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1、精选优质文档-倾情为你奉上超长大型预应力混凝土人防地下室工程的施工钱艺柏 宋卫国 王义正 吴刚江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司 深圳 518034【摘要】：近年来国内预应力材料和施工技术发展较快，应用范围也不断扩大，其优越性也越来越显著，但目前预应力技术用于地下室的报道不多，本文系统地介绍了深圳清华信息港预应力混凝土人防地下室的设计、施工等。【关键词】：人防地下室 有粘结预应力 无粘结预应力 混凝土施工1、工程设计概述： 深圳清华信息港是由深圳市政府和清华大学共同投资兴建的高新技术产业研发基地，是深圳市政府年度重大工程之一，工程总建筑面积近30万m2，目前即将竣工的一期工程包括一幢研发大楼
2、，两栋孵化大楼及一层独立的大型人防地下室。人防地下室长170.2m，最大宽度52.1m，建筑面积7920m2，采用天然地基，结构安全等级为一级，考虑到结构的刚度、抗裂等要求，地下室底板采用无粘结预应力混凝土梁板结构，顶板采用有粘结预应力混凝土平板式无梁楼盖结构。1.1 结构概况：该工程柱网较规则，基本柱网为8.2m8.2m。底板厚400mm，顶板为无梁楼盖结构，柱帽形式为阶梯型，尺寸为3m3m，柱截面尺寸为600mm600mm，地下室外墙厚300mm。由于结构超长，为保证混凝土内预应力的有效传递，减少预应力损失，避免施工期间裂缝的产生，地下室长向设置三道后浇带，短向设置一道后浇带，将整个结构划
3、分成6个区段，在后浇带部位设置张拉端，以减少预应力筋张拉过程中的预应力损失，见图1。1.2预应力配筋：1.2.1 预应力筋采用j15.24高强低松弛钢绞线，其抗拉强度标准值fptk=1860Mpa。1.2.2 底板以间距600直线形配置j15.24无粘结预应力钢绞线，预应力筋布置在底板的中部，单向张拉，张拉端间隔设置。1.2.3 顶板设计为曲线形有粘结预应力钢绞线（45根为一束），预埋扁形波纹管，每孔布置47j15.24，在柱帽处加密布置，每孔布置57j15.24形成结构暗梁。预应力跨度25m时单向张拉，当跨度25m时采取双向张拉。同时后浇带部位设置400无粘结预应力筋以保证结构的整体形。图1
4、 独立人防地下室平面示意顶板根据其结构的受力情况，预应力筋的布置呈抛物线形见图2。不同跨度预应力筋反弯点定位计算值见表1。1.2.4 张拉端及固定端设计：无粘结预应力筋固定端使用单孔挤压锚，张拉端为夹片式工作锚，并在每一端的锚垫板处布置4660的螺旋筋。有粘结预应力筋固定端使用H型压花锚，张拉端为45孔的扁锚和喇叭口。各端锚具形式见图3。1.2.5 顶板边缘张拉端构造处理：顶板预应力筋张拉端在地下室外墙顶部外侧锚固，扁锚形心设计高度距板面80mm。原 图2 预应力筋的曲线布置构造示意图 预应力筋反弯点定位计算值 表一 单位（mm）序号跨度Lahb1b2b318200123018355 (80)
5、4055 (80)27500112518355 (80)4055 (80)3630095018355 (80)4055 (80)4600090018455 (80)4055 (80)5520078019855 (80)9055 (80)6480072021355 (80)14055 (80)7420063021355 (80)14055 (80)：当b1、b3为预应力张拉端或固定端时，取b1=b3=80。其它部位取b1=b3=55。 a、固定端H型压花锚示意图 b、张拉端扁锚示意图c、固定端挤压锚示意图 d、张拉端工作锚示意图图3 张拉端、固定端示意图（a、b、c、d）设计中地下室外墙上部设置
