(中建三局集團(tuán)有限公司 湖北 武漢 430064)

線性可控式預(yù)應(yīng)力梁施工技術(shù)

劉歡葉磊熊煥然李廣旭

(中建三局集團(tuán)有限公司湖北武漢430064)

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，人們對(duì)建筑使用功能要求越來(lái)越高，建筑形式越來(lái)越復(fù)雜。大跨度、大空間結(jié)構(gòu)形式逐漸成為常見(jiàn)形式，尤其在公共建筑中，通常通過(guò)預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本文通過(guò)采用可調(diào)復(fù)合型對(duì)拉螺桿，將對(duì)拉螺桿與波紋管固定卡相結(jié)合，并利用BIM技術(shù)建立模型進(jìn)行深化，提高后張法預(yù)應(yīng)力曲線定位精準(zhǔn)度，提高預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量。

預(yù)應(yīng)力梁；BIM技術(shù)；波紋管定位；可調(diào)復(fù)合型對(duì)拉螺桿

一、引言

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步，人們對(duì)建筑使用功能要求越來(lái)越高，建筑形式越來(lái)越復(fù)雜。大跨度、大空間結(jié)構(gòu)形式逐漸成為常見(jiàn)形式，尤其在公共建筑中，通常通過(guò)預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在預(yù)應(yīng)力梁施工過(guò)程中，通常采用專用固定支架進(jìn)行波紋管的固定。但由于預(yù)應(yīng)力梁鋼筋排布較密，梁側(cè)模板采用對(duì)拉螺桿進(jìn)行加固，固定支架不好施工，工人操作難度大，混凝土澆筑過(guò)程中容易造成波紋管偏位，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失，甚至不利于結(jié)構(gòu)安全。

通過(guò)施工前采用BIM技術(shù)建立模型進(jìn)行深化，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋排布進(jìn)行優(yōu)化，準(zhǔn)確定位波紋管。波紋管固定采用新型可調(diào)復(fù)合型對(duì)拉螺桿，整個(gè)構(gòu)件采用預(yù)制加工，將對(duì)拉螺桿與波紋管固定卡相結(jié)合，不僅可以有效固定波紋管，保證波紋管相對(duì)位置的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，提高后張法預(yù)應(yīng)力曲線定位精準(zhǔn)度，又可以很好的加固梁側(cè)模板，減少施工工序，節(jié)省人力、物力。

二、施工工藝流程及操作要點(diǎn)

(一)工藝流程

預(yù)應(yīng)力梁施工流程為;

預(yù)應(yīng)力筋矢高計(jì)算→BIM建模深化→梁底支撐架搭設(shè)→梁底模鋪設(shè)、安裝→梁鋼筋骨架綁扎→預(yù)穿復(fù)合型對(duì)拉螺桿→波紋管及預(yù)應(yīng)力筋穿插固定→預(yù)應(yīng)力筋固定端端部預(yù)埋安裝→梁其他鋼筋綁扎→梁側(cè)模安裝、加固→驗(yàn)收→澆灌混凝土→拆除梁側(cè)模、養(yǎng)護(hù)→張拉→孔道灌漿。

(二)操作要點(diǎn)

1.預(yù)應(yīng)力筋矢高計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)給定的預(yù)應(yīng)力曲線方程y=ax2(a=1h÷0.5L2)，計(jì)算預(yù)應(yīng)力束定位卡箍的高度，繪制預(yù)應(yīng)力曲線圖(單位：mm)。

圖1 預(yù)應(yīng)力曲線示意圖

2.采用BIM技術(shù)建模深化

BIM建模深化，項(xiàng)目部利用BIM技術(shù)建立模型，直觀反映預(yù)應(yīng)力梁、墻柱與波紋管的位置關(guān)系，進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)鋼筋排布進(jìn)行優(yōu)化，避免鋼筋沖突，并保障波紋管準(zhǔn)確定位。

以濟(jì)寧市文化中心圖書館為例。圖書館三層設(shè)計(jì)有八根大跨度懸挑預(yù)應(yīng)力梁，懸挑長(zhǎng)度12m，梁截面為800mm×2200mm，鋼筋密集，尤其是梁柱接頭部位，波紋管穿插及定位難度較大。

圖2 預(yù)應(yīng)力梁位置示意圖

圖3 預(yù)應(yīng)力梁鋼筋排布示意圖

預(yù)應(yīng)力梁與勁性混凝土柱相交，預(yù)應(yīng)力束錨固端在梁柱接頭內(nèi)，并且在固定端周圍增加抗裂鋼筋網(wǎng)片，鋼筋十分密集，施工難度大。同時(shí)預(yù)應(yīng)力梁截面較大，箍筋為六肢箍，波紋管很難穿過(guò)，影響定位準(zhǔn)確性。通過(guò)BIM技術(shù)建立三維模型，直觀反映預(yù)應(yīng)力梁鋼筋與波紋管的位置關(guān)系，通過(guò)與設(shè)計(jì)院商討，做出了以下優(yōu)化：

