车站后张法预应力施工质量控制

王硕升

（中铁十六局集团城市建设发展有限公司）

1 后张法预应力特点

后压浆法从质量、受力以及适用范围[2]等方面具有很多特点。

1）抗裂性能好，刚度大

后张法施工是待混凝土强度达到一定程度后，在构件的内部预先施加一个“反向变形”的力，即构件在受到外部荷载时此内力能抵消部分外力，减少构件挠度，从而增大构件刚度、强度，防止构件产生较大挠度产生裂缝。

2）节约材料

实践数据表明，在后张法有粘结预应力施工中，钢材节约40%～50%，混凝土节约20%～40%。

3）设备简单、占地空间小

后张法预应力不同于先张法所需的台座设备，不用占用较大场地，且施工设备简单。

4）减少构件尺寸，重量轻

在节约混凝土的同时缩小构件的尺寸，减轻构件自重，使结构内部构件（尤其柱更为明显）受竖向力减小。

2 适用范围及工艺原理

后张法预应力一般用于场地面积较小，跨度、截面尺寸大的大型构件及现浇构件中。

有粘结预应力后张法施工的原理在混凝土构件达到设计强度时，通过预先留置的预应力孔道，铺设预应力筋，按照设计规范张拉，张拉后进行孔道灌浆及封锚。

3 施工质量控制要点

3.1 预应力钢绞线、锚具及张拉设备选用

3.1.1 预应力钢绞线

预应力采用高强度φS15.2低松弛钢绞线，钢绞线必须满足图纸规范的要求。

3.1.2 锚具选用

主梁张拉端采用Ⅰ类多孔夹片锚具，须满足《预应力用锚具、夹具和连接器》GB/T14370中的要求。所采用的锚具，在进行配套使用时，保证在张拉过程中受力稳定。本工程的锚具型号为OVM15-12。

3.1.3 千斤顶选用

张拉千斤顶选用YCW-250B，油泵选用超高压电动油泵ZB10/320-4/800，油压表选用防震油表，其精度及读书应满足施工要求。

所用千斤顶、油压表等需定期维护和标定，且应配套标定和使用。标定时，千斤顶工作状态应和实际使用时相一致。

3.2 预应力钢绞线质量控制

1）下料长度

本车站梁预应力张拉为两端对称张拉，其下料长度见式（1）：

式中：L为钢绞线下料长度；l为构件的孔道长度；l1为工作锚厚度；l2为张拉用千斤顶长度（含工作锚）。

2）钢绞线制作

预应力钢绞线制束时，相互之间不能缠绕，钢绞线不能与土壤和积水接触，防止材料生锈，且应保持材料顺正，也不能生拉硬拽，使材料表面磨伤。

在无任何遮挡的情况下使用成卷钢绞线时，由于钢绞线弹力大，容易相互缠绕在一起，且弹出伤人。需在张拉附近设置一个简易的遮挡装置，将钢绞线保护起来，现场可焊制一个简易铁笼，钢绞线放入笼中紧贴线盘，再将钢绞线抽出。铁笼的尺寸不宜过大，以刚好能包裹住钢绞线盘的外径为合适（见图1）。

图1 钢绞线存放铁笼示意图

钢绞线编束前按照施工图纸要求分别对孔道序号进行编号，钢绞线的编束用18#～20#钢丝密缠约20mm绑扎固定牢固，间距1m～1.5m。尽量使每束钢绞线受力保持在大致相同的范围内，避免力集中在个别束上，编束时将钢绞线排列整齐。

3）钢绞线穿束

穿束前先检查孔道内是否存在异物或者积水，必要时进行清理，搬运钢绞线时应按照规范要求，钢绞线每隔2m，采用人工支撑搬运，不能在地上由一端拉拽。本工程拟采用卷扬机整体穿束，钢绞线前端在穿束前制作一个牵引禁锢装置，防止钢绞线穿束过程中受力不均匀。钢绞线端头套适于穿束的塑料帽。

