大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》是中國建築第七工程局完成的建築類施工工法；作者分別是翟國政、王國棟、聶意江、黃延錚、張銀竹；適用範圍是大跨度、斷面要求小，裂縫要求嚴，撓度要求高的鋼筋混凝土結構的梁。

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》主要的工法特點是跨高比可以適當加大；延緩裂縫開展；撓度控制更易滿足；用鋼量較多；施工複雜，技術含量高。

2008年1月31日，《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法
• 工法編號： YJGF179-2006
• 完成單位：中國建築第七工程局
• 主要完成人：翟國政、王國棟、聶意江、黃延錚、張銀竹
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2005-2006年度）

形成原因

為滿足小斷面大跨度的鋼筋混凝土梁的撓度和抗裂要求，有時只靠預應力鋼筋混凝土結構或只靠勁性鋼筋混凝土結構是難以完成，有時必須在勁性鋼筋混凝土結構的基礎上再增加預應力鋼筋，甚至再增加反力作用措施，在三者共同作用下才能滿足設計要求。根據這一結構形式總結出《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》。

工法特點

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》的工法特點是：

1.跨高比可以適當加大。

2.延緩裂縫開展，甚至沒有裂縫發生。

3.撓度控制更易滿足。

4.用鋼量較多。

5.施工複雜，技術含量高。

操作原理

適用範圍

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》可適用於大跨度、斷面要求小，裂縫要求嚴，撓度要求高的鋼筋混凝土結構的梁。

工藝原理

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》的工藝原理敘述如下：

在預應力鋼筋（有粘結和無粘結）和在梁內對型鋼增加的反力共同作用下的勁性鋼筋混凝土梁產生一個向上的撓度值，在使用荷載的作用下，它可以減少了梁的向下撓度和裂縫寬度，確保了梁的使用功能和建築設計的要求。

施工工藝

• 工藝流程

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》的工藝流程詳見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

操作要點

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》的操作要點如下：

一、鋼結構的安裝

1.鋼結構在工廠製做，由拖車運至現場。

鋼筋穿過鋼結構的孔洞，預先進行設計，在工廠加工完成。

2.由吊車進行吊裝，現場焊接、校正。

3.扭緊地腳螺栓。

二、有粘結預應力施工方法及操作要點

1.框架梁內穿設金屬波紋管和預應力束

1）支好框架梁的底模，普通鋼筋就位之後，根據設計要求的矢高安裝預應力定位支架，其間距根據施工圖的要求確定。支架用Φ12以上的鋼筋製做，為確保位置的準確，定位支架必須焊在梁的箍筋上。

2）鋪設預應力波紋管，並牢牢綁紮在定位支架上。連線部位用防水膠帶纏繞。

3）安裝張拉端的喇叭管。

4）用棉絲密封灌漿孔、喇叭口等重要部位，連線部位用膠帶纏繞密封。

5）在跨間的最高點安裝蓋瓦的排氣管，為防止排氣管的意外破損導致漏漿，波紋管其他位置不得打孔。

6）在澆築混凝土前，技術人員認真檢查各關鍵部位及預應力孔道的高度，認真填寫“自檢記錄”和“隱蔽工程驗收記錄”。

2.澆築混凝土

1）在澆築混凝土時，振搗棒不得直接碰撞預應力孔道，防止破壞波紋管而導致漿體進入預應力孔道。

2）混凝土達到一定強度以後，及時拆除預應力梁張拉端的側模板，清理張拉端喇叭口，將預應力筋編為集束並用鉛絲綁紮在一起，然後整束穿入波紋管內。如人工穿設有困難，可以在張拉端採用穿束機進行牽引穿束。安裝錨具，為張拉工序做好準備。

3.預應力張拉作業

1）在混凝土強度達到100%的強度之後開始預應力筋的張拉。

2）預應力張拉設備在使用前，應送檢驗機構對千斤頂和油表進行配套標定，並且在張拉前要試運行，保證設備處於完好狀態。

3）理順張拉端預應力筋次序，依次安裝工作錨、頂壓器、千斤頂、工具錨。

4）由於開始張拉時，預應力筋在孔道內自由放置，而且張拉端各個零件之間有一定的空隙，需要用一定的張拉力，才能使之收緊。因此，應當首先張拉至初應力，可用計算法或圖解法確定△L₁，然後張拉至控制應力，再次量測伸長值，兩次伸長值之差即為從初應力至最大張拉力之間的實測伸長值△L₂。根據△L₁、△L₂和其他損失後計算總伸長值，核算伸長值符合要求後，卸載錨固回程並卸下千斤頂，張拉完畢。

