超高和超深大跨度預應力梁的施工

劉宏明

摘 要：通過現場施工，對超高超深大跨度預應力梁的模板支撐體系，預應力的制作，大體積混凝土施工，溫差裂縫等提出一些施工保證措施。

關鍵詞：超深梁；大跨度；預應力；模板支撐；大體積砼；溫差裂縫

在普通民用建筑中，一般的層高、梁高和跨度都不會很大，但是設計為了滿足建筑和功能上的某些特殊需功能，有些建筑物的部分層高、梁高、跨度都要超過普通的要求并采取特殊的措施（如預應力砼梁、桁架梁、網架），它們施工難度大，要求高。因此，在施工中就要特別注意這些超高、超深和大跨度預應力梁的施工?，F以我校教學實驗樓（新文理樓）為例，談談超高、超深和大跨度預應力梁的施工。

1 工程概況

學校為了節約土地和資金，把教學實驗樓建在原游泳池北端上，游泳池伸入教學實驗樓15.5米，首層四分之一是游泳池，其為實驗室層高為5.4米；二樓以上為實驗室，層高為3.9米，總建筑面積為12816.4平方米。要保證游泳池的正常使用，教學實驗樓二層結構必須跨過游泳池的短邊，跨度30米?；A采用預制砼管樁，結構上采用桁架框支梁來跨過游泳池，并在游泳池的上方設計了四條截面為1000X2500的超深預應力混凝土梁框支梁。且其層高為5.4米，加上游泳池深1.9米，總的支模高度為7.3米，四條砼梁屬于超深、超高的預應力梁。其與普通砼梁相比有如下特點：工程量大，梁的截面面積大（1000X2500），高度高（7.3米），跨度大（30米）；結構厚，體積大，施工荷載大，鋼筋級別多，混凝土數量多，預應力梁的預埋管位要精確，施工精度要求高，質量要求嚴。

2 模板工程

在超高和超深大跨度預應力梁的模板安裝中，首要解決的問題是荷載的傳遞。如框支梁的截面較大，其每延長米的最大自重為62.5KN/m；再加上板的恒載及施工荷載其就屬于高大模板支撐體系。為了保證荷載有效地傳遞和支撐系統全部安全可靠，本工程支模系統采用Φ48鋼管滿堂腳手排架支撐系統，按計算要求來確定立桿鋼管的間距和橫縱水平桿的步距，上下層支承點盡可能對中。在梁模施工中，由于預應力梁的鋼筋品種多，含筋量大，梁中還有預埋預應力波紋管，為了保證鋼筋及預埋管的安裝，先裝梁底模，扎好鋼筋，安好預埋管預應力筋后，再安裝梁側模和板底模。梁側模板受混凝土的側壓力隨混凝土的高度增大而加大，因此，在安裝側模時，必須雙重壓腳枋，加斜撐，保持側模與底模的穩合，并用Φ14對拉螺栓桿將兩側模板對拉，上下兩排錯開，形成梅花形，間距為500，并在兩端各設一件梁厚定位擋片，擋片用50×50×5鋼板制作，兩擋片外邊間的距離等于混凝土梁的厚度，防止模板下口向外爆裂及中間鼓脹。安裝完模板后和在澆搗砼前必須由各方組織的安全員進行核查，核查完后才可澆搗砼。在澆搗混凝土的過程中，設多名專職安全員密切監視該層砼相應位置的模板及支撐體系，觀察模板及其支撐系統的變形情況，發現異常情況立即停止施工，并分析原因，作出相應的處理?？傊谑┕み^程中必須嚴格執行規范和經審核的專項方案。

3 鋼筋工程

由于是框支梁，梁、柱鋼筋級別高，品種多，含筋率高，如箍筋都為Φ12的4支箍，間距為100。為了安裝方便，在梁底模的兩側安裝操作平臺，底筋和面筋都為焊接，箍筋也為焊接，多層筋用短鋼筋按要求高度分隔，兩端柱頭用預制好的箍筋籠代替現場放置，并和預應力預埋管交叉作業，各工種全部安裝完畢后，按圖紙要求檢查完后才封梁側模板。

4 預應力套管的埋設和預應力筋穿束與錨墊板安裝

本工程預應力鋼筋規格為：ΦS15.2（fptk=1860Mpa），預應力的張拉控制應力=0.75 fptk=1395Mpa，錨固體系采用QMV15系列，預應力套管采用波紋管。預應力套管的連接與安裝，當梁的底筋定好位安裝好后，就進行波紋管的連接和安裝。波紋管是由一段或多段組成，兩段之間用大一號的波紋管連接，長度為250，管兩端用密封膠帶封裹，保證連接處牢固可靠且不漏漿。波紋管安裝前，以梁底模板為基準，按預應力筋曲線坐標，在鋼筋上標出其曲線位置，并用鋼筋托架固定焊在鋼筋上，用鋼絲把波紋管和鐵架交叉綁在一起，以防搗砼時波紋管上下移位。在曲線孔道的波峰位置按要求設置灌漿（泌水）管。安裝好后，要及時檢查波紋管的位置高度，曲線形狀是否符合設計要求，固定是否可靠，接頭是否完好，管壁有無破損。

