摘要：
長沙冰雪世界工程依托百米深礦坑建造,主體平臺由380多根大截面工字形及箱形預(yù)應(yīng)力梁組成,形成1個巨型梁網(wǎng),其預(yù)應(yīng)力筋布置縱橫交錯。詳細介紹預(yù)應(yīng)力施工技術(shù),包括預(yù)應(yīng)力筋下料及曲線放線、固定端錨具制作、預(yù)應(yīng)力筋就位固定及排氣泌水孔預(yù)留、螺旋筋放置、錨墊板安裝與固定、混凝土澆筑及養(yǎng)護、錨墊板清理及錨具安裝、預(yù)應(yīng)力筋張拉、預(yù)應(yīng)力孔道灌漿、端部預(yù)應(yīng)力筋切除及混凝土封閉、支撐模板拆除等。進行預(yù)應(yīng)力分區(qū)張拉驗算,確保張拉過程及成型后的受力模式滿足規(guī)范及設(shè)計要求。
part 01 工程概況
長沙冰雪世界工程依托百米深礦坑建造，主體混凝土平臺位于礦坑中部，東西長約220m，南北長約175m，面積約3萬m2。由雙向主次梁網(wǎng)組成，梁截面形式主要為箱形和工字形，其中主梁基本跨度48m，截面主要為□5 500×2 500×700×700，次梁基本跨度為24m，截面主要為h4 000×800×500×1 000。由于混凝土梁跨度大、荷載重，采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土梁網(wǎng)布置如圖1所示。
圖1 預(yù)應(yīng)力混凝土梁網(wǎng)布置
part 02 預(yù)應(yīng)力概況
本工程梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，張拉端應(yīng)用lqm15-6～lqm15-19型夾片式錨具，有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋固定端采用壓花錨，各類錨具均需達到ⅰ類錨具要求;采用直徑15.2mm低松弛鋼絞線，抗拉強度標準值fptk=1 860n/mm2，張拉控制應(yīng)力取鋼絞線抗拉強度標準值的75%，即1 395mpa。預(yù)應(yīng)力梁混凝土設(shè)計強度等級為c50，當(dāng)混凝土強度達到張拉強度且齡期≥10d時方可進行預(yù)應(yīng)力張拉。
根據(jù)整體施工安排，將施工平臺劃分9個施工區(qū)域，按分區(qū)順序進行預(yù)應(yīng)力施工。梁預(yù)應(yīng)力筋主要有曲線筋和底部直線筋;單根預(yù)應(yīng)力束采用直徑為120mm波紋套管。為減少張拉端張拉過程中的局部破壞，根據(jù)計算對張拉端進行加腋以加強，如圖2所示。
圖2 預(yù)應(yīng)力筋張拉端加腋節(jié)點
part 03 預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)
3.1 控制要點
1)該工程鋼管柱設(shè)計在大跨度梁柱節(jié)點處，該部位普通鋼筋較密集，應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力筋波紋管穿過梁鋼管柱節(jié)點，且不與普通鋼筋發(fā)生沖突。
2)預(yù)應(yīng)力節(jié)點形式復(fù)雜，需與鋼結(jié)構(gòu)立柱施工緊密配合，保證每個節(jié)點預(yù)應(yīng)力束及張拉端錨具排放滿足設(shè)計及施工要求。
3)由于結(jié)構(gòu)超長，跨度較大，主、次梁截面較大，預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量較多，大部分工字形梁及箱形梁在結(jié)構(gòu)內(nèi)部均設(shè)有張拉端，多數(shù)需在梁外側(cè)加腋和樓板預(yù)留后澆孔進行張拉。
4)由于梁截面較高，無法一次澆筑成型，混凝土梁澆筑采用疊合法，應(yīng)考慮混凝土疊合分層施工對預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)、張拉等施工的影響。
5)整體平臺施工現(xiàn)場劃分9個施工區(qū)域，張拉思路與設(shè)計單位設(shè)計假定的梁板整體澆筑到位再進行張拉的原理不同，應(yīng)分區(qū)計算張拉的影響。
6)在結(jié)構(gòu)平面布置圖中，預(yù)應(yīng)力筋在梁中的布設(shè)、節(jié)點區(qū)的交叉方式及張拉端的排列應(yīng)在施工前進行仔細分析并放樣。
