建筑施工技术（第3版）-后张法施工工艺

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后张法施工。

后张法施工工艺流程如图4.4 所示。

图4.4　后张法施工工艺流程

1)混凝土构件成型

(1)准备工作

清理现场,如平基,模板清理、打油,钢筋对号入库,机械、脚手架等有序入场,三通及安全防备到位。

(2)安装底模

根据施工图放样并安装底模。 安装底模时注意平整度、稳定性和可操作性(位置准确和操作台足够)。

(3)安装钢筋骨架

根据施工图要求,在搭设的底座上安装钢筋骨架。 安装时注意钢筋位置的准确性、钢筋的保护层、各接头的焊接长度和焊缝质量以及埋管位置的预留。

(4)埋管

根据施工图埋管的坐标要求,埋设好钢管,波纹、塑料管或胶管等。 埋设过程中,注意坐标,若有弯曲,注意弯曲半径和弯曲位置,尤其是管的固定,一般用钢筋或钢管,每隔50 ～100 cm焊接或绑扎一个孔道支架加以固定。

(5)支模

钢筋安装完毕,管道预埋结束,经检查无误后,按照施工图要求支侧模。 支模过程中注意模板的加固和嵌缝以及管端位置的留设,以防浇捣混凝土时爆模或漏浆。

(6)浇捣混凝土

钢筋、模板验收合格并签字后方可浇筑混凝土。 浇捣混凝土时,注意混凝土配合比的粒径级配、投料顺序及和易性。 振捣时注意振捣方法,尽量避免接触预埋管,以免将预埋管振移位或管内漏浆,导致后续工作难以进行。

(7)混凝土的养护、拆模和抽管

混凝土浇捣完毕24 h 后必须按照施工规范要求养护,不得间断,当混凝土强度符合施工验收规范时即可拆边模。 预埋的管道若需抽出,必须注意抽出时间、顺序和方法。

抽管顺序和方法:抽管顺序宜先上后下进行。 抽管方法可以是人工或卷扬机。 抽管时必须速度均匀,边抽边转,并与孔道保持在一条直线上。 抽管后应及时检查孔道情况,并做好孔道的清理工作,以防穿筋时发生困难。

2)预应力筋的制作、安装和张拉

(1)张拉锚具

锚具是后张法结构或构件中,为保持预应力筋拉力并将其传递到混凝土上的永久性锚固装置。 锚具必须具有可靠的锚固性能,足够的强度、刚度,同时还要求其构造简单、施工方便、成本低廉、预应力损失小。

后张法锚具种类较多,不同类型的预应力筋所配用的锚具也不相同,常用的有螺丝端杆锚具、帮条锚具、镦头锚具、钢制锥形锚具、夹片式锚具、挤压锚具、压花锚具和精轧螺纹钢锚具等。

①螺丝端杆锚具:螺丝端杆锚具适用于锚固直径不大于36 mm 的冷拉HRB335 级、HRB400级钢筋,也可作先张法夹具使用。 螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母及垫板组成,如图4.5 所示。

图4.5　螺丝端杆锚具

1—螺丝端杆;2—钢筋;3—垫板;4—对焊接头;5—焊接接头;6—螺帽

使用时,螺丝端杆与预应力筋对焊,用张拉设备张拉螺丝端杆,然后用螺母锚固,拉力由螺母传至螺丝端杆与预应力筋。 螺丝端杆与预应力筋的焊接,应在预应力筋冷拉前进行,冷拉后螺丝端杆不得发生塑性变形。 螺丝端杆锚具的强度不得低于预应力筋抗拉强度实测值。

②帮条锚具:帮条锚具可作为冷拉HRB335 级、HRB400 级钢筋固定端锚具用。 它由一块方形衬板与3根帮条组成,如图4.6 所示。 衬板采用Q235 钢,帮条用与预应力筋同级别的钢筋。 帮条安装时,3 根帮条与衬板相接触的截面应在一个垂直面上,以免受力时产生扭曲。 帮条的焊接可在预应力筋冷拉前或冷拉后进行。