6、314压顶普通钢筋压顶加强，并要求先设置扁锚，后铺设压顶筋，进行绑扎。在具体施工过程中发现，锚具没有有效支撑难以准确定位，且考虑到张拉端混凝土张拉过程中将承受较大的局部荷载，为避免张拉时产生裂缝，采取将原有压顶筋降低，将锚具搁置在原压顶筋上，同时在锚具上部设置316通长筋的措施，在顶板四周形成暗圈梁，将锚具焊接其间，既使得锚具有效定位，又增强了张拉端混凝土的局部承压能力。在张拉施工过程中，张拉端未出现局部裂缝。顶板边缘张拉端构造处理见图4。图4 张拉端圈梁构造示意1.3 混凝土选用：混凝土设计强度等级为C30，抗渗等级P8。根据规范要求，为提高混凝土的耐久性，降低混凝土的收缩以及徐变，增强混凝
7、土密实度，要求严格控制粉煤灰掺量，顶板混凝土不掺粉煤灰。预应力筋张拉时混凝土强度要求：底板应达到设计强度的80%以上；顶板应达到设计强度的100%以上。2、预应力混凝土施工：2.1 预应力材料2.1.1 材料选用：本工程按设计要求选用天津高力预预应力有限公司按美国ASTM.A416-98标准生产的直径为15.24mm，fptk=1860MP的低松弛高强预应力钢绞线，而无粘结胶由广州市天预无粘结包涂厂按GB/T14370-2000标准包装加工生产。锚具选用中科院结构所研制的QM体系锚具，并由柳州市邱姆预应力机械有限公司按GB/T14370-2000标准生产的QM15-1工作锚、QM15-1夹片、
8、15挤压锚、QMB15-5扁锚、QMB15-4扁锚。波纹管选用广州艾森工程技术开发公司生产的扁9019、7019标准型波纹管。扁锚体系组成见图3，b，其尺寸选用见表二。扁锚体系尺寸 表二 单位（mm）锚具型号锚 板喇 叭 口波 纹 管宽高DEFABCQMB15-41504850230220707019QMB15-51854850270260709019 所有材料进场时按GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范由专业质检员进行外观检查，特别是无粘结钢绞线胶、波纹管不得有破损，锚具不得有裂纹。所有材料进场后送工程质量检测中心进行检验，合格后方能使用。钢绞线按不大于60T组批送检验收，
9、锚具分规格不大于1000套组批送检验收。2.1.2 组装件锚固性能检验预应力筋、锚具组装件按国家规定进行静力实验，实验结果（见表三）表明，全部得到标准预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程（JGJ85-2002）要求。预应力筋锚具组装件静载锚固性能实验结果 表三试件编号锚具型号母材极限拉力（KN）实测极限拉力（KN）锚具效率系数 a组装件总应变apu(%)破坏状态1-1QM15-1272.0262.00.96/挤压锚滑出1-2272.0265.00.97/锚端口断丝1-3272.0258.50.95/挤压锚滑出2-1QMB15-5268.0258.50.963.4锚端口断丝2-2268.02
10、57.00.963.3锚端口断丝2-3268.0259.00.973.4锚端口断丝3-1QMB15-4268.0258.00.963.4锚端口断丝3-2268.0257.50.963.3锚端口断丝3-3268.0259.00.973.4锚端口断丝说明：1、预应力筋锚具组装件静载锚固性能实验结果，同时满足锚具效率系数a0.95及组装件中预应力筋总应变apu2.0%。 2、当预应力筋锚具组装件得到极限拉应力（Fapu）时，破坏状态均是预应力筋断裂，锚具完好，无破坏现象。2.2 预应力施工工艺流程顶板有粘结预应力筋现场下料，固定端压花 预应力筋、锚具采购、检验 无粘结筋涂包、下料、制作挤压锚头运至施
