現(xiàn)澆梁預應力施工工藝工法

1、現(xiàn)澆梁預應力施工工藝工法（QB/ZTYJGYGF-QL-0506-2011）橋梁工程有限公司 靳林安 陳建濤1 前言1.1 工藝工法概況預應力混凝土與普通混凝土相比具有抗裂性好、剛度大、材料省、自重輕、結構壽命長等特點。預應力材料及工藝在工程中的廣泛應用為建造中大跨度結構提供了條件。預應力混凝土已由單個預應力構件發(fā)展成預應力混凝土結構，廣泛應用于建筑、橋梁、管道等結構領域。預應力施工工藝的好壞直接影響預應力結構的質(zhì)量和壽命，因此總結預應力施工工藝，進行標準化施工，是保證質(zhì)量的根本所在。1.2 工藝原理通過張拉預應力筋，在混凝土構件中產(chǎn)生預壓應力，張拉、錨固完后灌漿，使預應力筋與混凝土可靠粘結，

2、充分發(fā)揮材料強度并使所建立的預壓應力有更好的保障。2 工法特點2.1預應力筋可根據(jù)受力的需要設計成多種曲線形式，使其能滿足各種受力要求。2.2 預應力混凝土結構有著良好的抗裂性能和抗變形能力，耐久性高，可有效地降低結構高度，節(jié)約材料，節(jié)約能源，使用性能優(yōu)越。3 適用范圍適用于現(xiàn)澆連續(xù)梁、剛構梁，也可適用于頂推連續(xù)梁、節(jié)段拼裝梁、簡支梁等。4 主要技術標準預應力混凝土用鋼絞線（GB/T5224）預應力筋用錨具、夾具和連接器（GB/T14370）預應力用錨具、夾具和連接器應用技術規(guī)程（JGJ85）混凝土結構設計規(guī)范（GB50010）混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范（GB50204）公路橋涵施工技術規(guī)范

3、（JTG/T F50）5 施工方法預應力后張有粘結預應力混凝土技術是通過預埋管道、穿筋、張拉、灌漿等工序為混凝土結構建立預應力以滿足設計要求。6 工藝流程及操作要點6.1 施工工藝流程預應力張拉為特殊工序，一般派專人進行全程監(jiān)控，由試驗室提供混凝土的強度、彈性模量給工程部，由張拉技術負責人編制張拉通知單，張拉前監(jiān)控人員仔細核對抗壓強度、彈性模量值及齡期符合要求，并對張拉設備、工藝參數(shù)、以及張拉人員進行確認，張拉過程中對張拉應力、實測伸長值及持荷時間進行監(jiān)控。施工工藝流程見圖1。施工準備兼顧預應力綁扎普通鋼筋穿波紋管預應力筋下料、制作，穿預應力筋安裝固定端部錨固系統(tǒng)綁扎其余普通鋼筋、埋灌漿管（排

4、氣管）隱蔽驗收澆筑混凝土檢查混凝土質(zhì)量錨具檢測、設備標定張拉預應力筋孔道灌漿切割、封錨圖1 預應力施工工藝流程圖6.2 操作要點6.2.1 施工準備1 千斤頂?shù)臉硕?）張拉前要標定千斤頂，標定期根據(jù)設備狀態(tài)和使用的頻繁程度及氣溫來決定。千斤頂標定有效期為一個月，到期必須進行標定。每周必須進行自校，每次標定均須建立臺帳備查。2）千斤頂經(jīng)過大修，或漏油嚴重，經(jīng)拆修以后，必須重新進行標定。3）千斤頂須與已校正過的油表配套編號標定。4）標定前先試壓千斤頂，試壓三次，確認不漏油能正常工作時方進行標定。試壓時使油缸伸出長度等于張拉時常用部位，試壓噸位達到最大使用張拉力的110%，維持5min，壓力降低不超

