后张有粘结预应力无粱楼板结构的施工质量控制

　　摘要：以某工程为例，针对有粘结预应力无梁楼板结构的施工工艺及质量控制进行了总结,以供在同类工程施工时参考。
　　关键词：有粘结预应力；无粱楼板；施工工艺；质量控制。
　　在现代建筑设计中，为了获取更多的净空，以及方便空间的灵活划分以满足不同的使用要求，采用预应力无梁楼盖设计日趋增多。预应力无梁楼板结构有利减少地下室埋深及基坑开挖深度；有利于增加建筑物楼层的净空高度或者减少层高；具有优越的抗裂性，减少钢筋用量，降低结构的造价；施加预应力后楼板的模板就可以拆除，施工方便，速度快等优点。但由于施工工艺较为复杂，工序多，在施工中要根据不同的情况，合理安排工序穿插和衔接，尤其是预应力筋定位、张拉工艺的确定等方面，要结合工程的实际情况采取合理的施工措施，以保证施工质量。
　　一、 工程概况
　　某开发区综合办公楼工程，地下l层、地上6层，为商业及办公用途、楼层平面尺寸为76.3m×65.52m，建筑高度24.3m，建筑面积37050m2，基本柱网尺寸为8.2m×8.2m，上部结构体系为现浇钢筋混凝土板柱一剪力墙结构。
　　屋面板除周边一跨外均采用后张法有粘结预应力无梁平板结构，且均为连续双向板，板中采用有粘结预应力混凝土平板体系，板跨度8.2m、板厚200mm，板柱节点处设2m×2m×0.35m柱帽。板中双向配置有粘结预应力筋，柱帽上板带布置3束(3×3l5.2钢绞线，间距1O0O)、跨中板带布置3束(3×315.2钢绞线，间距1550),均采用曲线形布置方式；沿柱网轴线方向设lO00mm×2O0mm暗梁，配普通钢筋,平板上、下均配有10双向普通钢筋，仅在建筑物周边及楼梯位置设梁。梁板混凝土强度等级为C30。
　　二、预应力楼板结构的技术特点
　　1超长结构
　　楼层平面尺寸为76.30m×65.52m，属于超长不设缝结构。预应力是防止超长结构开裂的主要措施，为解决超长结构在早期混凝土养护期间收缩应力问题，在楼板、屋面板纵横方向中部分别设了一条宽800mm的加强带。
　　2预应力筋固定端、张拉端锚具形式
　　预应力筋的固定端为压花锚具，预埋在混凝土板中，它由梨形自锚头的…一段钢绞线、与锚头连接的钢筋支架、螺旋筋、端部封堵的干硬性水泥浆体(见图1)。张拉端为内锚式，采用夹片扁锚，由夹片、锚板、铸铁承压锚以及附加箍筋四部份组成(见图2)，要求锚具不能突出板面、梁面。在锚具安装时适当调整梁、板普通钢筋位置，保证锚具安装位置准确。
　　
　　图1固定端压花锚大样
　　
　　图2张拉端夹片锚大样
　　3板中双向预应力筋的布置及张拉
　　板内有粘结预应力筋选用正反抛物线布置，曲线方程y=ax2+b(见图3)，预应力筋布置要保证曲线矢高，特别是跨中和支座处的矢高要准确。因楼板、屋面板平面尺寸大，预应力筋设计为2段分别布置张拉，最短的预应力筋15.4m，最长的58.02m。较短的预应力筋设计采用一端张拉，另一端用压花锚具固定，较长的预应力筋设计为二端同时张拉。
　　
　　注：a1～a3为控制点离混凝土板项或板底高度
　　图3预应力束曲线方程图
　　三、有粘结预应力施工准备
　　1主要机械设备
　　采用zB4—500型高压电动油泵、YCQ25型液压千斤顶、UB3型压浆泵。张拉前对千斤顶、油泵和油压表进行配套标定，张拉设备应在标定的有效期内使用。
　　2材料检验
　　2.1钢绞线
　　本工程预应力筋采用1860级s15.2高强度底松驰钢绞线，钢绞线进场应逐盘进行外观质量检查，钢绞线表面不得有油污、锈斑或机械损伤，钢绞线的捻距应均匀，切断后不松散；钢绞线的力学性能应按批抽样检验，试验结果应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB／T5224的规定。
　　2．2夹片锚具