11、工地点封板边模，按照预应力筋张拉端位置在边模上钻孔绑扎板底层筋铺放预应力钢筋布置水、电等水平管线固定预应力筋张拉端及锚固端绑扎板上筋检查验收浇捣混凝土张拉准备施加预应力切除多余预应力钢绞线灌浆封头 留置试块强度得到设计要求2.3 底板及后浇带无粘结预应力筋铺设2.3.1 下料、制作无粘结预应力筋包涂完成后，根据图纸尺寸及千斤顶夹持长度编号下料，用砂轮切割机切断，将固定端挤压成型，成盘后运到施工现场，分类堆放。对包涂层局部破坏的，采用防水胶带缠绕修补，破坏严重的予以更换。铺设前用塔吊吊至预定位置，以便铺设。2.3.2 安装、就位张拉端端部按图纸设计位置编号，在底板侧模上钻孔，张拉端承压钢板与梁或
12、墙内普通钢筋焊接固定，无粘结预应力筋与钢板保持垂直，无粘结预应力筋用定位支架定位保证其垂直方向的高度位置准确，允许偏差不超过规范规定的10mm；定位支架间隔1.01.5m； 板内预应力筋的支架在铺设预应力筋前焊好，支架筋采用12钢筋焊接成条形凳，按设计标高将焊接好的支架一一就位，用扎丝将支架与板底筋绑扎牢靠，绑扎点尽量靠近支架腿根部，以增加其稳定性。底板侧面以及后浇带处无粘结预应力筋张拉端用泡沫块预埋成穴，同时防止污染锈蚀，影响张拉。2.4 顶板有粘结预应力筋铺设2.4.1 铺筋次序铺放暗梁非预应力筋，箍筋；铺放非预应力底筋，板底长向底筋在短向底筋之上；铺放板长跨方向预应力筋；铺放板短跨方向预
13、应力筋；铺放板普通钢筋负筋，板面短跨方向负筋应放在长跨方向负筋之上，最后组装张拉端锚具及承压板。2.4.2 预应力筋孔道留设预应力筋孔道留设采用内径70mm19mm、90mm19mm的扁椭圆形波纹管，连接采用大一级波纹管套接，接口处两端搭接不得少于20cm，并用防水胶带密封，以防漏浆。波纹管每隔11.5m用12钢筋定位支架固定，使其符合图纸要求的标高，偏差范围为5mm；在波纹管波峰处安装泌水排气孔，供孔道灌浆时排气泌水之用，排气孔间距不大于20m布置。波纹管端部和锚垫板的喇叭口连接，连接处用胶带密封。锚垫板应和预应力筋中心线相垂直。锚垫板固定在地下室测壁外和模板上，为减少对墙壁防水的影响，将锚
14、垫板凹进墙壁内封堵。地下室附墙柱外侧竖向钢筋中部留出净空180mm的空间，以方便锚垫板的放进，避免柱立筋与锚具相遇。施工过程中严禁电焊烧伤波纹管。2.4.3 穿筋本工程为多波曲线配筋，使用扁椭圆形波纹管长度较大，穿筋工作难度较大；钢绞线穿筋时采用了成束穿入法。用钢网套将钢绞线一端套牢，另一端人工推进，将钢绞线束拉入波纹管中。2.4.4 矢高控制本工程顶板预应力筋在板内为曲线布置，曲线矢高是预应力功效能否得到有效发挥的重要保证。为此，应严格按矢高计算图布置，板内预应力筋的最低点按设计要求固定在板底普通钢筋上，板底的钢筋保护层垫块数量充足，均匀放置。预应力筋曲线其它各点用支架定位，支架的位置高度采
15、用水准仪测定，严格控制最高点和反弯点标高。此外，水电等其它水平线管在板内根据预应力筋的高低位置而定位，不得因水电线管的穿入而抬高或降低预应力筋。预应力筋铺放成型后，严禁踩踏，防止其位置改变。在布设板底层普通钢筋时，水电等竖向预留管、预留洞同时布设，以便预应力筋绕过。2.5 预应力筋的检查、验收2.5.1 预应力筋铺设及断头锚具固定完毕后，检查预应力筋的间距。尺寸是否符合设计要求，顶板有粘结筋波纹管有无破损，接头处是否包裹严实，排气管是否固定就位。底板和顶板后浇带无粘结筋外包涂有无破损、烧伤，小面积的破损可用防水胶布缠绕修补，大面积的要进行更换。2.5.2 检查预应力筋的支架，有无高度不准确，有