5）張拉作業，以控制張拉力為主，同時用張拉伸長值作為校核依據。實測伸長值與理論計算伸長值的偏差應在（-6~+6）%範圍之內，超出時應立即停止張拉，查明原因並採取相應的措施之後再繼續作業。

4.孔道灌漿

1）灌漿材料要求

灌漿水泥採用42.5級普通矽酸鹽水泥，水泥漿體標準強度大於30兆帕。

水泥漿的水灰比為0.35左右，攪拌後三小時的泌水率控制在2%以內，流動度大於200毫米。

為增加孔道灌漿的密實性，在水泥漿中應摻入膨脹劑MNC-EPS。水泥:水:膨脹劑MNC-EPS=1:0.35:0.08。

水泥漿自調製至灌入孔道的延續時間不宜超過30分鐘。

灌漿不得使用空氣壓縮機。

2）灌漿工藝要求

灌漿前切割外伸多餘鋼絞線，鋼絞線露在夾片外的長度控制在30~50毫米，然後用水泥漿密封所有張拉端，以防漿體外溢。並將波紋管上的排氣孔逐個打通，為下一操作做好準備。

灌漿採用UB3型灌漿泵和PJ02型攪拌機。灌漿前，應進行機具準備和試車。對孔道應濕潤、潔淨。

灌漿工作應緩慢均勻地進行，不得中斷，並應排氣通順。

灌漿孔設在張拉端墊板上，水泥漿從一端灌入，灌漿壓力控制為0.4~0.6兆帕。孔道較長或灌漿管較長時壓力宜大些，反之可小些。

灌漿進行到排氣孔冒出濃漿時，即可堵塞此處的排氣孔，再繼續保壓3~5分鐘。

灌漿過程中製做1組70毫米×70毫米×70毫米的立方體水泥淨漿試塊，標準養護28天后，送交實驗室檢驗試塊強度，其強度不應小於30兆帕。

由於灌漿質量的好壞直接關係到預應力鋼絞線與混凝土的粘結效果以及結構的耐久性，因此施工過程必須從每一個環節進行嚴格控制。

5.張拉端的封堵

灌漿後張拉端錨具用C40微膨脹細石混凝土封堵，外露鋼絞線的保護厚度不小於30毫米，後澆的混凝土必須振搗密實。

三、無粘結預應力施工操作要點

1.穿設無粘結預應力筋及澆築混凝土

1）支好梁底模並綁紮普通鋼筋（板底普通鋼筋）之後，按設計圖上預應力筋位置，用Φ12鋼筋製做定位支架，然後穿設無粘結預應力鋼絞線。

2）穿設無粘結預應力筋時必須平行順直，要求其水平偏差不得大於40毫米，豎向偏差不得大於5毫米，以減少張拉時的摩擦損失並保證張拉後有效應力達到設計要求。

3）固定好預應力筋的矢高及位置之後，安放鋼墊板和螺旋筋等，並固定好。

4）無粘結筋應牢牢地固定在事先放好的固定支架上。固定支架間距按圖紙要求排設。

5）為保證張拉的順利進行，無粘結筋在靠近端模板處要有不小於300毫米的平直段，無粘結筋與墊板垂直，並用鐵絲綁紮牢靠。

6）在澆築混凝土前，技術人員認真檢查驗收預應力筋及錨具、墊板、螺旋筋的安裝情況，填寫“隱蔽工程驗收記錄”。

7）在澆築混凝土時，振搗棒儘量不要碰撞無粘結筋，防止鋼絞線偏差原位或塑膠皮損傷。

8）及時拆側模，拆模後清理張拉預留洞，並安裝張拉端錨具。

9）儘量使各種管線為預應力筋讓路，在穿設預應力筋之後，儘量減少電焊次數，以免損傷預應力筋。

2.無粘結預應力張拉作業

1）混凝土強度達到張拉要求之後，開始預應力筋的張拉。

2）預應力張拉控制應力及伸長值應滿足設計要求。

3）預應力筋張拉採用張拉力與伸長值雙控進行，如發現伸長值不滿足規範的有關規定，應立即停止張拉，並查明原因。

3.張拉步驟

1）剝去張拉端塑膠護套，擦淨預應力筋上油脂，清理端部及穴模後安裝錨環及夾片；

2）安裝千斤頂，連線好油路系統。張拉到初應力（張拉控制應力的10%）時，首次記錄千斤頂伸長值，然後繼續張拉至控制應力，再次量測伸長值。核算伸長值符合要求後，卸載錨固回程並卸下千斤頂，張拉完畢；