图4.6　帮条锚具

图4.7　镦头锚具

1—锚环;2—张拉端锚具;3—对开垫板;4—支承板;5—固定端锚具

④钢制锥形锚具:用于锚固钢丝束或钢绞线束,通常同时锚固12 根直径为5,7,9 mm 的钢丝,或12 根直径为12,15 mm 的钢绞线。 锚具由带锥孔的锚环和锥形锚塞两部分组成,如图4.8 所示。 该锚具为法国的弗来西奈发明,张拉时采用专门的双作用或三作用弗氏千斤顶。三作用弗氏千斤顶除具有在张拉的同时顶紧锚塞的作用外,还有将夹持钢绞线或钢丝的楔块自动松脱的装置。

⑤夹片式锚具:如图4.9 所示,是采用楔形夹片将预应力钢筋束或钢绞线楔紧锚固于锚环中,常用有JM12 型、QM 型和XM 型锚具。

图4.8　锥塞式锚具

1—锥形塞;2—锚环;3—喇叭管;4—金属管;5—钢垫板

图4.9　夹片式锚具

1—夹片;2—锚环;3—钢筋束;4—夹片弹簧;5—垫板;6—锻钢锚环块;7—排浆孔;8—铸铁导管;9—管道;10—预应力筋

•QM 型和XM 型锚具:用于单根或每根钢绞线。 每根钢绞线由3 个夹片夹紧,夹片由空心锥台,按三等份切割而成。 QM 型和XM 型夹片切开的方向不同,QM 型与锥体母线平行,而XM 型倾斜,倾斜方向与钢绞线的扭转角相反,以保证上锚固效果,如图4.9(b)所示。 这种锚具可根据钢绞线的布置,分别采用单孔或多孔[图4.9(c)、(d)],多孔锚具又称群锚。

多孔夹片锚固体系是在一块多孔的锚板上,利用多个锥形孔装一副夹片,持一根钢绞线的楔紧式锚固。 这种锚具的优点是任何一根钢绞线锚固失败都不会引起整束锚固失效,但构件端部需要扩孔。 每束钢绞线的根数不受限制,对锚板与夹片的要求与单孔夹片锚具相同。

(2)张拉机具

预应力筋用张拉设备由液压千斤顶、高压油泵和外接油管组成。 按机型不同,液压千斤顶可分为拉杆式千斤顶、穿心式千斤顶、锥锚式千斤顶和台座式千斤顶等。

①拉杆式千斤顶:拉杆式千斤顶是利用单活塞张拉预应力筋的单作用千斤顶,主要用于张拉带螺丝端杆锚具的HRB335 级、HRB400 级钢筋。 如图4.10 所示为用拉杆式千斤顶张拉单根粗钢筋的工作原理示意图。

图4.10　用拉杆式千斤顶张拉单根粗钢筋的工作原理示意图

1—主缸;2—主缸活塞;3—主缸进油孔;4—副缸;5—副缸活塞;6—副缸进油孔;7—连接器;8—传力架;9—拉杆;10—螺母;
11—预应力筋;12—混凝土构件;13—预埋铁板;14—螺丝端杆(www.xing528.com)

此外,还有专门生产的YL400 型和YL500 型千斤顶,其张拉力分别为4 000 kN 和5 000 kN,主要用于张拉大吨位镦头锚具等。

②穿心式千斤顶:穿心式千斤顶具有一个穿心孔,是利用双液压缸张拉预应力筋和顶压锚具的双作用千斤顶。 它适用于张拉带JM 型锚具的钢筋束或钢绞线束。

YC60 型千斤顶是用途最广的一种穿心式千斤顶,如图4.11 所示。 其工作原理是张拉预应力筋时,高压油自油嘴A 进入油室,油嘴B 回油,待顶压油缸顶紧构件的端部后,张拉油缸左移,使张拉预应力筋顶压锚固时保持张拉力稳定。

图4.11　YC60 型千斤顶工作原理示意图

1—张拉缸;2—顶压油缸;3—顶压活塞;
4—回程弹簧;5—钢筋束或网绞线束;
6—工具锚;7—混凝土构件;8—工作锚;
Ⅰ—张拉工作油室;Ⅱ—顶压工作油室;
Ⅲ—张拉回程油室
A—张拉缸油嘴;B—顶压缸油嘴;C—油孔