3.3 安装波纹管

3.3.1 波纹管预留孔道采用金属波纹管的方法，波纹管的直径为φ90mm。

3.3.2 连接

在实际施工过程中，预应力孔道的长度一般都大于金属波纹管单根长度，此时需接长波纹管，切断金属波纹管时，应采用砂轮锯，端口应平顺、无毛刺；接口处可采用内径稍大于本工程的塑料管或者波纹管将两者套住，接长时注意密封接口位置，避免灌浆或者浇筑混凝土时跑浆或进混凝土砂浆（见图2）。

图2 波纹管连接构造图

3.3.3 定位

金属波纹管安装时，按照图纸预应力管道口两端位置及预应力束放样图，在梁内标记出来，可采用细绳拉出钢绞线大样后，在梁内箍筋上用粉笔标记位置，可采用钢筋弯成一个大于波纹管的圆，焊接在梁钢筋上，支撑金属波纹管间距不宜过大，宜1m左右设置，但在直线变圆弧处应设置。定位要求保持和图纸大样图相一致。

金属波纹管应按照设计图纸提供的预应力束放样图定位放样，定位钢筋焊接在梁主筋和箍筋上。

3.4 灌浆孔、出浆排气管和泌水管

①一般在锚具上设有粘结预应力灌浆孔，进场时注意检查灌浆孔是否满足要求。预留孔道的最高点应设置排气管（兼做泌水管），若钢绞线孔道过长，可在适当位置开孔作为灌浆孔或最高点的灌浆孔，必要时也可作为灌浆孔使用。

②最高点的泌水孔与灌浆孔的塑料管在梁浇筑完成后，伸出其顶面的高度不宜过小，防止在施工过程中堵塞，一般超过300mm～500mm为宜，在上层施工过程中注意塑料管道的成品保护，避免钢管、材料对其挤压变形甚至断裂。

③灌浆孔、泌水孔的做法：在波纹管的上部切割一个直径约20mm～25mm左右的孔，孔边用橡胶垫（或海绵垫）垫铺，塑料管和管件连接后，用铁丝将盖板与波纹管绑牢，密封严密，但用力不宜过猛，防止波纹管变形，后期穿钢绞线时无法穿入（见图3）。

图3 灌浆孔设置示意图

3.5 端部节点安装

预应力筋端部锚垫板采用4根直径14mm长200mm的短钢筋焊接固定在非预应力筋上，并保持孔道中线应与承压板相垂直。

3.6 混凝土浇筑

①当钢筋、模板及金属波纹管、锚具等安装完成后，应报监理单位进行隐蔽工程验收。

②本工程为浇筑后穿束钢绞线，为防止混凝土浇筑过程中波纹管堵塞及变形，宜在浇筑前穿一根比孔道长度略长的PVC管材，外径略小于波纹管内径，以适于穿过为宜。

③采用振捣棒振捣时，避免在振捣棒作用范围内长时间在预应力波纹管附近振捣，以免波纹管因振捣原因变形或破坏。

④在混凝土浇筑过程中，梁两端的振捣尤为重要，其密实度必须达到设计要求，因在张拉过程中尤其靠梁两侧最外孔，受力一侧往往是薄弱环节，容易拉裂混凝土，此时处理比较麻烦，所以在端部浇筑时一定要注意振捣到位。

⑤预应力梁处的混凝土养护工作必须按照图纸要求进行，防止张拉前因混凝土养护不到位而产生的混凝土收缩裂缝。

3.7 预应力钢绞线张拉

3.7.1 准备工作

①混凝土强度达到设计强度，尤其检查锚板后混凝土是否密实，此项工作至关重要；

②按照图纸要求，预应力梁底的架体在张拉之前不能拆除，其底部模板在张拉之前也不得拆除；

③梁的两端侧面清理干净，不得有鼓包，产生受力不均匀现象，锚具的夹片应按照规范要求安装牢固。

3.7.2 张拉

1）张拉控制应力

根据设计图纸要求，张拉控制应力σcon=0.75fptk=0.75×1860=1395N/mm2。张拉时采用两端同时且对称张拉，施工时应根据实测钢绞线弹性模量和截面积进行修正。

