浅谈后张法无粘结预应力技术施工质量控制要点

浅谈后张法无粘结预应力技术施工质量控制要点

吴国平

正太集团有限公司

摘要：后张法无粘结预应力混凝土技术是我国近十多年中发展起来的一项新技术。无粘结预应力的优点是不需要预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工序，节省了施工设备，简化了施工工艺，缩短了施工工期，故综合经济性好。同时，无粘结预应力筋在混凝土结构中摩擦力小且易弯成多跨曲线型，被广泛应用于大跨度的单、双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖中。

关键词：后张法；预应力；质量控制要点

随着无粘结预应力施工技术的不断成熟，后张法无粘结预应力混凝土在大跨度、高空间框架结构中得到越来越多的应用，以解决一些大型公共建筑在使用功能上的要求。在大面积地下室顶板结构设计中，采用后张法无粘结预应力技术可以降低顶板结构截面厚度，从而在保证净高的前提下，降低层高，减少基坑开挖深度，大幅减少地下室基坑支护费用，同时提升了结构抗裂性能，节省了普通钢筋的用量。但无粘结预应力技术是一项专业性强、技术含量高、操作要求严的作业，其施工质量直接关系到结构的承载力、抗裂等作用，故其重要性不言而喻。本文结合实际工程，主要从施工原材料及施工过程两方面阐述后张法无粘结预应力技术质量控制要点。

1、工程概况

濮阳富力尚悦居工程位于河南省濮阳市濮阳县，建筑面积30.05万平方米，其中地下室面积约4.58万平方米，地下室为1层，层高4.45m。地下室顶板采用后张法无粘结预应力技术，预应力筋采用1860级直径为15.20mm低松弛钢绞线，锚具采用Ⅰ类锚具，张拉端采用夹片式单孔锚具，固定端采用挤压锚具。预应力顶板厚度为350mm，混凝土等级为C40。

2、后张法无粘结预应力技术质量控制要点

2.1原材料质量控制

2.1.1预应力钢绞线

本工程预应力钢绞线采用高强低松弛无粘结钢绞线Uφ^s15.24，钢绞线抗拉强度标准值f_ptk=1860N/mm²。钢绞线进场时应附有钢绞线产品生产厂家的出厂合格证，复检合格证，然后进行相应的质量检查。

外观检查：无粘结钢绞线外包层材料，应采用聚乙烯或聚丙烯，严禁使用聚氯乙烯，要在-20~+70℃温度范围内，低温不脆化，高温化学稳定性好，同时必须具有足够的韧性、抗破坏性及对周围材料（如混凝土、钢材）无侵蚀作用，且防水性好。钢绞线在使用过程中应逐盘检查，其钢绞线表面不得有裂纹和机械损伤，允许有轻微的浮锈，但不得有明显的麻坑。

力学性能试验及抽检数量：每60T为一批，任取3盘，在每盘中任意一端截取1根试件，进行拉伸试验，要求抗拉强度f_ptk≥1860N/mm²，δ≥3.5%。如有一项试验结果不符合标准要求，则该盘钢绞线为不合格品，应加倍取样复检，如仍有一项不合格，则该批钢绞线判定为不合格。

2.1.2预应力锚具

本工程必须采用Ⅰ类锚具，锚具效率系数≥0.95，试件破断时的总应变≥2%，产品质量必须符合《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2015）的相关规定，合格后方可使用。

外观检查：应从每批检验批（不应超过2000套）中抽取不少于5%且不应少于10套进行检查，检查其外观和尺寸。如有一套表面有裂纹或超过产品标准及设计图纸规定尺寸的允许偏差，则应对本批全部产品进行逐件检查，符合要求者方可使用。

硬度检查：每批检验批（不应超过2000套）抽取不少3%且不少于6套，按产品标准规定的表面位置和硬度范围进行硬度检验，如有不合格应加倍抽样，如仍有不合格，则该批产品判定为不合格。

静载锚固性能试验：对于锚具进场验收，其静载锚固性能由锚具生产厂提供有效的试验报告。

2.2预应力钢绞线的下料制作

工程开工前，应由专业施工单位对预应力施工蓝图进行深化设计，绘制出详细可行的施工节点详图，深化设计图纸应经原设计单位认可。预应力钢绞线应按照深化设计图纸要求进行下料，下料长度应考虑设计曲线长度、张拉端外伸预留长度、弹性回缩值、张拉设备、施工方法等因素。预应力筋下料应用砂轮切割机切割，严禁使用电焊和气焊。下料完成后应将不同规格的预应力筋进行编号，分类码放整齐，并加强成品保护。