16、无漏焊、变形、扭曲等。从板的上部观察，无粘结预应力筋在板内须笔直，间距均匀，无左右弯曲；从侧面观察应平顺畅通，无局部弯曲，否则应及时进行调整。顶板波纹管难以水平方向弯曲，遇到洞口处间距进行适量变化，但均征得设计人员认可，同时保证钢绞线总数不变。2.5.3 无粘结预应力筋张拉端长方形泡沫块必须完好、方正，且与模板、刚垫板相互靠紧。2.6 混凝土浇捣预应力筋端头固定完毕，隐蔽工程验收合格后，方进行混凝土的浇捣。混凝土严格按要求振捣密实，尤其是张拉端和固定端混凝土的密实度应予以充分保证；同时浇捣时严禁用振动棒直接在波纹管、预应力筋及锚具上振动，以防预应力筋、锚具及端部预埋件发生位移。2.7 施加预应
17、力2.7.1 张拉准备本工程预应力张拉采用YCQ250前卡式千斤顶，油泵为柳州建筑机械厂产，ZB4-50型电动油泵，最大压力50Mpa；油压表最大压强60Mpa，经度0.1。张拉前对张拉设备进行了配套标定。混凝土浇灌完成24小时后，拆除张拉端模板，对张拉端进行清理和套装锚具。套装锚具时先清除钢绞线表面杂物，将锚具、夹片清理干净，不允许无粘结筋包皮层伸出承压板表面；检查承压板后部混凝土是否密实，对不密实的进行处理后方可施加预应力；预应力张拉前先进行同条件混凝土试块送检，混凝土强度达到设计规定强度（底板达到混凝土设计强度的80，顶板100）。2.7.2 张拉控制力控制应力，顶板：fcon=75%f
18、ptk=1395 N/mm2 底板：fcon=80%fptk=1488 N/mm2张拉力，每根由75组成的钢绞线截面积取140（mm2），则单根张拉力为：底板：Nk1488140203.3 kN/根，不进行超张拉；顶板：每中束仍单根张拉，考虑先后影响，实施超张拉2，Nk13951401.02199.2kN/根。2.7.3 张拉端安装锚具、夹片两片式夹片需同时推进到锚环里；装上千斤顶，开动油泵，对预应力筋进行张拉。当张拉应力达到0.1con时停止加荷，读取初始读数；张拉应力继续增大至设计张拉控制应力时，记录伸长值，锚固并退出千斤顶。张拉时采用以张拉应力控制为主、张拉伸长量校核的双控方法，实际张拉
19、伸长值与理论计算伸长值之差应在允许范围之内，当超出这一范围时应查明原因，进行处理。2.7.4 张拉程序010Nk，测量初始值100Nk，测量伸长值（停两分钟）锚固；底板筋先张拉短向筋，再张拉长向筋，其它次序不限；顶板先张拉柱上板带预应力筋（5s），后张拉跨中板带预应力筋（4s）。顶板有粘结预应力筋4根（5根）一束平排1、2、3、4（5）筋，张拉次序为2、3、4、1和3、4、2、1、5。2.7.5 锚固时，夹片向锚具套筒内滑移超过5mm时，需要更换夹片，重新张拉，张拉力仍为控制张拉力。2.8 灌浆与封锚2.8.1 灌浆：张拉完成12小时后，检查锚具有无异常，如无异常，用手提式砂轮机切除多余钢绞线
20、，切割位置在锚具外30mm。用水泥砂浆将张拉端锚具夹片缝隙封闭，以免出浆。用42.5号水泥掺膨胀剂、减水剂，按水灰比0.380.4拌浆，其28天强度30Mpa压力灌浆：以张拉端锚垫板上灌浆孔或中间排气孔为进浆孔，开动灌浆泵压入水泥浆，由近至远逐个检查排气孔，待成股浓浆冒出后逐一封闭；待最后一个排气孔封闭后，继续加压至0.50.6Mpa，持压0.51分钟后结束灌浆。另外可由各排气管人工补浆，确保灌浆饱满。灌浆后清理清理排气管周围溢出的水泥浆，24小时后即可切除露出混凝土表面的排气孔管。2.8.2 封堵端头底板无粘结筋端头用涂有防腐油脂的专用塑料保护帽套牢锚具端面、夹片及外露的钢绞线。凹穴内混凝土