5、過3%，即認為千斤頂可正常工作。千斤頂校驗要反復進行三次（0°、120°、240°三個不同方向），取其平均值，算出油壓表與對應壓力（頂力）的線性回歸方程，當代表回歸方程與試驗數(shù)據(jù)真實函數(shù)間的近似程度的回歸系數(shù)0.9999時即認為標定合格，否則查明原因，重新標定。5）校正系數(shù)可按下式進行計算：校正系數(shù)=油表壓力（MPa）×張拉千斤頂活塞面積（mm）/壓力環(huán)計算壓力（N）按上述方法完成標定工作，用上式計算得出張拉控制應力或接近控制應力時的千斤頂校正系數(shù)。千斤頂校正系數(shù)不得大于1.05，如校正系數(shù)大于1.05，則本次標定不合格，查明原因，重新標定。2 油表的標

6、定油表每月須送到有資質(zhì)的計量部門進行標定。油壓表在下列情況下必須重新進行標定：1）油壓表校正有效期達到一個月。2）油表使用時超出允許偏差或發(fā)生故障。油表在使用時受到劇烈振動、沖擊、指針不歸零及指針失穩(wěn)者。3 預應力筋下料、裝配及運輸預應力筋的下料長度應考慮設計曲線長度、張拉端外伸預留長度、彈性回縮值、張拉設備、鋼材品種和施工方法等因素，對采用夾片式錨具與穿心式千斤頂進行張拉的構件上的鋼絞線，其下料長度L按下式計算：1 一端張拉時 L=L0+L1+L2+L3+L42 兩端張拉時 L=L0+2(L1+L2+L3)式中：L0構件的孔道長度L1張拉端錨墊板厚度L2夾片式工作錨具厚度L3張拉端外露預留長

7、度L4錨固端長度預應力筋的下料應在平整的場地上直線定出下料長度，并在下料場地兩端設置固定標志，每端有專人負責；切斷前應將預應力筋拉直；用砂輪切割機切斷，不得用電弧切割。在預應力筋下料同時制作裝配固定端，當固定端采用P型擠壓錨時應采用專用設備對擠壓套與錨墊板進行二次擠壓以保證擠壓套緊固在錨墊板上。對所下的預應力筋做好分區(qū)及類型編號，必要時在其兩端做出同顏色的標志并標明長度，以便布束張拉時識別，再用放線盤分別盤成直徑約為2.0m的圓盤。預應力筋運至施工現(xiàn)場后要分區(qū)、分類堆放。露天堆放時，需覆蓋防雨布，并用墊木墊起，不與地面接觸，防止銹蝕、死彎。在堆放期間嚴禁碰撞踩壓。6.2.2 預留管道埋設綁扎構

8、件的普通鋼筋時，可同時進行預應力筋管道埋設。采用金屬波紋管時，可將金屬波紋管按設計的曲線定位在非預應力鋼筋籠中。具體的做法是根據(jù)矢高沿構件方向每隔約0.8m設置相應的馬凳鋼筋(根據(jù)具體工程情況馬凳鋼筋間隔可適當調(diào)整，保證設計曲線為宜)，馬凳鋼筋宜采用1012鋼筋，在馬凳處用鐵絲把波紋管與馬凳鋼筋綁緊，使波紋管形成曲線。金屬波紋管連接采用比主管大一號的金屬波紋管作為連接管，連接管長約200300mm。在連接管的兩端纏上塑料膠帶以防漏漿，預埋管道要求曲線流暢，水平順直。 框架梁中預留孔道在豎直方向的凈間距不應小于孔道外徑；水平方向的凈間距不應小于1.5倍孔道外徑；從孔壁算起的混凝土保護層厚度，梁底

9、不宜小于50mm，梁側(cè)不宜小于40mm。6.2.3 預應力筋穿束根據(jù)工程的具體情況可采用逐根穿束或集束穿束。逐根穿束是將預埋管道內(nèi)的預應力筋逐根穿入；集束穿束是將管道內(nèi)所需的預應力筋先綁扎成束后一次性穿入預埋管道內(nèi)。集束穿束前宜將預應力筋端部用膠布包扎以減小摩擦力并防止穿破波紋管。人工穿束確有困難，可采用牽引機協(xié)助穿束。6.2.4 端部預埋安裝1 固定端端部預埋安裝固定端采用P型擠壓錨時，在保證固定端錨墊板、擠壓套筒不外露的前提下，按設計要求的高度固定好預埋件并焊好網(wǎng)片筋或螺旋筋；當采用H型壓花錨時也應保證其不外露，同時按設計要求固定好壓花端位置。電焊時應注意避免焊條碰到裸露的預應力束。2 張