“1”將預(yù)應(yīng)力鋼筋束錨固端向梁柱交接處以外移動(dòng)700mm， 并將抗裂鋼筋網(wǎng)形式進(jìn)行調(diào)整，為錨固端施工預(yù)留足夠空間。

圖4 預(yù)應(yīng)力梁原設(shè)計(jì)鋼筋排布圖

圖5 預(yù)應(yīng)力梁深化后鋼筋排布圖

(2)將預(yù)應(yīng)力梁部筋形式進(jìn)行部分調(diào)整，給波紋管穿入施工預(yù)留足夠操作空間，保障波紋管定位準(zhǔn)確性。

圖6 預(yù)應(yīng)力梁原設(shè)計(jì)鋼筋排布圖

圖7 預(yù)應(yīng)力梁深化后鋼筋排布圖

(3)按照預(yù)應(yīng)力矢量曲線，對(duì)波紋管位置進(jìn)行精確定位。尤其注意梁柱節(jié)點(diǎn)處柱縱向鋼筋與箍筋、梁內(nèi)箍筋按照BIM放樣進(jìn)行調(diào)整，預(yù)留出波紋管穿過(guò)的空間。

圖8 梁柱接頭波紋管節(jié)點(diǎn)深化示意圖

3.梁底支撐架搭設(shè)、梁底模鋪設(shè)、安裝

梁底支撐采用碗扣式滿堂腳手架，滿堂支撐架編制專項(xiàng)施工方案，并進(jìn)行專家論證，經(jīng)各方審批通過(guò)后進(jìn)行實(shí)施。

圖9 梁底支架搭設(shè)示意圖

4.預(yù)穿復(fù)合型對(duì)拉螺桿

按照事先BIM深化定位，在相應(yīng)位置固定復(fù)合型對(duì)拉螺桿，水平間距1000mm。

可調(diào)復(fù)合型對(duì)拉螺桿，主要由對(duì)拉螺桿、波紋管固定卡和可調(diào)螺母組成。在對(duì)拉螺桿一側(cè)水平方向焊接兩個(gè)鋼筋環(huán)(采用HPB300Ф6鋼筋，直徑略大于U型卡鋼筋),波紋管固定卡為U型卡(采用U型全絲螺桿)。U型卡螺紋段上部預(yù)先放置上螺母，U型卡插入對(duì)拉螺桿鋼筋環(huán)中，下部擰下螺母，上下兩個(gè)螺母共同將U型卡固定。

可根據(jù)梁截面尺寸，在復(fù)合對(duì)拉螺桿兩端相應(yīng)位置設(shè)置梁側(cè)模板定位片，用30mm×30mm鋼片與螺桿進(jìn)行焊接。

若有防水要求，可在復(fù)合對(duì)拉螺桿中部設(shè)置止水鋼片，用30mm×30mm鋼片與螺桿進(jìn)行焊接。

圖10 可調(diào)復(fù)合式對(duì)拉螺桿實(shí)物圖

注：1-波紋管;2-U型卡;3-對(duì)拉螺桿;4-鋼筋固定環(huán);5-螺母;6-模板固定片;7-止水鋼片

5.波紋管及預(yù)應(yīng)力筋穿插固定、固定端預(yù)埋安裝

穿管時(shí)避免反復(fù)彎曲造成管壁開(kāi)裂, 波紋管綁扎牢靠, 接頭管采用 200 mm～300 mm 長(zhǎng)大一號(hào)的波紋管將波紋管連接, 其兩端用密封膠帶封裹。張拉端設(shè)置注漿孔, 在靠近錨固端設(shè)置排氣孔。安裝后檢查其位置、曲線形狀及固定是否符合設(shè)計(jì)要求, 接頭是否完好, 管壁有無(wú)破損。合格后即可穿入預(yù)應(yīng)力筋。

6.澆筑混凝土

預(yù)應(yīng)力梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50。由于梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋密集，直徑較粗，可插入振搗棒的空間較小。梁柱接頭、梁翼緣下部等位置混凝土不易充分填實(shí)飽滿。同時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)較高，黏度較大，也影響混凝土澆筑密實(shí)。通過(guò)BIM技術(shù)建立模型，優(yōu)化鋼筋排布，并且合理砂石級(jí)配試配，將石子粒徑控制在10cm以下，試配C50自密實(shí)混凝土，實(shí)現(xiàn)免振搗混凝土施工。自密實(shí)混凝土施工工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、混凝土成型質(zhì)量好，適用于鋼筋排布較密集的混凝土結(jié)構(gòu)施工。