21、表面凿毛，用水冲洗湿润后，用掺有微膨胀剂的1：2水泥砂浆填充凹穴封堵，用木棒将砂浆振捣密实。顶板有粘结筋端头用微膨胀混凝土封堵，振捣密实。3 超长地下室施工阶段裂缝控制。作为单层独立的大型人防地下室工程，根据使用要求和有关规范规定，严格要求构件不得出现裂缝，除设计上根据荷载短期效应组合进行抗裂验算，采取必要的构造措施，使构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力，导致裂缝的产生外；工程施工阶段同样需要采取必要的施工措施，避免裂缝产生，本工程施工期间针对其特点，主要采取了以下一些措施：3.1 合理设置与处理后浇带，本工程地下室长171m，宽52.1m，施工期间共留设4条后浇带，使每一块最大长度均小于规范允
22、许的最大长度；后浇带的浇捣需在大面积预应力张拉10天后及大面积混凝土浇捣60天后补浇；后浇带混凝土采用大一级的微膨胀混凝土浇捣；后浇带开间的模板及支撑为相对独立设置，大面模板及支撑的拆除对后浇带部位的模板及支撑无任何影响；后浇带混凝土强度达到规定强度等级的100方可进行预应力张拉。3.2 为使应力能够充分有效传递，避免底板与墙板交接处产生裂缝，地下室墙板混凝土的浇捣必须在底板预应力张拉结束后进行。3.3 混凝土在选料、配比、施工操作方面建立了一套完整的工艺标准；底板混凝土中一级粉煤灰掺量不超过15，顶板混凝土不得掺入粉煤灰；采用高性能减水剂降低混凝土水灰比，从而降低水化热；混凝土浇捣时,除插入
23、式振动器注意选择最佳的振点、间距、时间振捣外，还需用平板振动器纵横来回振捣一遍，表面滚压，木蟹抹平压光，确保混凝土振捣密实到位，不产生蜂窝、麻面等；混凝土浇捣后安排专人负责，采用蓄水养护不少于14天，从而有效地控制了混凝土收缩裂缝的产生。3.4 大面预应力筋与后浇带预应力筋重叠布置的区域内非预应力钢筋间距加密；混凝土浇捣时采用二次振捣压光，确保这一范围内混凝土的密实度。3.5 顶板模板及其支撑必须通过稳定性、承载能力的验算，采取必要的构造措施加强模板的刚度和整体稳定性；模板及支撑需在预应力张拉结束后方可拆除。3.6 顶板无粘结预应力采用扁锚单根张拉工艺，每一束钢绞线张拉时，除遵循一定的张拉次序
24、外，考虑张拉先后影响超张拉2。3.7 为使预应力与结构混凝土共同作用，及时进行有粘结预应力孔道的灌浆工作，并根据实际的灌浆量与理论计算灌浆量比较来确定孔道灌浆是否密实，并采取填充补灌措施，使孔道水泥浆达到饱满密实。4 结束语超长大型地下室底板、顶板采用预应力混凝土大大降低了结构钢筋及混凝土的用量，提高了结构的刚度及抗裂要求，有效地减少了混凝土裂缝的产生，提高了地下室的防水抗渗性能，免除了伸缩缝的留设；扩大了地下室的柱网，提高了工程的实际使用面积和空间布置的灵活性，改善了建筑物的使用功能；顶板无梁平板有效地降低了建筑的层高，施工方便，由于梁侧模、底模的制作、安装工序，节约了模板，加快了施工进度。顶板有粘结预应力采用椭圆形波纹管、多根钢绞线成一线布置、张拉端使用扁锚、钢绞线单根张拉工艺，减少混凝土板的设计厚度，降低了施工难度。但地下室外墙混凝土浇捣须得底板预应力张拉后进行，相对延长了地下室施工工期。整个人防地下室施工完几个月，通过不断的跟踪检查，未发现任何裂缝、渗漏问题。通过本工程的施工实践，为预应力混凝土技术在地下室工程中的应用积累了一些经验。专心-专注-专业