3.2 操作要點
3.2.1 預(yù)應(yīng)力筋下料及固定端錨具制作
本工程預(yù)應(yīng)力筋單根長約60m，梁內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋分為一端張拉和兩端張拉，兩端張拉的有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用穿束機穿筋。鋼絞線下料長度等于鋼絞線在構(gòu)件內(nèi)的長度、張拉預(yù)留長度及下料誤差之和，下料后的成品鋼絞線不能有死彎及磨傷。
3.2.2 預(yù)應(yīng)力筋曲線放線
由于梁截面較大，施工人員需在梁內(nèi)放線，放線人員在支好梁底模且普通鋼筋骨架綁扎到一定程度后，根據(jù)預(yù)應(yīng)力深化設(shè)計圖紙曲線設(shè)置矢高，安裝預(yù)應(yīng)力筋定位支架，定位支架間距為1～1.5m，采用φ12以上鋼筋制作。
曲線形狀主要由反彎點、最低點及最高點等特征點進行控制，梁中預(yù)應(yīng)力筋按詳細放線圖施工。由焊工與放線人員一起進行定位支架焊接，并按曲線布置圖及時進行檢查。定位鋼筋間距未注明的均為1m，高度為預(yù)應(yīng)力束中心至梁底面距離(見圖3)。
圖3 預(yù)應(yīng)力筋曲線定位
3.2.3 預(yù)應(yīng)力筋就位固定及排氣泌水孔預(yù)留
預(yù)應(yīng)力筋主要由固定支架控制，并保持順直。就位固定后，應(yīng)在孔道的每個峰頂設(shè)置排氣孔，必要時兼作灌漿孔。
3.2.4 螺旋筋放置
在預(yù)應(yīng)力筋固定端、張拉端按要求放置螺旋筋，承擔(dān)預(yù)應(yīng)力局部壓力(見圖4)。
圖4 預(yù)應(yīng)力筋端部螺旋筋大樣
3.2.5 錨墊板安裝與固定
從波紋管一端套入錨墊板，并將其焊接于梁普通鋼筋上，保證牢固。張拉端錨具之間的最小距離必須滿足要求。錨墊板安裝完成后，用棉紗鋼絲球塞入錨墊板灌漿孔等重要部位(見圖5)，并利用膠帶纏繞密封連接部位。
圖5 錨墊板安裝
3.2.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護
混凝土澆搗過程中，應(yīng)注意振動棒不要直接接觸預(yù)應(yīng)力波紋管。在張拉端及梁柱等重要節(jié)點部位采用小直徑振動棒振搗密實，避免出現(xiàn)蜂窩造成張拉時混凝土崩裂。
3.2.7 錨墊板清理及錨具安裝
為保證錨具順利安裝，澆筑完混凝土后需對錨墊板周圍進行清理，錨墊板正面不能殘留混凝土，隨后安裝錨具，張拉端如圖6所示。
圖6 張拉端大樣
3.2.8 預(yù)應(yīng)力筋張拉
3.2.8. 1 張拉前準備
1)預(yù)應(yīng)力筋主要采用ycw250,ycw300,ycw400千斤頂及高壓油泵進行張拉。預(yù)應(yīng)力筋張拉設(shè)備應(yīng)進行檢查且在張拉前試運行，保證設(shè)備處于完好狀態(tài)。
2)混凝土強度必須達到設(shè)計強度。
3)在張拉部位搭設(shè)操作平臺，能夠承受3～4人及千斤頂自重，張拉前應(yīng)對操作平臺進行驗收檢查，以便張拉人員安全、順利操作。
3.2.8. 2 張拉作業(yè)
1)預(yù)應(yīng)力筋采用群錨千斤頂整束同時張拉，張拉順序應(yīng)按從結(jié)構(gòu)一側(cè)至另一側(cè)的順序進行。每個區(qū)的次梁先張拉，主梁待搭在其上面的次梁全部施工完成后再張拉;對于有多束預(yù)應(yīng)力筋的張拉端，每束預(yù)應(yīng)力筋采用分級循環(huán)張拉方式。為減少張拉過程中產(chǎn)生偏心受力，張拉次序一般應(yīng)先張拉腹板曲線預(yù)應(yīng)力筋再張拉梁頂或梁底直線預(yù)應(yīng)力筋。本工程箱形梁及工字形梁張拉次序如圖7所示。
圖7 預(yù)應(yīng)力筋張拉順序
2)安裝工作錨、變角塊時，應(yīng)注意變角塊之間的槽口搭接，保證密實。當(dāng)變角為10%～25%時，在原設(shè)計張拉控制應(yīng)力的基礎(chǔ)上超張拉2%～3%;變角為25%～40%時，在原設(shè)計張拉控制應(yīng)力的基礎(chǔ)上超張拉4%。
3)本工程張拉作業(yè)以張拉控制力為主，并以張拉伸長值進行校核。實測伸長值與理論計算伸長值的偏差控制在±6%，如超出時應(yīng)立即停止張拉。
