后,再张拉穿越后浇带的预应力筋。

13.2.8预应力施工工序
13.2.8.1 有粘结预应力施工
有粘结预应力施工流程可分为四个工序,即铺放工序、张拉工序、灌浆工序、
封锚工序。

铺放工序包括锚垫板安装、支架安装、波纹管放置、预应力筋穿束、孔道整体固定。

张拉工序包括张拉端清理、锚具安装、张拉辅助工具安装、千斤顶安装、工具锚安装、张拉操作。

灌浆工序包括多余钢绞线切割、张拉端封锚、泌水孔检查及封闭、安装灌浆阀门、灌浆管道安装、灌浆材料制作、真空施工、灌浆机操作、出浆观察、孔道封闭等。

封锚工序包括多余钢绞线切割、张拉端防腐处理、孔道封闭等。

13.2.8.2 无粘结预应力施工
无粘结预应力施工流程可分为三个工序,即铺放工序、张拉工序、封锚工序。

铺放工序包括锚垫板安装、支架安装、预应力筋铺放、预应力束整体固定。

张拉工序包括张拉端清理、锚具安装、张拉辅助工具安装、千斤顶安装、工具锚安装、张拉操作。

封锚工序包括多余钢绞线切割、张拉端防腐处理、孔道封闭等。

13.3预应力施工工艺和技术措施
13.3.1后张有粘结预应力施工工艺
本工程预应力梁中采用后张有粘结技术,根据本工程的结构设计特点,确定该部分有粘结预应力的施工工艺。

13.3.2后张有粘结预应力施工操作要点
13.3.2.1 下料
下料是整个工艺的前奏,也是原材料控制的关键。

下料前,
应核对预应力筋的规格、品种是否符合设计图纸要求。

同时,预应力筋应通过进场复检合格, 展开后应平顺, 不得有弯折,
表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等。