3）張拉時以控制張拉力為主，同時用張拉伸長值作為校核依據，實測伸長值與計算伸長值的偏差應在（-6~+6）%範圍之內，如果超出正常範圍，應立即停止張拉，查明原因並採取相應的措施之後再繼續作業。

4.封端保護

無粘結筋的錨固區，必須有嚴格的密封防護措施，嚴防水汽進入，鏽蝕預應力筋。因此，無粘結預應力筋張拉完畢後，應立即對無粘結預應力筋進行封端保護。

1）用砂輪切除多餘預應力筋。無粘結預應力筋切斷後露出錨具夾片外的長度應不得小於30毫米。嚴禁採用電弧燒斷；

2）將外露預應力筋塗專用防腐潤滑脂，並罩上封端塑膠套；

3）用膨脹C40混凝土封堵張拉端後澆部分以保護錨具，混凝土中不得使用含氯離子的外加劑。封堵時應注意插搗密實。

四、普通鋼筋、模板及混凝土施工方法及操作要點按照一般建築工程施工工藝標準。

材料設備

一、工程材料

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》所用的工程材料明細如下：

普通鋼筋為Ⅱ級鋼，按設計。

Φ15.24有粘結預應力鋼筋和無粘結預應力鋼筋，數量按設計。

H型鋼為Q235B，H1360/610×350×26×35和H1370/600×350×26×35，具體套用按設計。

混凝土強度等級為C40。

二、機械設備

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》所用的機械設備詳見表1。

表1 機械設備表

設備名稱	型號	數量		技術性能
		單位	數量
穿心式千斤頂	YCD200	個	1	額定油壓50牛/平方毫米，公稱張拉力2450千牛，張拉外徑180毫米，穿孔直徑160毫米，自重250千克
電動油泵	ZBA-500	台	1	額定油壓50牛/平方毫米，額定流量2×2升/分鐘，功率3.0千瓦，油箱容積50升
混凝土攪拌機	J4-375	台	2	功率10千瓦/台
混凝土輸送泵	HBT60C	台	1	功率100千瓦
混凝土配料機	HP750	台	1	功率7.5千瓦
裝載機	ZLM15	台	1	功率73.5千瓦
灌漿泵	UB3	台	1	功率1.3千瓦
電焊機	BX1-500	台	3	功率31千瓦，二次空載電壓60伏，額定工作電壓40伏，焊接電流115~680安
履帶式起重機	W1-100	輛	1	主鉤起重量15噸，臂長13~23米，發動機88千瓦

質量控制

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》的質量控制要求如下：

一、型鋼的質量保證措施

1.型鋼製做必須採用機械加工，宜在鋼結構加工廠承擔。製做者應根據設計和施工詳圖，編制製做工藝書。型鋼的切割、焊接、運輸、吊裝、探傷檢驗應符合2005年前已執行的國家標準。

2.結構用鋼應有質量證明書，質量應符合2005年前已執行的國家標準。焊接材料、高強度螺栓、普通螺栓應具有質量證明書，且應符合國家2005年前已執行的標準。

3.型鋼拼裝前應將構件焊接面的油漆、銹清除。工藝要評定合格，焊工要持證上崗。

4.鋼結構安裝應嚴格按圖紙規定的軸線方向和位置定位，受力和孔位應正確，吊裝過程中應使用經緯儀嚴格校準垂直度，並及時定位。安裝的垂直度、現場吊裝誤差範圍應符合2005年前已執行的國家標準。