　　本工程使用的夹片锚具工作锚板型号YMB15—3、工作夹片型号YMB15，进场应检查外观质量和外形尺寸，锚具表面应无污物、锈蚀、机械损伤和裂缝。从每批锚具中抽取5且不少于5套做硬度检验，试验结果应符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB／T14370的规定。从同一批锚具中抽取6套锚具，与符合试验要求的预应力筋组装成3束预应力筋～锚具组装件做静载锚固性能试验，试验结果必须符合有关标准规定。
　　2.3金属波纹管
　　有粘结预应力平板孔道预埋采用扁形金属波纹管中70×19Tnrn，接头采用大一号的金属波纹管80×l9mm，金属波纹管进场时应检查外观质量和外形尺寸，并做进场复验，其规格和性能应符合现行行业标准《预应力混凝土金属螺旋管》JG／T3013的规定。
　　2.4水泥、外加剂
　　灌浆用水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级42．5，外加剂采用AEA膨胀剂及减水剂，水泥和外加剂进场时应做复验，试验结果水泥质量必须符合现行国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GBl75的规定，外加剂质量应符合现行国家标准《混凝士外加剂》GB8076等的规定。
　　四、后张法有粘结预应力楼板结构施工技术
　　1预应力筋下料
　　预应力筋下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、张拉设备、锚具型号规格和施工方法等因素，本工程采用夹片式锚具与穿心式千斤顶进行预应力筋张拉，其下料长度L按下式计算：
　　一端张拉时L=L0十L1+L2+L3+L4(1)
　　两端张拉时L=L0+2(L1+L2+L3)(2)
　　式中：L0——构件孔道长度；L1——张拉端锚垫板厚度；L2——夹片式工作锚具厚度；L3——张拉端外露预留长度；L4——锚固端长度。
　　预应力钢绞线的下料应在平整洁净的场地上直线定出下料长度，用砂轮切割机切断，不得用电弧切割，在钢绞线下实同时制作固定端压花锚具，压花梨形头尺寸不应小于95×150。对所下的预应力筋做好分区及类型编号并标明长度，以便布束张拉时识别。
　　2预应力筋的铺设
　　在绑扎完楼板暗梁骨架和板底层普通钢筋网之后，即可按预应力筋平面、剖面设计图定出每种编号预应力筋的布置、间距、走向，在模板上匮出预应力筋长度方向位置线及反弯点位置，并标注预应力筋编号，然后按每种编号的预应力筋曲线坐标铺放金属波纹管，金属波纹管连接采用比主管大一号的金属波纹管，连接管长度约250mm，在连接管的两端缠上塑料胶带以防漏浆。楼板均为双向板，先铺设一个方向的金属波纹管并穿入预应力筋，预应力筋的穿束要与施工图所示的编号相对应，经检查无误后再铺设另一方向的金属波纹管并穿入预应力筋，另一方向的金属波纹管铺放还要考虑两方向预应力筋在交叉点的高低相对关系进行穿插铺放。为保证两方向预应力筋的竖向位置，使其曲线光滑、走向正确，采
　　用设置定位固定架，具体做法是根据曲线矢高沿金属波纹管长度方向每隔0.8m设置相应钢筋固定架，固定架可采用12钢筋制作，其高度按照曲线方程结合各柬形剖面大样经计算确定。
　　全部预应力筋铺放到位后，再仔细检查调整各固定架的高度、曲线走向、矢高，符合设计要求后，将波纹管绑扎在固定架上，且固定架与普通钢筋点焊牢固，防止浇筑混凝土过程移位。
　　3端部预埋安装
　　3．1固定端端部预埋安装
　　长度小于26m的预应力筋设计为一端张拉，固定端采用压花锚具。在穿入预应力筋前，金属波纹管端部先装上一个5圈φ8的螺旋筋，钢绞线压花锚梨形头尺寸不应小于φ95×l50，直线段长度为1000～l100mm，压花孔穿入一根φl0钢筋，为保证压花锚具不外露，按设计要求固定好压花端位置。
　　3．2张拉端端部预埋安装