下料时,
下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、弹性回缩值、张拉设备、施工方法等因素。

预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断,不得采用电弧切割。

预应力筋运至现场后要分区分类堆放,露天堆放时,需覆盖防雨布,下面应加垫木块等物体,根据现场情况尽量不与地面接触。

预应力钢绞线下料如下图所示:
预应力钢绞线下料
13.3.2.2 预应力梁内穿设波纹管和预应力束
1.本工程预应力孔道选用金属波纹管,能保证孔道质量。

波纹管及有粘结预应力筋的成型样式如下图所示。

金属波纹管及预应力式样
2.总承包单位支好梁的底模,普通钢筋就位之后,根据设计要求的矢高安
装预应力定位支架,其间距约为1000mm。

如下图
梁内有粘结预应力铺放
3.铺设预应力波纹管,并牢牢绑扎在定位支架上。

4.在构件的端部应设置灌浆孔,每跨的最高点安装盖瓦和排气管。

灌浆孔、排气孔安装示意图
5.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。

端部锚垫板、螺旋筋由于处于支座钢筋较密处,安装比较困难,应保证其位置的准确。

同时还必须保证垫板与孔道切线相垂直。

6.当穿束在浇捣混凝土前进行时,在锚垫板安装完成后,应对垫板外工作长度内的外露钢绞线进行保护,同时应对预应力孔道和垫板上的灌浆孔进行封闭,防止其它物质对其损害。

7.用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位,连接部位用胶带缠绕密封。

8.在浇筑混凝土前,技术人员认真检查各关键部位及预应力孔道的高度,认真仔细全面地检查波纹管有无破损,认真填写“自检记录”和“隐蔽工程验收记录”。

9.在浇筑混凝土时,特别要注意并重点交待振捣棒不得直接碰撞预应力孔道,防止破坏波纹管而导致浆体进入预应力孔道。

10.浇筑混凝土过程前,应用胶带封堵所有灌浆孔和排气孔,并用棉丝塞紧
喇叭口等空腔,防止水泥浆进入波纹管堵塞预应力孔道。

13.3.2.3 混凝土浇筑
1.在浇筑混凝土前,应进行专项的预应力孔道检查。

项目部将组织自检,包括仔细检查预应力孔道的完好,及时修补。

孔道接头处应用胶布密封好。

另外预应力张拉端处应用棉丝密封灌浆孔、喇叭口等重要部位。

固定端应用水泥浆封堵死。

2.在浇筑混凝土时,振捣棒不得直接碰撞预应力孔道,防止破坏波纹管而导致浆体进入预应力孔道。

3.混凝土达到设计要求强度以后,及时拆除预应力梁张拉端的侧模板,清理张拉端喇叭口和预应力筋,安装锚具,为张拉工序作好准备。

4.有粘结预应力施工应特别注意混凝土浇筑时孔道的堵塞防治,要求先穿设预应力束在混凝土浇筑初凝前抽动预应力束以防止孔道堵塞;因此在混凝土浇筑时将指派专门的人员于现场进行看护,争取及时发现及时治理。

孔道如发现有漏浆应反复抽动预应力束只至混凝土初凝。

13.3.2.4 预应力张拉
1.预应力张拉设备在使用前,应送权威检验机构采用顶顶机的方式,对千斤顶和油表进行配套标定,并且在张拉前要试运行,保证设备处于完好状态。

2.理顺张拉端预应力筋次序,依次安装工作锚、顶压器、千斤顶、工具锚。

有粘结预应力张拉用设备:液压千斤顶及油泵
3.由于开始张拉时,预应力筋在孔道内自由放置,而且张拉端各个零件之间有一定的空隙,需要用一定的张拉力,才能使之收紧。

因此,应当首先张拉至初应力(张拉控制应力的百分之十,量测预应力筋的伸长值,然后张拉至两倍初应力,再次量测伸长值,最后张拉至控制应力,第三次量测伸长值,计算实测伸长值△L。

核算伸长值符合要求后,卸载锚固回程并卸下千斤顶,张拉完毕;
1
4.如果预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程,可采用分级张拉,即第一级张拉到行程后锚固,千斤顶回程,再进行第二次张拉,直至达到张拉控制值。

5.张拉作业,以控制张拉力为主,同时用张拉伸长值作为校核依据。

实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在(-
6~+6%范围之内,超出时应立即停止张拉,查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。

预应力筋张拉前总包应配合预留相关张拉操作平台,我方将于张拉前编制详细的张拉方案报送总包。

并于各区段张拉前报送张拉通知单及张拉任务单,包括详细的针对各区张拉顺序及张拉伸长值等张拉控制。

张拉时将详细填写张拉记录单,张拉完成后填写张拉完成通知单。

a预应力张拉控制
(1对混凝土强度的要求
只有混凝土强度试验报告表明混凝土强度达到设计要求后,才能开始张拉。

(2张拉控制力
预应力束的张拉控制,以控制张拉力为主,同时用张拉伸长值作为校核依据。

本工程预应力筋张拉控制应力取为0.75倍钢绞线的强度标准值。

(3预应力筋在张拉过程中,应尽量避免发生断、滑丝。

(4如有个别锚夹片失效钢绞线回缩,应松锚更换夹后从新张拉。

(5张拉后实际建立的有效应力
张拉后实际建立的有效应力与设计规定值偏差范围不超过5%,实际有效应力的测试方法应根据张拉时预应力筋伸长值以及油压表读数为准。

当实际建立有效应力与设计值相差较大,应找到原因并采取措施予以调整方可继续施工。

(6预应力筋应在张拉控制应力处于稳定状态下再锚固。

锚固阶段张拉端锚具的内缩量不应大于8mm。

张拉端外露预应力筋应在灌浆后再切割。

(7预应力筋张拉及放松时,应填写预应力张拉记录表。

(8张拉时,
预应力筋的张拉力、张拉顺序及张拉工艺应符合设计及施工技术方案的要求,
同时应符合表-1规定:
表-1 张拉具体要求
表-2 后张预应力筋断丝、滑移限制
②超过表列控制数时,原则上应更换,当不能更换时,在许可的条件下,
可采取补救措施,如提高其他束预应力值,但须满足设计上各阶段极限状态的要求。

有粘结预应力筋的张拉及张拉力控制
b 理论伸长值的计算
曲线预应力筋的理论张拉伸长值△L T 按以下近似公式计算: △L T =(1+exp [-(k L T + u θ] F j /(2A p E p L T
式中: F j ——预应力筋的张拉力;
A
p
——预应力筋的截面面积;
E
p
——预应力筋的弹性模量;
L
T
——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
c伸长值的实测和校核
由于开始张拉时,预应力筋在孔道内自由放置,而且张拉端各个零件之间有一定的空隙,需要用一定的张拉力,才能使之收紧。