2.3预应力钢绞线的安装

2.3.1铺设前的准备工作

（1）准备端模

预应力张拉端的模板宜采用木模，若施工工艺有特殊要求也可以采用其它模板。根据本工程的实际情况和设计要求，在合端模前在预应力筋穿出位置处打孔，孔径应大于φ20mm。所以需事先准备好端模，尺寸要准确。

（2）架立筋制作

根据本工程施工设计节点图，柱帽处的架立筋采用φ12钢筋绑扎在柱帽上部钢筋上，预应力筋绑扎固定在架立筋上。（详下图）

图 1 预应力柱帽处架立钢筋位置图

2.3.2预应力筋铺放

在预应力板底部及柱帽普通钢筋绑扎完毕后，进行预应力筋的铺放工作。具体铺放按以下步骤进行：

（1）在端部根据设计图纸要求确定预应力体系选配，并按施工图纸要求定位预埋，如垫板及附件等。

（2）绑扎架立筋，其位置及高度应按照施工详图设置。预应力筋安装就位时，要严格按照设计图纸要求铺放，预应力筋、垫板定位要准确。

2.3.3铺设预应力筋的注意事项

（1）无粘结预应力筋铺设前，对护套轻微破损处应采用防水聚乙烯胶带进行修补。每圈胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2，缠绕层数不应少于2层，缠绕长度应超过破损长度30mm。严重破损的无粘结预应力筋应予报废。

（2）铺放时应严格按设计图纸和施工技术交底要求定位，根据图纸所示高度制作架立筋，用来支撑钢绞线，保证尺寸高度和曲线形状，在钢绞线和架立筋交叉的地方用扎丝十字绑扎牢固；垫板定位要准确；横向位置一定要沿中心线或对称于中心线，不准打S弯。

（3）无粘结预应力筋张拉端的锚垫板可固定在端部钢筋上，用扎丝与四周钢筋扎牢。垫板面应垂直于预应力筋。

（4）在铺放中、铺放后及浇筑混凝土过程中，严禁损坏预应力筋外皮，严禁电焊烧伤预应力筋。

2.4混凝土浇筑

2.4.1混凝土浇筑前检查

混凝土浇筑前，应进行隐蔽验收，认真填写“自检记录”和“隐蔽工程验收记录”。应再次检查预应力筋数量、位置是否正确，预应力筋表面有无破损，固定是否牢固，锚垫板是否端正，位置是否准确，如发现问题应及时改正。

2.4.2混凝土浇筑质量控制

混凝土浇筑时不得集中卸料，防止无粘接筋移位。振捣时必须保证混凝土的密实性，尤其是锚垫板周围的混凝土严禁漏振，不得出现蜂窝或孔洞。振捣时，应严禁振捣棒直接碰撞预应力筋、马登筋以及端部预埋部件。预应力梁板结构混凝土应一次浇筑完成，不应留施工缝。浇捣结束后，混凝土应加强养护，保持充分湿润，防止混凝土因水化热过高而产生裂缝。施工过程中除按规范要求留置足够数量的标养试块和同条件试块外，还应留置确定张拉时间的同条件试块，数量同标养试块。混凝土浇筑后及时拆除端部模板，清理端部埋件。

2.5预应力筋张拉

2.5.1张拉前准备工作

（1）张拉前应派人检查外露预应力钢筋工作长度，同时检查张拉端处混凝土成型质量，发现空洞、裂缝应及时处理。

（2）预应力筋的张拉作业应在砼强度达到设计强度的80%（设计无要求时不低于75%）后进行，张拉时的强度要求以现场同条件养护条件下的混凝土试压报告为准。

（3）张拉设备应配套标定，并配套使用。张拉设备的标定期限不应超过6个月，必须经有资质的试验机构进行标定。在下列情况下应重新标定：

a．新千斤顶初次使用前；

b．油压表指针不能退回零点，更换新表后；

c．千斤顶、油压表和油管进行过更换或维护后；

d．张拉时出现断筋而又找不到原因时；

e．停放三个月不用后、重新使用之前；

f．油表受到摔碰等大的冲击时。

2.5.2预应力筋张拉控制应力

根据设计要求及施工规范的要求，张拉控制应力σ_con=0.75f_ptk,各种钢绞线张拉控制应力及控制张拉力如下表：

预应力筋张拉控制应力及控制张拉力表

F初值=1860MPa×0.75×140㎜²×10%×n (“n”为每束钢绞线根数）

F终值=1860MPa×0.75×140㎜²×100%×n (“n”为每束钢绞线根数）

2.5.3预应力筋的张拉流程

预应力筋张拉端清理→安装锚具→装千斤顶→张拉预应力筋→量测千斤顶缸体的伸出量→锁定锚具→退出千斤顶→校核预应力筋伸长值

如果预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程，可采用分级张拉，即第一级张拉到行程后锚固，千斤顶回程，再进行第二次张拉，直至达到张拉控制值。