2）张拉方法及张拉程序

张拉方法：张拉采用“应力控制，伸长校核”法，两端同时张拉、左右对称进行。预应力张拉之前根据图纸给定伸长量及按照规范计算出的伸长量相比较，是否存在误差，给定数值不准确，切勿直接采用图纸数据直接张拉，在张拉时会受孔道摩阻、千斤顶等各方面影响。

张 拉 程 序：0→初 应 力（0.10～0.25σcon）→1.03σcon（持荷3min）→锚固，张拉时应计入锚圈口及千斤顶内摩阻损失。

根据表4中不同班级在三种不同听力测试题型下的成绩表现，所有原始数据重新进行独立样本T检验和配对样本T检验，目的是找出成绩之间是否存在显著差异，见表5。

如预应力的伸长较大，按照规范千斤顶进行第二行程张拉，直到满足要求为止。

3）伸长值的量测

由于开始张拉时，预应力筋、锚具等都处于松弛状态，需提前施加力，将此种因素引起的伸长量消除。一般在张拉前，根据图纸要求或规范要求设置一个初始应力，伸长值的测量是在初始应力施加之后进行的。实际伸长值见式2。

式中：ΔL1为从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值；ΔL2为初应力以下的推算伸长值，可以根据初应力和二倍初应力的伸长值量测值之差求得；ΔL3为混凝土构件在张拉过程中的弹性压缩值（量值很小，可忽略）。

本工程图纸给定初始应力为10%～20%，选取10%。

3.8 孔道灌浆、封锚

1）灌浆

①本工程采用压力灌浆。

③水泥浆应在管柱附近进行搅拌，搅拌时间、配合比按照规范要求，本工程预应力管道长度在20m左右，可在灌浆孔一次性灌满孔道，在灌注过程中宜连续进行。

④管道灌浆材料采用高性能无收缩灌浆剂，抗压强度不小于50MPa，满足《TBT 3192-2008铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》要求。

2）封锚

预应力钢绞线在张拉完成后及时进行封锚工作，防止锚具外露大气中锈蚀，封锚时应注意：

①钢绞线的切除按照规范要求，切除后在锚环外露长度不宜过小；

②张拉端清理干净后，按设计要求进行防锈漆涂刷工作，应按照图纸规范节点要求进行处理；

③采用微膨胀混凝土。

4 质量控制措施

①施工前认真熟读相关施工规范、图纸，组织项目人员及施工作业人员的培训工作；

②预应力钢绞线及锚具等材料、设备进场严格进行复测；

③张拉前对设备，如千斤顶、油泵、油压表进行配套校验工作；

④预应力孔道的规格、数量、位置。灌浆孔、排气兼泌水管等应符合设计及施工要求；

⑤锚固区加强筋钢筋应符合施工详图要求，避免在张拉时发生裂缝；

⑥预应力钢绞线张拉过程中应避免断裂和滑脱，如超过规范允许范围则进行更换；

⑦操作人员应遵守交底和培训内容；

⑧张拉后应检查构件有无裂缝，如出现裂缝，应会同建设、监理、设计单位处理，不能擅自修补。

5 结语

郑许市域铁路工程车站梁后张法预应力施工实践表明，后张法预应力施工达到效果，体现了后张法预应力施工的特点，显示了后张法预应力在建筑中的独特优势，尤其大跨度、大尺寸构件在未来标志性建筑中越来越多，采用后张法施工的工程会不断增加[3]。该文为今后的后张法预应力施工积累了施工经验，对以后的相关施工有一定的借鉴作用。