后张法预应力混凝土折线型屋架的施工技术

2012-08-15钱爱云徐国伟

山西建筑 2012年19期

关键词：屋架波纹管钢绞线

钱爱云徐国伟

(1.常州市职工大学，江苏常州 213015;2.江苏天任建设有限公司，江苏常州 213000)

0 引言

预应力折线型屋架结构由于具有明显的节约钢材，增大结构跨度，减少结构自重，提高结构抗震、抗裂能力，缩短工期等优点，因而被广泛应用于各种工厂、车间、仓库等结构中，但同时也存在施工工艺复杂、施工要求严格、施工难度大等难题。

根据多年的施工经验，阐述国标04G415-1图集(简称图集)中18 m～30 m跨后张法预应力混凝土折线型屋架的施工技术，并对施工过程中遇到实际问题提出解决措施。

1 制作地模

细石混凝土地模快捷、省工，从经济角度出发，预制屋架可采用C20细石混凝土地模。

地模施工步骤如下:

1)根据张拉方案、吊装方案，确定屋架预制的位置和朝向，绘制预制屋架平面布置图。

2)现场放大样、平整场地。若有松软土层，须将地基下的松软土层消除，用砂质土料回填，并分层夯实，否则屋架容易随地模沉降而产生弯曲裂缝。

3)在地基土上按屋架大样浇筑细石混凝土，浇筑宽度每边比屋架宽100 mm作为支模板的基点，顶面用水准仪在地模顶面找平，用水泥砂浆抹平抹光。然后在地模顶面弹出屋架的标准外形尺寸，因为在受屋面荷载作用后，屋架会产生挠度，考虑人们对屋架的视觉上的安全感，屋架应按设计、施工规范起拱，以减小使用期间的挠度。屋架下弦须起拱l/1000。值得注意的是，不能单纯下弦起拱，而上弦位置不变，必须使上下弦节点及顶部节点同时升高。

4)在地模周围设排水沟，防止地面水渗入软土层导致地模下沉而间接导致屋架产生弯曲裂缝。

2 绑扎钢筋、预留孔道、立侧模

2.1 绑扎钢筋

在涂刷隔离剂之后，可开始绑扎钢筋，钢筋绑扎顺序应遵循下弦—上弦—腹杆、节点的顺序。若采用波纹管预留孔洞，18 m跨屋架下弦杆内箍筋锚固端弯折角度按图集要求加工成135°，其余跨度的屋架下弦杆内箍筋锚固端弯折角度不能按图集要求加工成135°，而均须加工成90°，以便安放波纹管，安放完成后，再对箍筋末端进行二次就位，尽量使箍筋末端弯钩接近135°，并注意保护波纹管。

2.2 端头板及网片的制作

图集中M8，M9，M9a端头板的开孔直径可改成 φ61(每束2根～3根钢绞线)或φ71(每束4根钢绞线)而不是渐变口径，方便加工。

图集中要求网片的短筋为220 mm，实际施工时应考虑到端头板的厚度，为便于将网片安放于端头板内，可改为195 mm，并按图集要求，每端8片。网片的其他尺寸按图集加工。

2.3 预留孔洞

孔道预留的方法常有预埋波纹管法和抽芯管法。预埋波纹管法更能保证质量、效果更好，建议采用预埋波纹管法。波纹管有重量轻、刚度大、弯折方便、连接容易等优点，尤其是预埋后无需从混凝土中取出，施工不需要太多的经验和技能，操作简单，而金属波纹管比塑料波纹管经济，所以常用金属波纹管预留孔洞。制作波纹管的钢带厚度为0.25 mm～0.28 mm，波纹管直径为55，为便于波纹管的运输和安装，每个孔洞由4根～5根波纹管组成，波纹管的连接接头直径为60，接头的长度为250 mm～300 mm。为防止浇筑混凝土时波纹管的偏移，安放波纹管时，须每1000 mm～1500 mm左右设定位钢筋，把波纹管固定于定位钢筋上，接头处用胶带密封，并检查保证波纹管无破损，以防漏浆。浇筑混凝土前，波纹管内须穿入直径为40的增强塑料管，以保证浇筑混凝土后预留孔道的畅通。

2.4 安装侧模

侧模可采用木模板或租用配套的钢模板。采用钢模板浇筑的屋架美观而且省时、省工、节材环保。模板上应按要求留置灌浆孔及排气孔。灌浆孔直径不宜小于25 mm，其间距不宜大于12 m，可在屋架下弦模板一侧用木塞留设灌浆孔，排气孔应高于灌浆孔，直径8 mm～10 mm，也在下弦模板一侧用短钢筋预留。屋架端部或锚具上也可设灌浆孔、排气孔。安装模板前，检查模板是否干净、平整、牢固，尺寸是否正确，安装模板后，检查模板内是否干净无杂物、模板支撑是否稳定可靠。特别强调的是不能疏忽吊装孔、灌浆孔、排气孔的预留和铁件的预埋。