图4.12　锥锚式千斤顶的构造

1—主缸;2—副缸;3—退楔缸;4—楔块
(张拉时位置);5—楔块(退出时位置);
6—锥形卡环;7—退楔翼片;
8—钢丝;9—锥形锚具;10—构件
A,B—进油嘴

③锥锚式千斤顶:锥锚式千斤顶是具有张拉、顶锚和退楔功能的三作用千斤顶,如图4.12所示。 它仅用于张拉带钢制锥形锚具的钢丝束。

锥锚式千斤顶的工作原理是当张拉油缸进油时,张拉缸左移,使固定在其上的钢丝束被张拉。 然后顶压油缸进油,由副缸活塞将锚塞顶入锚圈中。 张拉缸、顶压缸的回油,则是借助于设置于主缸和副缸中的弹簧进行的。

④高压油泵:高压油泵是向液压千斤顶各个油缸供油,使其活塞按照一定速度伸出或回缩的主要设备。 油泵的额定压力应等于或大于千斤顶的额定压力。 目前,常用的高压油泵有ZB4-500 型、ZB10/320-4/800 型、ZB0.8-500 型和ZB0.8-630 型等,其额定压力为40 ～80 MPa。

预应力筋张拉机具及压力表应定期维护。 张拉设备和压力表应配套标定与使用,标定期限不应超过半年。

3)预应力筋的制作与安装

预应力粗钢筋的制作一般包括配料、对焊、冷拉等工作。 预应力筋的下料长度由计算确定,计算时应考虑锚具的特点,对焊接头的压缩量,钢筋的冷拉率、弹性回缩率、张拉伸长值和构件长度等影响。 预应力钢筋束在冷拉后进行,为了减少钢绞线的结构变形和应力松弛的损失,在下料前需经预拉。

钢丝束的制作比较复杂,随锚具形式不同,制作方法也有差异,但一般需经过调直、下料、编束和安装锚具等工序。

钢丝束、粗钢筋、钢筋束的安装按照图纸下料要求进行穿筋。 穿筋过程中,注意清孔及孔的通畅,并注意调整两端留出的长短,要保证张拉时锚具的工作长度。

4)预应力筋的张拉

①张拉时对混凝土构件强度的要求:后张法施工进行预应力筋张拉时,要求混凝土强度应符合设计要求或不得低于设计强度的75%。

②张拉顺序和制度:根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)确定张拉控制应力。对多根预应力筋应分批、对称进行张拉。 分批张拉时,由于后批张拉混凝土易产生弹性压缩,从而引起前批张拉预应力筋的应力降低,因此应增加前批预应力筋的应力。

对称张拉是为了避免张拉构件截面呈现过大偏心受压状态。

对平卧叠浇的预应力混凝土构件应自上而下逐层张拉。 为减少上、下层之间的摩阻力引起的预应力损失,可逐层加大张拉力,但底层构件张拉力不应超过顶层的预应力筋的张拉力。

5)孔道灌浆

预应力筋张拉完毕,孔道应尽快灌浆,以防止预应力筋锈蚀,增加结构的整体性和耐久性。

灌浆采用纯水泥浆或水泥砂浆,水泥强度等级不低于32.5 MPa 的普通硅酸盐水泥。 由于纯水泥浆收缩性较大,为增加灌浆的密实性和纯水泥浆的流动性,可加入适量的微胀剂或其他对预应力筋无腐蚀作用的外加剂。

灌浆顺序应先下后上,以避免上层孔道漏浆阻塞下层孔道,灌浆要求缓慢均匀地进行,一次完成,不得中断。

观察思考

在专业教师带领下,到施工现场参观后张法施工工艺,并比较先张法和后张法的异同点,以及它们的优劣。

小组讨论

1.后张法中是怎样预留孔道的?

2.预应力混凝土张拉锚具起什么作用?

练习作业

1.后张法施工时,预应力筋的张拉控制力应怎样确定? 简述其张拉程序。

2.后张法施工,对混凝土强度有什么要求?