10、拉端端部預埋安裝張拉端部有外凸和內(nèi)凹兩種形式。張拉端部預埋位置應符合設計要求，預應力筋應與錨墊板保持垂直。采用外凸式張拉端部時，將錨墊板緊靠構件端部固定；采用內(nèi)凹式張拉端部時，將錨墊板固定在離端部約90mm處，調(diào)整錨墊板周圍的鋼筋以保證張拉時千斤頂有足夠的張拉空間，然后在承壓板外安裝穴模，按設計要求焊接好網(wǎng)片筋或螺旋筋。采用分段搭接張拉時，張拉端部的預埋安裝在錨墊板等預埋件滿足設計要求的情況下，預應力筋與錨墊板應保持垂直，保證張拉千斤頂有足夠的張拉空間及張拉完后錨具不露出構件表面。6.2.5 灌漿管埋設有粘結預應力的灌漿孔與排氣孔（泌水孔）是可通用的。在預應力筋鋪設完后進行灌漿管埋設，一般在預

11、埋孔道曲線的高點處留設灌漿管，若是豎向構件，應由孔道底部開始沿高度方向分段埋設。灌漿管間距一般不宜大于12m，在一些較大跨度的構件中，可適當放寬，但管距應能保證灌漿順暢。灌漿管的壓板與金屬波紋管應連接牢固，并用塑料膠帶纏緊密封以防漏漿。灌漿管高出構件砼表面200300mm處彎折。為防止灌漿管在澆搗混凝土時脫落，可在灌漿管中插入鋼筋，將灌漿管與構件的面筋綁緊，同時避免將灌漿管留在構件模板內(nèi)。6.2.6 混凝土澆搗為確保工程質(zhì)量，混凝土澆搗前，應由建設單位會同監(jiān)理單位、施工單位及設計單位等對預應力工程進行隱蔽工程驗收，主要內(nèi)容包括： 1 原材料是否驗收合格；2 有粘結預應力筋的數(shù)量、規(guī)格、控制尺寸

12、是否按照圖紙要求；3 波紋管有無破損，接頭是否牢固可靠；4 灌漿管及端部的預埋處理是否恰當?shù)取ｒ炇蘸细窈?，方可澆筑混凝土。混凝土澆筑時應避免踏壓撞碰波紋管、預應力筋、馬凳、灌漿管以及端部預埋件，混凝土澆搗完畢后，構件側(cè)模宜在預應力張拉前拆除，底模支撐拆除應符合設計要求；當設計無具體要求時張拉前不可拆除底模；側(cè)模拆除后，若發(fā)現(xiàn)張拉端或固定端部混凝土有外觀質(zhì)量缺陷，應在張拉前進行處理，待處理后的混凝土達到要求的強度后方可進行張拉。6.2.7 預應力筋張拉混凝土強度達到設計要求后可進行張拉。張拉控制應力按設計文件要求，且不應大于鋼絞線強度標準值的75%。預應力構件的張拉順序，應根據(jù)結構受力特點、施工

13、方便、操作安全等因素確定，一般分層、分部位、分段張拉。在現(xiàn)澆連續(xù)梁施工中，預應力施工順序為先縱向、后豎向、再橫向。預應力筋的張拉方法應根據(jù)設計和施工計算要求，確定采取一端張拉或兩端張拉。采用兩端張拉時，宜兩端同時張拉，也可一端先張拉，另一端補張拉。同一束預應力筋，應采用相應噸位的千斤頂整束張拉，直線形或扁管內(nèi)平行排放的預應力筋，當各根預應力筋不受疊壓時可采用小型千斤頂逐根張拉。特殊預應力構件或預應力筋，應根據(jù)要求采取專門的張拉工藝。如分段張拉、分批張拉、分級張拉、分期張拉、變角張拉等。張拉工藝如下：工作錨具安裝千斤頂安裝千斤頂進油張拉伸長值校核持荷頂壓卸荷錨固記錄。預應力張拉施工中，質(zhì)量控制以