预应力筋张拉伸长值的量测,是在建立初应力之后进行。

实际伸长值△L应等于:
△L=△L
1+△L
2
-△L
c
式中△L
1
——从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值;
△L
2
——
初应力以下的推算伸长值,可以根据初应力和二倍初应力的伸长值量测值之差求得;
△L
c
——混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值。

(量值很小,可忽略。

本工程初应力取为张拉控制应力的10%。

张拉时,通过张拉伸长值的校核,可以综合反映张拉力是否足够,孔道摩擦损失是否偏大,以及预应力筋是否有异常。

张拉时要求实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在(-
6~+6%范围之内,超出时应立即停止张拉,查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。

本工程预应力梁两端张拉总伸长值取两端伸长值之和。

d张拉顺序及流程
●张拉顺序
1.每个单元预应力梁的张拉应同步对称进行,张拉顺序为:从中间梁向两边梁依次进行,以保证整个区域变形一致。

对每根预应力梁而言,当梁内预应力筋分段搭接时,应沿梁跨方向顺次张拉各跨的预应力束,以防止未张拉跨内的梁产生受拉裂缝。

2.为防止张拉过程中梁产生较大的偏心受力,张拉次序一般为先中间后上下或两侧,当仅有两个平行孔时,可采取不对称张拉。

●张拉流程
1一端张拉流程图
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,持荷两分钟→锚固→卸荷
2两端张拉流程图
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,持荷两分钟→一端锚固→另一端补足张拉力后锚固→两端同时卸荷。

两端张拉时用对讲机保持两边联系,步调一致匀速进行,油表读数随喊叫报,及时测量千斤顶的伸长值,填写表格认真仔细。

如果预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程,可采用分级张拉,即第一级张拉到行程后锚固,千斤顶回程,再进行第二次张拉,直至达到张拉控制值。

13.3.2.5预应力孔道灌浆
1.灌浆材料要求
(1灌浆水泥采用32.5级普通硅酸盐水泥,水泥浆体28天标准强度不低于30MPa。

(2水泥浆的水灰比为0.4~0.42,搅拌后三小时的泌水率控制在2%以内,水泥浆流动度以1 6~20s为宜。

添加适量膨胀剂,但不得掺入含氯化物等对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。

(3水泥浆自调制至灌入孔道的延续时间不宜超过30min。

2.灌浆工艺要求
(1灌浆前切割外伸钢绞线,钢绞线露在锚具外的长度控制在30~50mm,然后用水泥浆密封所有张拉端,以防浆体外溢,并将排气孔部位的波纹管逐个打通,为下一步操作做准备。

(2孔道灌浆顺序应先灌下面孔道再灌上面孔道,并集中一处的孔道一次灌浆完成,以免孔道漏将堵塞临近孔道。

(3灌浆前应进行机具准备和试车。

(4灌浆工作应缓慢均匀的进行,不得中断,并应排气通顺。

(5灌浆孔设在张拉端垫板上,水泥浆从一端灌入,灌浆压力控制在0.5-
0.6MPa。

孔道较长或灌浆管较长时压力宜大些,反之可小些。

（6）灌浆进行到排气管冒出浓浆后，方可堵塞此处的排气孔。

（7）灌浆过程中制作 1 组 70.7×70.7×70.7 的立方体水泥净浆试块，标准养护 28
天后送交实验室检验试块强度，其强度不应小于 30MPa。

由于灌浆质量的好坏直接关系到预应力钢绞线与混凝土的粘结效果以及结
构的耐久性，因此施工过程中必须从每一个环节上进行严格控制。

图 4.2-7
螺杆式（J2GG）压浆泵 13.3.2.6 张拉端封堵
灌浆后张拉端锚具用与结构同强度等级的混凝土封堵，为保证耐久性，外
露钢绞线的保护层厚度不小于 30mm，后浇的混凝土必须振捣密实。

13.3.2.7
排气孔的留设为防止曲线最高点滞留空气导致灌浆不密实，要求在所有曲线的波峰点全部布置排气孔。