5.型鋼柱的拼接和梁節點連線的焊接質量，應滿足一級焊縫質量等級要求。對一般焊縫應進行外觀質量檢查，並應達到二級焊縫質量等級要求。

6.H型鋼的腹板與翼緣，垂直加勁肋與翼緣的焊接應採用坡口熔透焊縫，水平加勁肋與腹板連線可採用角焊縫。

7.型鋼鋼板制孔，應首先設計好位置，在工廠車床制孔，嚴禁用氧氣切割開孔。

8.其他要求可參考《型鋼混凝土組合結構技術規程》GJ 138-2001 J 130-2001。

二、預應力鋼筋的質量控制

1.預應力應嚴格按工程圖紙和施工方案進行施工，因特殊情況需要變更，須監理單位批准。

2.施工前由項目技術負責人向有關施工人員進行技術交底，並在施工過程中檢查執行情況。

3.預應力分項工程項目負責人、施工人員和技術工人應持證上崗。

4.應建立質保體系，完善施工質量控制和質量檢驗制度。

5.預應力分項工程施工質量應由施工班組自檢、施工單位質量檢查員及監理工程師監控等把關，對後張預應力張拉質量，應做到見證記錄。

預應力分項工程檢驗批質量檢查記錄見《建築工程預應力施工規程》（CECS 180：2005）附錄F。

6.一般混凝土分項工程、普通鋼筋分項工程、模板工程可參照《建築工程質量驗收統一標準》（GB 50300-2001）和《混凝土結構工程質量驗收規範》（GB 50204-2002）執行。

安全措施

採用《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.鋼結構施工要嚴格根據高空作業操作規程，戴安全帽，系安全帶，穿防滑鞋。

2.嚴禁不適合高空作業人員登高作業。

3.對登高用的腳手架要經常檢查安全情況，無誤後才可作業。

4.高空作業的輔助工具要放在工具袋內，以防落下傷人。

5.焊工必須學習焊工知識，經考試合格後才可單獨操作。

6.電焊設備必須有接地裝置，停止焊接時，電源開關要拉開。

7.焊工及其他操作工人必須按勞動部門頒發的有關規定使用勞保用品。

8.在工作地點周圍，嚴禁放易燃或爆炸物品。

9.預應力張拉設備不允許隨意更換。

10.張拉過程中，錨具和其他機具嚴防高空墜落傷人。油管接頭處、張拉油缸端部嚴禁站人，應站在油缸兩側，測量伸長值時，嚴禁用手撫摸缸體，避免油缸崩裂傷人。

11.嚴防高壓油管出現扭轉或死彎現象。

12.油箱油量不足時，要在沒有壓力下加油。

13.其他措施可在編制施工組織設計時列入。

可執行《建設工程施工安全技術操作規程》（中國建築工業出版社）和《建築施工安全檢查標準》（JGJ 59-99）。

環保措施

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》的環保措施如下：

1.成立對應的施工環境衛生管理機構，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度，做好交通環境疏導，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理，隨時接受相關單位的監督檢查。

2.將施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍內，合理布置、規範圍擋，做到標牌清楚、齊全，各種標識醒目，施工場地整潔文明。

3.優先選用先進的環保機械。採取設立隔音牆、隔音罩等消音措施降低施工噪聲到允許值以下，同時儘可能避免夜間施工。

4.對施工場地道路進行硬化，並在晴天經常對施工通行道路進行灑水，防止塵土飛揚，污染周圍環境。

效益分析

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》可在小斷面、大跨度、裂縫要求嚴，撓度要求高的鋼筋混凝土梁推廣套用，比普通鋼筋混凝土梁、預應力鋼筋混凝土梁費用要低，效果要好。

套用實例

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》在中國濟源籃球城體育館工程的套用情況如下：

1.工程概況

位於河南省濟源市文化路中段，東方世紀廣場對面。工程平面投影是一個直徑為136.4米的圓形建築，總建築面積為20200平方米，內設5500個席位，建築高度為28米，總層數為三層。

圖2 中國濟源籃球城體育館工程

2.施工情況與結果評價

中國建築第七工程局於2003年5月承接中國濟源籃球城體育館工程的建設任務，6月份安裝完異型鋼框梁，7月8日開始36榀YKL1大梁的施工，至2003年9月12日結束，經檢查後能達到設計和規範要求。

該工程二層懸挑平台是預應力梁板結構，其梁是大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土結構，懸臂長9.6米，斷面寬×高為1000毫米×1600毫米（850毫米），加懸挑板總懸挑長度11.5米，在梁的斷面小跨度大的情況下能否滿足變形和裂縫控制是一個關鍵，通過該工法的實施，該梁從2003年9月12日套用至2005年，沒有發現一根梁發生裂縫和變形，套用效果好，具有推廣和使用價值。

榮譽表彰

《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》被評定為河南省工法。

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《大懸臂雙預應力勁性鋼筋混凝土大梁施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。