14、應力控制為主，測量張拉伸長值作校核。預應力筋張拉理論計算伸長值：式中：預應力筋的平均張拉力，取張拉端拉力扣除孔道摩擦損失后的拉力平均值；預應力筋實際長度預應力筋截面面積預應力筋實測彈性模量由多段彎曲線段組成的曲線束，應分段計算，然后疊加，結果較準確。預應力筋張拉伸長值的量測，在建立預應力后進行，其實際伸長值：L=L1+L2+LC式中：L1從初應力至最大張拉力之間實測伸長值；L2初應力以下的推算值，可根據(jù)彈性范圍內(nèi)張拉力與伸長值成正比的關系推算確定；LC施加預應力時，后張法預應力構件的彈性壓縮值和固定端錨具楔緊引起的預應力筋內(nèi)縮值，初應力宜為0.100.15con。張拉預應力筋的理論伸長值與實際

15、伸長值的允許偏差值控制在±6%以內(nèi)，如超出范圍，應查明原因并采取措施予以調(diào)整，方可繼續(xù)張拉。設計無具體要求時，一次張拉端錨固程序可采用：010%con105%con（持荷2min）con錨固或010%con103%con錨固6.2.8 預應力孔道灌漿1 普通壓漿灌漿前先打通灌漿孔，用清水清洗孔道，直到張拉端部出水較大，各處均暢通時，方可安排灌漿。灌漿用水泥漿的水泥宜用不低于32.5等級的普通硅酸鹽水泥，水泥漿水灰比不應大于0.45，拌制后3h泌水率不宜大于2%，且不應大于3%。泌水應能在24h內(nèi)全部重新被水泥漿吸收。水泥漿宜摻入外加劑，外加劑應不含氯鹽且對預應力筋無腐蝕作用。水泥漿要

16、嚴格按配合比配料，攪拌時間應保證水泥漿混合均勻，一般需2-3min。灌漿過程中，水泥漿攪拌應不間斷，水泥漿用篩網(wǎng)過濾，以免灌漿時堵管。灌漿時將灌漿機出漿口與灌漿管相接，并確認連接處緊密后，開動灌漿泵加壓灌入水泥漿，從近至遠逐個檢查出漿孔，各出漿孔出濃漿后逐一封閉，待最后一個出漿孔出濃漿后，封閉該出漿孔，繼續(xù)加壓至0.5-0.7MPa，保持12min，封閉進漿閥門，待水泥漿凝固后，再拆卸連接接頭，并及時清理現(xiàn)場浮漿及雜物，如發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有空隙應仔細補漿。構件的底模支撐在無具體設計要求時，應在預應力筋張拉及灌漿漿體強度達到15MPa后拆除。2 真空壓漿1）壓漿過程中，每孔梁制作3組標準養(yǎng)護試件，并做1

17、組同條件養(yǎng)護試件，作為吊裝或入庫備用；取樣方法為：將拌好的壓漿料倒入試模內(nèi)，靜置止?jié){體初凝后，將其表面多余的漿體刮掉。24小時拆模后放入標準養(yǎng)護室于水中養(yǎng)護至7d、28d，分別進行7d、28d抗壓強度和抗折強度試驗。試模尺寸40mm×40mm×160mm。2）壓入管道內(nèi)的漿料終凝時間小于24小時，壓漿時漿體溫度不超過35，壓漿時及壓漿后3天內(nèi)，梁體及環(huán)境溫度不得低于5?？箟簭姸?天不小于35MPa，抗折強度不小于6.5MPa；28天不小于50MPa，抗折強度不小于10MPa，24h內(nèi)最大自由收縮率不大于1.5%，標準養(yǎng)護條件下28d漿體自由膨脹率為0-0.1%。漿體對鋼絞線

18、無腐蝕作用。其技術要求符合高性能無收縮防腐蝕灌漿劑的規(guī)定，有結塊不得使用，經(jīng)檢驗合格后方可使用。3）啟動真空泵抽真空，使真空度達到-0.06-0.08MPa并保持穩(wěn)定。4）啟動灰漿泵，當輸出的漿體達到要求的稠度時，將輸送管閥門打開，開始灌漿。5）壓漿次序自下而上，同一管道壓漿須連續(xù)進行，一次壓完。以免孔道漏漿將臨近孔道堵塞。灌漿過程中，真空泵要保持連續(xù)工作。壓漿過程中經(jīng)常檢查壓漿管道是否堵塞和漏漿。6）待真空泵端的空氣濾清器中有漿體經(jīng)過時，關閉空氣濾清器前端的閥門，稍后打開排氣閥，當水泥漿從排氣閥順暢流出，且稠度與灌入的漿體相當時關閉抽真空端所有的閥門。7）灌漿泵繼續(xù)工作，壓力達到0.50.6