　　张拉端锚具采用凹入形式，预应力筋铺设完后，安装固定张拉端成品铸铁承压锚(周边跨梁处固定在离端部约100mm处)，采用短钢筋与四周普通钢筋焊牢，铸铁承压锚的竖向面应与预应力筋垂直。当张拉端在楼板暗梁或边梁时，特别是在粱的箍筋加密区钢筋较密集，应适当调整预埋铸铁承压锚周围的钢筋位胃，以确保铸铁承压锚预埋位置准确，然后在承压锚外安装穴模。穴模采用80×1O0×l80聚苯乙烯块作预埋，便于日后拆除，将聚苯乙烯块用铁钉固定在端部的模板上，与铸铁承压锚竖向接逢处用防水胶布缠紧，以防浇筑混凝土时水泥浆流入。端头预埋的承压锚周围在预应力筋张拉阶段将会出现高的压应力区，为避免高压应力导致混凝土开裂，根据设计图纸要求，张拉端铸铁承压锚周边加设至少4个10附加箍筋，箍筋四角穿入φ10钢筋绑扎固定，用来限制锚具端头混凝土裂缝的产生，以改善承压锚下的应力分布和减少端部的横向拉力。预应力筋在承压锚后的预留张拉长度不应小于500mm。
　　4灌浆管和泌水管埋设
　　在预应力筋铺设完后进行灌浆管和泌水管埋设，灌浆管问距不宜人于12m，在一些较长的预应力筋中可适当放宽，但管距应能保证灌浆顺畅。灌浆管或泌水管与金属波纹管连接时，可在波纹管上开洞，覆盖海绵垫和塑料弧形压板并与波纹管扎牢，再用增强塑料管插在弧形压板的接El上，并用防水胶带缠紧密封以防漏浆，塑料管高出板表面300mm，且与板面筋绑扎牢固。因灌浆管或泌水管均留在板面上，施工中容易堵塞或被误拔、撞断，所以在管内均预插入一根短钢筋并用胶带纸与塑料管缠在一起，在灌浆之前才拔出。
　　5混凝土浇筑
　　预应力筋及普通钢筋安装完成后，应由施工、监理及设计单位进行隐蔽工程验收，主要检查原材料是否合格，预应力筋的数量、规格、安装位置是否符合设计图纸要求，波纹管有无破损以及接头是否牢靠，端部锚具预埋是否正确，灌浆管及排气泌水管处理是否恰当，验收合格后方可浇筑混凝土。混凝士强度等级为C30，根据楼板加强带位置分区浇筑，浇筑混凝土时应认真振捣，保证混凝土密实。尤其是张拉端和固定端区域的混凝土必须仔细振捣密实，不得出现蜂窝或孔洞，以确保张拉时混凝土具有足够的承载力。在混凝土浇筑后2～3d要及时剔除张拉端穴模。
　　6预应力筋张拉
　　按设计要求，混凝土强度达到C30时方可开始张拉。张拉前应有同条件养护混凝试块抗压强度报告，张拉时采用一次超张拉，张拉控制应力为，超张拉3％，即,实际张拉力为l34lMPa×l40mm2=187．74kN。预应力筋张拉具体施工工艺流程：清理张拉端部一安装工作锚具一套入千斤顶一开启高压电动油泵一从零应力缓慢加载至初应力10％=130．2MPa一测量并记录伸长一值初读数一以均匀速度分级加载至103％张拉控制应力1341MPa一分级测量记录、校核伸长值一持荷顶压3min一卸荷锚固。预应力筋张拉采用双控方法，以控制应力为主，伸长值校核为辅。
　　预应力筋张拉理论计算伸长值△L，可按下列公式计算：
　　△L=NpL／ApEs(式3)
　　式中：
　　Np——预应力筋平均张拉力，取张拉端拉力与计算截面扣除孔道摩擦损失后的拉力平均值；
　　Lp一预应力筋实际长度；
　　Ap一预应力筋截面积；
　　Es——预应力筋实测弹性模量(实测值为195Gpa)。
　　多曲线预应力筋，张拉伸长值应分段计算后叠加。预应力筋张拉伸长值，应在建立初拉力后进行测量。其实际伸长值△L按下列公式计算：
　　△L：△L1+△L2一△Lc(式4)
　　式中：
　　△L——初应力至最大张拉力之间实测伸长值；△L——初应力以下的推算值，可根据弹性范围内张拉力与伸长值成正比的关系推算确定；△L——施加预应力时，后张法预应力构件的弹性压缩值和固定端锚具楔紧引起的预应力筋内缩值，初应力宜为0．10～0．15（取）。预应力筋的张拉方法，是根据设计图纸要求，长度26m以下的预应力筋为一端张拉，长度26m以上的预应力筋为两端张拉。预应力筋张拉顺序采取分楼层对称、均匀张拉，单根分别张拉。预应力筋的张拉步骤：先从零应力缓慢加载至初拉即停止加荷，量测并记录千斤顶活塞伸长量L1，张拉力继续增大至设计张拉力l87.74kN，量测并记录千斤项活塞伸长量L2，持荷项压3min，然后卸荷锚固，则预应力筋的实际伸长值△L=(L2一L1)+△L2一△LC。对于伸长值超过千斤顶行程的预应力筋，可分2次张拉，分别记录每次的伸长值，最后累计伸长值。对于需要两端张拉的，在另一端以相同的方法进行张拉，记录伸长值，将所得的两端伸长值之和作为此根预应力筋的张拉伸长值。
