超长大型预应力混凝土人防地下室工程施工

-1-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，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8.2m×8.2m。底板厚400mm，顶板为无梁楼盖结构，柱帽形式为阶梯型，尺寸为3m×3m，柱截面尺寸为600mm×600mm，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：-2-1.2.1预应力筋采用Φj15.24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Φj15.24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（4~5根为一束），预埋扁形波纹管，每孔布置4×7Φj15.24，在柱帽处加密布置，每孔布置5×7Φj15.24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4Ø6@60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4~5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：-3-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LL/2aL/2aH300b2b3H转弯点转弯点最低点b1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Lahb1※b2b3※18200123018355(80)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。螺旋筋a、固定端H型压花锚示意图b、张拉端扁锚示意图DBAECF-4-预应力钢筋锚垫板挤压锚螺旋筋46◎60螺旋筋46◎60锚垫板夹片式工作锚预应力钢筋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3Φ14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3Φ16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。原压顶筋增加316通长筋图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-5-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、Ø15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90×19、70×19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DEFABCQMB15-415048502302207070×19QMB15-518548502702607090×19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，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。-6-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ηa组装件总应变εapu(%)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2-2268.0257.00.963.3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ηa≥0.95及组装件中预应力筋总应变εapu≥2.0%。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-7-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1.0～1.5m；板内预应力筋的支架在铺设预应力筋前焊好，支架筋采用Φ12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70mm×19mm、90mm×19mm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1～1.5m用Φ12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-8-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-9-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施加预应力2.7.1张拉准备本工程预应力张拉采用YCQ－250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