19、MPa，持壓3分鐘。8）關閉灰漿泵及灌漿端所有閥門，完成灌漿。9）拆卸外接管路、附件，清洗空氣濾清器及閥等。完成當日灌漿后，必須將所有粘有水泥漿的設備清洗干凈。安裝在壓漿端及出漿端的球閥，在灌漿后一小時內(nèi)拆除、清洗。6.2.9 預應力端部封錨張拉、灌漿后，用砂輪切割機切掉張拉端多余的預應力筋，預應力筋的外露長度不宜小于其直徑的1.5倍，且不宜小于30mm，用環(huán)氧樹脂涂封錨具及外露預應力筋，封閉前應將錨具周圍的混凝土鑿毛、沖洗干凈，凸出式的錨頭宜配置鋼筋網(wǎng)片，用微膨脹細石混凝土進行封閉。7 勞動力組織預應力施工下料及組裝工作應由專業(yè)班組負責，具體勞動力組織見表1。表1 預應力施工勞動力組織序號工

20、作組人數(shù)1下料組52鋪束組103張拉組44壓漿組58 主要機具設備預應力施工機具設備主要包括張拉設備與壓漿設備，主要機具設備見表2。表2 預應力施工機具設備表序號種類（名稱）數(shù)量單位備注1真空壓漿機1臺2穿心千斤頂6臺3頂壓器2臺4高壓油泵臺根據(jù)現(xiàn)場選用5油壓表4個6壓漿泵1臺7砂輪鋸1臺8手動葫蘆2個9手提式切割機1臺10對講機4臺9 質(zhì)量控制9.1 易出現(xiàn)的質(zhì)量問題預應力施工過程中主要質(zhì)量問題有張拉時出現(xiàn)鋼絞線斷絲或滑脫、張拉端部出現(xiàn)裂縫；張拉時因混凝土澆搗時出現(xiàn)張拉異常、灌漿阻塞等。9.2 保證措施9.2.1 預應力筋張拉過程中出現(xiàn)斷裂或滑脫，其數(shù)量應不超過同一截面上預應力筋總根數(shù)的3%

21、，且每束鋼絲不超過一根，對多跨連續(xù)雙向板和密肋梁，同一截面應按開間計算，同時應及時進行處理，先退錨，然后根據(jù)斷絲或滑脫的預應力筋情況，換上可靠錨具，斷絲的預應力筋可加假絲協(xié)助工具錨夾持，相應降低張拉力，重新張拉。9.2.2 張拉過程中出現(xiàn)塌孔或張拉后發(fā)現(xiàn)構件張拉端部出現(xiàn)有害裂縫，應及時退錨，對塌孔或開裂的混凝土進行補強處理，待處理后的混凝土強度達到要求時，重新張拉。9.2.3 張拉過程中，因混凝土澆搗時孔道漏漿造成張拉異常時，應及時鑿開構件清除漏漿部分，修補完整后，重新張拉。9.2.4 灌漿過程中，發(fā)生孔道阻塞、串孔或中斷灌漿時，應及時沖洗孔道或采取其它措施重新灌漿。10 安全措施10.1 主要安全風險分析 預應力施工安全風險主要為在張拉過程中，張拉兩端出現(xiàn)錨頭飛出；切割鋼絞線時火花飛濺對人的傷害等安全事故。10.2 保證措施10.2.1 張拉預應力筋時其周圍及兩端應有完善的防護措施，并設置明顯的警示標志，非作業(yè)人員不得進入作業(yè)區(qū)域；10.2.2 用砂輪切割機切割預應力筋及波紋管時，作業(yè)人員應配戴防護眼鏡；10.2.3施工人員在張拉與測量時應在千斤頂兩側(cè)操作，嚴禁在千斤頂后操作與站立；10.2.4灌漿時應穿防護服并戴上防護鏡，灌漿的機械接口應擰緊到位，不得在孔道口噴射方向觀察出