3.2.8. 3 變角張拉技術(shù)
本工程預(yù)應(yīng)力梁兩側(cè)張拉采用變角張拉技術(shù)(見圖8)。解決張拉空間受限制的張拉錨固問題，滿足5︒～40︒變角要求。變角張拉技術(shù)主要在頂壓器和千斤頂之間設(shè)置1個變角器，通過壓縮張拉孔槽的寬度和長度減少張拉空間，解決預(yù)應(yīng)力筋張拉空間狹小等問題。
圖8 變角張拉
3.2.9 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿
預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后應(yīng)停歇12h(≤48h，以免預(yù)應(yīng)力筋銹蝕或松弛)，查看鋼絞線錨固無異樣后，進行孔道灌漿。灌漿順序宜先澆灌下層孔道，后澆灌上層孔道。每個孔道灌漿應(yīng)一次完成，緩慢均勻進行，并保證灌漿壓力。灌漿質(zhì)量關(guān)乎結(jié)構(gòu)耐久性，必須嚴格控制每個環(huán)節(jié)。
3.2.1 0 端部預(yù)應(yīng)力筋切除及混凝土封閉
預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后，切斷端部多余預(yù)應(yīng)力筋，并留>30mm保護長度，并采用相同強度等級的細石混凝土對張拉槽進行封閉。
3.2.1 1 支撐模板拆除
待預(yù)應(yīng)力筋張拉結(jié)束3d后且混凝土強度達到100%及灌漿強度達到15mpa后，方可拆除預(yù)應(yīng)力梁下支撐，拆模時間與灌漿時間應(yīng)錯開，還應(yīng)控制每層樓蓋施工荷載≤2kn/m2。
part 04 預(yù)應(yīng)力分區(qū)張拉驗算
為滿足項目分區(qū)施工總體原則，預(yù)應(yīng)力梁張拉總體思路為:在各區(qū)樓板澆筑前張拉盡量多的預(yù)應(yīng)力筋，張拉完畢后澆筑樓板混凝土再張拉未完成的預(yù)應(yīng)力筋。由于此張拉思路與設(shè)計院設(shè)計時假定的梁板澆筑到位再進行張拉的原則不同，因此進行樓板施工前預(yù)應(yīng)力筋全部張拉完成的施工階段驗算，確保施工階段結(jié)構(gòu)安全，驗算原則如下。
1)預(yù)應(yīng)力張拉時樓板未施工，未施加樓面恒荷載和活荷載，僅有結(jié)構(gòu)自重和張拉完成后的預(yù)應(yīng)力作用。
2)建立驗算模型，在模型中模擬施工階段已澆筑的混凝土和已完成張拉時的等效荷載。
3)模型對應(yīng)1組次梁或1跨框架梁的張拉驗算，同時模擬的張拉順序即為實際施工時的張拉順序。
4)預(yù)應(yīng)力等效荷載的確定采用等效荷載法，預(yù)應(yīng)力筋平均有效應(yīng)力取1 200mpa。對于配筋相似的梁采取預(yù)應(yīng)力等效荷載取大值的人工歸并原則。
5)施工階段梁應(yīng)力驗算通過模型計算，得出施工階段預(yù)應(yīng)力梁彎矩，并以此為依據(jù)進行截面邊緣混凝土法向應(yīng)力驗算，驗算需符合
6)復(fù)核施工階段預(yù)應(yīng)力梁反拱撓度通過模型計算，檢查撓度計算結(jié)果。反拱撓度不大于梁凈跨的1/300。
7)復(fù)核施工階段預(yù)應(yīng)力梁普通鋼筋配筋通過模型計算，得出施工階段的梁普通鋼筋計算結(jié)果，并與施工圖進行對比，如施工圖中的預(yù)應(yīng)力梁跨中上部或支座下部配筋小于計算結(jié)果，給出需要增加的鋼筋。
part 05 結(jié)語
長沙冰雪世界工程預(yù)應(yīng)力混凝土平臺由380多根大截面工字形及箱形梁組成，形成1個巨型梁網(wǎng)，其預(yù)應(yīng)力筋布置縱橫交錯。根據(jù)整體施工部署，該平臺分為9個區(qū)域流水施工，預(yù)應(yīng)力需按分區(qū)區(qū)域進行分區(qū)張拉和驗算，確保張拉過程及成型后的受力模式滿足規(guī)范及設(shè)計要求。由于混凝土梁截面大，鋼筋密集，各專業(yè)工程交叉繁多，且在深礦坑中部位置施工作業(yè)，空間受限，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力實施難度大。項目通過應(yīng)用新技術(shù)及合理的施工方案、施工順序，并聯(lián)合專業(yè)單位、設(shè)計院多次驗算與論證，順利完成預(yù)應(yīng)力筋張拉實施工作。