三、質(zhì)量控制

(一)預(yù)應(yīng)力筋施工質(zhì)量控制

(1)預(yù)應(yīng)力筋布筋時(shí)，按照BIM深化方案進(jìn)行排布定位，并且鋼筋保障數(shù)量及質(zhì)量、種類必須符合圖紙要求。

(2)豎向布筋應(yīng)保證在垂直方向上個(gè)控制點(diǎn)(含反彎點(diǎn))高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求且形成平滑曲線。

(3)張拉端、錨固端錨具、承壓板必須可靠固定，澆筑混凝土?xí)r不應(yīng)出現(xiàn)位移和變形。

(4)鋼絞線擠壓錨具成型后，鋼絞線外端應(yīng)露出擠壓頭1mm～5mm。

(5)預(yù)應(yīng)力筋從張拉端穿出的長(zhǎng)度應(yīng)滿足張拉設(shè)備的要求。

(二)預(yù)應(yīng)力張拉

(1)張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度不得低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。

(2)預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢前不得拆除梁底支撐，且在施工過(guò)程中必須對(duì)預(yù)應(yīng)力梁的跨中撓度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，直至模板完全拆除。

(3)預(yù)應(yīng)力筋切除時(shí)采用砂輪切割機(jī)，嚴(yán)禁采用電弧切斷。

(三)孔道灌漿

(1)灌漿前孔道應(yīng)濕潤(rùn)潔凈，灌漿應(yīng)均勻緩慢地進(jìn)行，一次完成，中途不應(yīng)中斷，并應(yīng)排氣通暢。

(2)在灌滿孔道并封閉排氣孔后，再持續(xù)加壓至0.5～0.6MPa。

(3)灌漿完畢后進(jìn)行封錨工作。切除預(yù)應(yīng)力筋多余長(zhǎng)度須采用砂輪切割機(jī)，嚴(yán)禁使用電弧切斷。

(四)安全措施

(1)嚴(yán)格遵守施工安全管理制度，注意安全生產(chǎn)，加強(qiáng)組織紀(jì)律，對(duì)所有的施工人員進(jìn)行安全教育和安全交底。進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，須帶好安全帽。

(2)施工時(shí)應(yīng)確保安全用電，對(duì)施工中的臨時(shí)線路加強(qiáng)保護(hù)，經(jīng)常檢查。

(3)張拉前仔細(xì)檢查張拉平臺(tái)的安全性, 并在張拉平臺(tái)上搭設(shè)高度適當(dāng)?shù)陌踩珦醢? 防止張拉中的意外事故, 確保人身安全。

(4)張拉預(yù)應(yīng)力筋開(kāi)始前, 應(yīng)禁止非預(yù)應(yīng)力施工人員進(jìn)入張拉區(qū)域。

(5)張拉錨固時(shí), 張拉端附近應(yīng)無(wú)人站立或走動(dòng), 特別是張拉中的千斤頂后方嚴(yán)禁站人,測(cè)量伸長(zhǎng)值或敲打工具錨時(shí), 操作人員應(yīng)站在千斤頂側(cè)面且與千斤頂角度大于45°。預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后1 min～ 2 min 再卸千斤頂。

(6)張拉設(shè)備使用前, 應(yīng)對(duì)高壓油泵、千斤頂進(jìn)行空載試運(yùn)行, 無(wú)異常情況方可正式使用。

(7)切割時(shí)應(yīng)注意防止鋼絲、鋼絞線彈出傷人或砂輪片破碎傷人。

四、結(jié)論

線性可控式預(yù)應(yīng)力梁施工技術(shù)，提高后張法預(yù)應(yīng)力曲線定位精準(zhǔn)度，提高了預(yù)應(yīng)力梁施工質(zhì)量，降低預(yù)應(yīng)力梁施工難度，有益于預(yù)應(yīng)力梁施工的推廣應(yīng)用。不但在預(yù)應(yīng)力梁施工上具有一定的社會(huì)價(jià)值，同時(shí)也是一項(xiàng)綠色環(huán)保技術(shù)成果，為建設(shè)資源節(jié)約型，環(huán)境友好型社會(huì)具有很強(qiáng)的推廣價(jià)值。

[1]陳靜茹，孫俊亮，劉鵬，李世俊. 大跨度后張預(yù)應(yīng)力梁施工質(zhì)量控制.土木工程 (2014年02期).

[2]陳穎，白云飛，羅軒忠，陳江偉，趙飛.武漢綠地中心工程BIM技術(shù)輔助鋼梁施工 信息化(2016年S1期).

劉歡(1991.02-)，男，黑龍江省五大連池市，本科，工程技術(shù)管理工作。