　　7孔道灌浆
　　孔道灌浆能够保护预应力筋不受侵蚀，并使预应力筋和混凝土构件结合成一体，增强预应力结构的整体性能，提高结构构件的承载力均起到极为重要作用。
　　预应力筋张拉完毕后，3d内进行本层的孔道灌浆。灌浆前先打通灌浆孔，用清水清洗孔道，直到张拉端部出水较大，各处均畅通时方可安排灌浆。灌浆用水泥浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆设计配合比：水灰比为0.35，掺入水泥用量0.696％的高效减水剂和8.458％的AEA膨胀剂。水泥浆要严格按配合比设计报告配料，采用机械拌制，确保灌浆材料搅拌均匀，拌制后3h泌水率不宜大于2％，灌浆过程要不断地搅拌水泥浆，并用筛网过滤，以免灌浆时堵塞；灌浆时，灰浆应从孔道最低处灌浆管压进，以利排除空气和防止出现灌空现象，开始宜用低压0.3～0.4MPa灌入水泥浆，由近至远逐个检查排气泌水孔，各排气泌水孔出浓浆后逐一封闭，待最后一个排气泌水孔溢出浓浆后，且稠度达到与灌人灰浆相同为止，封闭该排气泌水孔，然后继续加压至0.5～0.7MPa，稳压2min封闭灌浆孔。灌浆完成后2～24h内应对所有泌水孔进行重力补浆。孔道灌浆过程由专人填写施工记录，包括配合比、灌浆压力和灌浆情况等。
　　8端部封锚
　　张拉、灌浆后，用砂轮切割机切掉张拉端多余的预应力筋，预应力筋的外露长度不宜小于其直径的1.5倍，且不小于30mm，用环氧树脂涂封锚具及外露的预应力筋，封闭前应将锚具周围的混凝土凿毛、冲洗干净、用微膨胀细石混凝土进行封闭。
　　五、施工过程中的质量控制措施
　　施工前应认真审阅图纸，根据设计要求编制详细的施工方案，严格按技术要求进行施工，每道工序经验收合格后方可进入下道工序作业，具体质量控制措施如下：
　　(1)所有原材料按规范要求进行外观检查和性能检验。
　　(2)波纹管的铺放要与普通钢筋及电气管线相协调，普通钢筋安装时应避让金属波纹管，敷设的电气管线不应将金属波纹管的竖向位置抬高或压低。预应力筋穿束后应保证曲线平滑、走向正确、波峰及波谷的矢高符合设计要求，严格控制金属波纹管在曲线最底点和最高点位置的保护层厚度。
　　(3)要严格控制混凝土的水灰比，混凝土浇筑必须振捣密实，特别是固定端压花锚和张拉端承压锚处要仔细振捣密实。应保证端部锚具和预应力筋的位置准确。
　　(4)严格遵守张拉设备配套校验制度，每套设备必须配套使用。张拉操作人员应持证上岗。
　　(5)锚具安装前，应清除铸铁承压锚端部的混凝土残渣和穴模内的杂物、积水，且应检查承压锚后的混凝土密实性，同时应清理预应力钢绞线表面的浮锈和杂物，防止张拉时出现滑丝现象。锚具安装时锚板应对中，夹片应击紧且缝隙均匀。
　　(6)张拉设备(千斤顶)安装时，应使张拉力的作用线与预应力筋中心线末端切线重合。
　　(7)张拉过程要有专人负责对张拉数据进行真实记录，包括油压表读数、伸长值、断丝数量及位置。要随时检查张拉结果，预应力筋张拉实测伸长值与计算伸长值的偏差不应超过士6％。否则，应停止张拉，待查明原因并采取措施后方可继续张拉。
　　(8)要有专人负责孔道灌浆，严格控制进浆、出浆、封口等环节，灌浆压力不得小于0.5MPa。孔道内的水泥浆应饱满、密实，当有疑问时，可采用无损探测或钻孔检查。预应力筋张拉前严禁拆除梁板底模及支撑，待该楼层预应力筋全部张拉后方可拆除。
　　六、结束语
　　综上所述，有粘结预应力无梁楼板施工是一项专业性很强、技术含量较高、施工工艺较复杂的作业，预应力的施工质量对结构安全起着举足轻重的作用。本工程现已竣工交付使用几年时间，从楼面、屋面装饰后，这些板都经历了设计满负荷状态。经分阶段对板的外观进行全面检查，未发现有与预应力筋受力方向垂直的裂缝，说明这些预应力混凝土楼板结构具有良好的抗裂性能和抗变形能力。

《后张有粘结预应力无粱楼板结构的施工质量控制》

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