2.5.4预应力施加方法

张拉程序为 0→10%σ_con→100%σ_con →锚固

2.5.5张拉后预应力筋理论伸长计算值

预应力筋理论伸长计算值公式：ΔL＝P·L_T/A_p·E_s

以上公式中：

P——扣除磨擦损失的平均张拉力； L_T——预应力筋的曲线长度；

A_p——预应力筋的截面面积； E_{s————}预应力筋的弹性模量；

P＝A_p·σ_con[1－（kx＋μθ）/2]

其中无粘结预应力筋的摩擦系数: k＝0.004，μ＝0.09。

本工程理论伸长值见下表：

编号	理论伸长值（mm）	伸长值误差范围（mm）	备注
标准跨8.1m	55	52~58	伸长值误差 范围±6%
标准跨8.3m	57	55~60

2.5.6张拉油压表换算值

本工程27吨千斤顶（检验报告WT25288）油压表换算表

液压千斤顶 编号	压力表号	钢绞线 根数(n)	张拉初值（Mpa）	张拉终值（Mpa）
1#	36923141	1	4.6	45.3
计算公式	F初=0.75fptk*Ap*n*10%σcom F终=0.75fptk*Ap*n*103%σcom
换算依据	液压千斤顶检验报告编号：WT25288 回归方程：P=0.2316F+0.07

2.5.7张拉过程质量控制要点

张拉过程应有专人进行旁站跟踪，重点对以下几点进行控制：

（1）安装锚具前必须把预应力埋件清理干净，后逐孔装上夹片；

（2）安装张拉设备时，千斤顶张拉力的作用线应与预应力筋末端的切线重合；

（3）张拉时，要严格控制进油速度，回油要平稳；

（4）张拉过程中，应认真测量预应力筋的伸长值，并做好记录，实测伸长值与计算伸长值之差，应在-6%—+6%范围内，否则应停止张拉，查明原因并采取措施予以调整后方可继续张拉；

（5）预应力筋采用一次到位张拉法，张拉到100%σ_con时，线长超过40m保压1分钟；

（6）当张拉的钢绞线较长，千斤顶张拉活塞行程不足时，需多次分级张拉。中间各级临时锚固后，应重新安装千斤顶，并以上次张拉终值为起始点重新读表并累计测量伸长值，避免伸长值量测误差。

（7）张拉中应避免预应力钢丝的滑丝、断丝和断裂，如发生应暂停张拉，查明原因采取纠正措施后恢复张拉。根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015第6.4.2条规定：对后张法预应力结构构件，钢绞线出现断裂或滑脱的数量不应超过同一截面钢绞线总根数的3%，且每根断裂的钢绞线断丝不得超过一丝；对多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算。钢绞线断裂一般是从张拉端垫板处断裂，若超出规定需从断裂处把混凝土剔开，剔开长度为30cm，然后安装垫板重新进行张拉；

（8）张拉完毕后应及时将多余的钢绞线切掉，切割时不得使用电、气焊设备进行切割必须使用砂轮切割机切割以防预应力筋因受热而变形，预应力筋的外露长度不宜小于起直径的1.5 倍，且不小于30mm；

（9）张拉中要注意施工安全，千斤顶的正前面不得站人。

2.6封锚

张拉结束后应及时对张拉端锚具用与结构同强度等级的细石混凝土封堵，封堵前应将张拉端周边杂物清理干净，外露锚具及预应力筋应涂刷防锈漆做防腐处理。为保证耐久性，外露钢绞线的保护层厚度不小于30mm，后浇的混凝土必须振捣密实。

3.结束语

后张法无粘结预应力施工工艺复杂、专业性较强，质量要求高，预应力分项工程所含检验项目较多，且规定较为具体。施工人员必须具备较高的专业知识、丰富的施工经验，能熟练掌握预应力工程的施工工艺及预应力分项工程施工质量验收规范和检验标准。本工程地下室顶板采用后张法无粘结预应力技术，获得了较大的使用空间，经济效益明显。但只有强抓质量管理、确保预应力混凝土施工质量合格的前提下，才能充分发挥无粘结预应力混凝土技术的经济效益。

参考文献

1. 谢宁. 无粘结预应力楼板的设计方法与施工工法分析.文化科学,2019(02):62-63.

2. 汤海伟,辛海罗,滕森林,魏亚东,刘波. 停车场后张法无粘结预应力无梁板施工技术分析.建筑理论,2021(12):71-72.