預應力筋的穿束與錨墊板安裝，當預埋波紋管安裝固定好，就進行預應力筋人工穿束，梁預應力筋在梁柱節點處應特別注意鋼筋和鋼筋的位置關系，預應力筋是主要的受力鋼筋，當預應力筋與普通鋼筋有沖突時，應優先確保預應力筋的位置關系。預應力筋曲線末端的切線應與承壓板相垂直，曲線段的起始點至張拉錨固點應有不小于300的直線段。在梁端張拉端位置，同一榀梁的預應力筋需要交叉穿過柱子時，預應力筋的交叉盡量在柱內完成。預應力筋安裝完后，才可綁扎梁的其它鋼筋（腰筋的拉結筋及吊筋）。錨墊板的安裝，預應力端部錨墊板是傳力部件，應與梁端的鋼筋焊接固定，焊接前應根據圖紙要求在模板或鋼筋上標出其位置，固定后的墊板應與預應力孔道保持垂直，以保證張拉時同一孔道內各預應力筋受力均勻。端部必須按設計要求配置螺旋筋，螺旋筋應緊靠錨墊板，并固定可靠，其中心與預應力筋中心必須一致，由于柱筋過密而無法安裝螺旋筋時，用鋼筋網片代替。 結構周邊的預應力張拉端如梁頭鋼筋太密，須采用凸出式張拉端，凸出結構邊不大于150。

5 混凝土工程

當預應力筋、普通鋼筋扎好，梁側模板安裝好后，就準備進行砼的澆注了。超高、超深大跨度預應力梁屬大體積混凝土，在澆筑砼時大量水化熱不易散發，在砼內部溫度過高，與砼表面產生較大的溫度差，使砼內部產生壓應力，表面產生拉應力，溫差愈大，溫度應力愈大，當表面拉力超過早期砼抗拉強度時就會產生溫差裂縫。如何解決這一問題是混凝土工程中最突出的問題。以下為本工程解決溫差和溫差裂縫的方法：

5.1 確定施工方案

經過施工方、砼廠家、監理、建設方的研究決定采用斜面分層澆筑方法，每層厚度控制在500mm內，且控制混凝土均勻上升，避免大高差，循序漸進。上下層砼的施工間隔時間必須小于混凝土的初凝時間。此方法可使混凝土水化熱大部分從表面上散去，又可減少溫度的上升，使澆筑后的混凝土溫度分布均勻，降低混凝土內外溫差，減少溫度收縮應力，防止由水化熱過度集中導致裂縫的產生。

5.2 施工準備

本工程采用商品砼，在簽訂砼協議前，必須明確設計圖紙的要求，嚴格按圖紙要求和規范要求出料，特別注意水灰比、砼配合比、外加濟等，并配備二臺汽車泵，8臺混凝土運輸車，二臺平板振動器，9支振動棒，三個砼班組，所有的設備材料準備齊全。

5.3 混凝土澆筑工藝

本工程采用先澆筑大梁混凝土，后澆筑次梁及板砼的施工方法。首先劃定區域，由于有兩臺砼泵，所以劃分為東西兩個區域，每臺砼泵車管一個區域。其二是澆筑順序，西邊的泵車由西向東，東邊的泵車由東向西，由南向北方向逐條梁澆筑，當大梁砼澆到板下2-3cm時，留施工縫，后與板同時澆筑。第三是砼振搗，由于鋼筋密及預埋有波紋管，振搗時振搗要到位，振搗點要均勻排列，不要漏振及過振，振搗時應“快插慢拔”。

5.4 混凝土表面處理和護養

在澆筑混凝土過程中及時把漿和泌水排出，提高砼的密實度及抗裂性能?；炷猎诔跄鞍丛O計標高找平和抹壓，初凝后終凝前再抹壓一遍，使混凝土表面更密實，避免收縮產生裂縫。養護是大體積砼施工過程的關鍵性工作，本工程水平梁板混凝土采用覆蓋麻袋澆水養護，并在砼澆完12h左右進行，對于豎向構件采用噴養護液養護，隨時觀察溫度的變化，養護時間為7d，當混凝土強度達到1.2N/mm2時，其表面方可進行下道工序。

6 預應力的張拉、錨固

當混凝土達到100%設計強度即可進行預應力筋的張拉，張拉時要特別注意張拉程序、張拉順序、預應力筋張拉伸長值。預應力筋的張拉程序為：0→0.1fcon→1.0fcon→錨固，根據圖紙要求，梁內預應力筋的張拉控制應力：fcon=1395N/mm2，單根預應力筋的張拉力：F=1395X140=195.3KN。張拉順序為：當轉換層上面完成2層建筑時，桁架下弦及大跨度梁張拉一半預應力筋，腹桿預應力筋全部張拉，當轉換層上面完成4層建筑時，張拉未完成的全部預應力筋。預應力筋張拉伸長值的控制，采用應力應變雙控管理方法，以應力為主，用應變進行校核，即當預應力筋的張拉力達到要求時，預應力筋的實際伸長值與理論伸長值相對允許偏差為±6%。若預應力筋的實際伸長值超過此范圍，應停止張拉，查明原因后方可繼續進行張拉。當張拉達到要求后進行錨固及孔道灌漿，預應力筋張拉完后應靜停12小時進行觀察，如未發現問題應盡快進行孔道灌漿，灌漿前先用高壓水沖洗孔道，水泥漿從中間支座處的灌漿孔開始灌入，從近至遠逐個檢查出漿口中，待出濃漿后逐一封閉，待最后一個出漿孔出濃漿后，封閉出漿口，繼續加壓至0.7～0.8MPa的壓力，穩壓不少于30秒。最后做好錨具的封閉保護。

經過嚴格控制上述施工措施，此四條超深、超高大跨度預應力梁得于順利完成，拆完模板后，施工單位、監理公司、設計院、質檢站、砼廠家等各方都進行了檢查并認為此超高超深梁的質量都達到了滿意的效果，且通過幾年的使用觀察，沒出現其它異常情況。