3 浇筑混凝土

浇筑混凝土前应检查钢筋、模板、预埋铁件、孔道，保护层垫块。为保证质量，严禁自拌混凝土，必须采用商品混凝土。浇筑混凝土时，应观察模板、支架、钢筋和预埋件的情况，当发现有变形、移位时，应立即停止浇筑，并应在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。屋架应一次浇筑完毕，不允许留施工缝。浇筑时，宜用直径为30的振捣棒振捣密实，注意不要使振动棒贴近波纹管，以免造成波纹管的损坏或位置偏移，另外尤其要注意屋架端头板附近的振捣，预防端头板附近出现混凝土不密实或空缺，从而避免张拉时端头板处出现爆裂现象。浇筑完成、表面抹光后应立即抽出增强塑料管，严禁隔夜抽出，以免有漏浆粘结塑料管，保证孔道畅通。当气温高于5℃时，混凝土浇筑完毕后可采用自然养护法养护。比较经济简单的自然养护方法是覆盖保湿养护法，即混凝土收浆后及时进行覆盖，约8 h～10 h后要进行洒水保湿养护，夏天温度较高时，可提前2 h～3 h开始养护，养护时间应不得少于7 d。当气温低于5℃，达到冬期施工条件时，浇筑完毕后立即支棚保温，待混凝土收浆后覆盖保温，不得向混凝土表面洒水。当气温过低，可参照文献［3］或采取其他合理的冬季施工保温措施。

4 叠层预制屋架

屋架可采取现场叠浇预制，叠浇层数不超过4层。叠浇上层构件时，必须在下层构件强度达到15 MPa后进行。当下层屋架达到15 MPa的强度后，即可脱模、涂刷隔离剂，准备浇筑上一榀屋架的工作。

选用隔离剂时，不要使用图集推荐的隔离剂。实践证明，用白色涂料作为隔离剂效果最好，涂刷两遍，既不污染钢筋，又方便屋架吊装到位后的表面喷白。

5 预应力筋的下料、穿束、张拉

5.1 预应力筋下料、穿束

预应力筋采用φs15.2低松弛钢绞线，强度为1860 N/mm2，弹性模量为(1.95±0.1)×105N/mm2。按钢绞线净长和两端所需工作长度定尺下料。下料时，使用机械切割，不得使用电弧或氧乙炔气割。下料后应尽快穿入屋架预留孔内，避免钢绞线生锈而影响张拉后的锚固质量。钢绞线穿束前，在其端部用胶布包好，以免穿束时顶到波纹管。

5.2 预应力筋张拉

张拉前，混凝土强度须达到100%，以混凝土试块的强度报告为依据，另外注意检查锚具是否干净无油污、外观是否无异常、锚具和夹片是否配套，防止有滑丝、锚具破裂等质量、安全隐患。张拉设备选用YC-110型千斤顶，安装的压力表精度不宜小于1.5级。屋架为平卧叠浇，预应力筋的张拉顺序应先上后下逐层张拉，严禁从下到上张拉。张拉控制应力应从第二层开始从上到下逐层增加0.5%，以减少上层屋架重量产生的水平摩阻力，降低预应力的损失。张拉程序为0→1.03σcon(持荷2 min锚固)→锚固张拉，σcon为张拉应力。为保证预应力施加的准确性和可靠性，张拉时采用“双”控的方法，即应力控制和应变控制，应力控制以压力表读数为准，应变控制以测试钢绞线的伸长值来校核。张拉伸长计算式如下:

Δl=Fp·l/(Ap·Es)。

式中:Fp——钢绞线的张拉力，kN;

Ap——钢绞线的面积，mm2;

l——钢绞线的长度，mm;

Es——钢绞线的弹性模量，kN/mm2。

根据GB 50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范规定:如实际伸长值比计算伸长值大于6%或小于6%，应暂停张拉，查找原因，在采取措施后，方可继续施工。

跨度较大(＞24 m)的屋架两端宜同时对称张拉，跨度较小(≤24 m)的屋架一端张拉。张拉锚固完毕、检验合格后，用切割机切割多余钢绞线，留下的钢绞线外露长度为30 mm～40 mm，切不可用电气焊烧割，以免造成锚具和钢绞线退火而导致质量事故和安全事故。

6 孔道灌浆及封锚

张拉完毕后应立即灌浆，这样可尽量减少预应力松弛损失。42.5普通硅酸盐水泥，水灰比 0.38～0.45，掺入占水泥重量的0.005%的铝粉，可使水泥获得2%～3%的膨胀率，灰浆泵灌浆时，孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后，继续加压至0.5 MPa～0.6 MPa再封闭灌浆孔。灌浆工作应连续进行不得中断。孔道灌浆结束后，再进行端部锚具封堵处理。将锚具周围冲洗干净并将混凝土表面凿毛，浇筑C40细石混凝土封堵锚具。

当孔道水泥浆硬化后，试压灰浆试块，在水泥浆强度达到15 MPa以上时方可吊装。

7 施工注意事项

在实际预应力施工过程中，由于施工操作不当等原因，常常会有一些安全质量隐患甚至产生安全质量事故。施工前，一定要做好机器设备的维护检修、标定等工作。施工前，一定要进行安全技术交底，要求工人严格遵守操作规程。张拉区域必须悬挂有非工作人员禁止入内的明显标志牌和危险区提示牌。张拉时，事先做好防护措施，构件两端严禁站人和严禁放置高压油泵。机器操作员和测量伸长值的人员应站在侧面操作，不得正对张拉端。油泵操作人员必须佩戴防护眼镜，防止油管破裂及油表连接处喷油伤眼，油泵开动过程中，不得擅离岗位。