新型装配式预应力框架梁施工关键技术

新型装配式预应力框架梁施工关键技术

杨伟利

天津盛兴津锐建筑工程有限公司

摘要：针对目前在我国应用的现浇式预应力锚索框架结构，存在质量不易控制、施工周期长、施工期间安全等突出问题，相应开发并实施了新型装配式预应力框架梁施工技术，本文通过介绍施工准备、框架梁预制、坡面施工、预制梁安装及试验数据采集等方面的施工技术要点，形成了一套装配式预应力框架梁可借鉴的施工方法及工艺，并有效证明了新型装配式锚索框架结构的优越性。

关键词：装配式预制框架梁、边坡灾害防治、工程案例、施工技术

本文以红河州蒙自至屏边 K25 段边坡新型装配式预应力锚索框架结构试验应用示范工程为背景介绍了装配式预应力框架梁施工关键技术。

1.技术简介

项目名称为红河州蒙自至屏边 K25段边坡新型装配式预应力锚索框架结构试验应用示范工程，边坡共四级，选定一、二级坡为示范边坡，面积约 2650㎡。

采用装配式锚索框架新结构，共计十字预制梁 98 根，一字预制梁 48 根，基岩为

中风化板岩，长度 110 米，坡高 10 米，坡比为 1:1.0。预应力锚索长 25 米，预应力锚索采用 4φS15.24 高强度低松弛钢绞线，每孔设计锚固力 400～600kN，采用 OVM15-4 型锚具。

2.关键技术及施工流程

2.1施工准备

（1）预制场场建

根据边坡位置及用地情况，选择一处空地作为预制构件场地并设置各功能区。

（2）根据现场需要做好劳动力、材料及机械设备配置。

2.2模板加工及制作

为了保证施工工期及与预制框架梁的外观效果采用砖砌底模与定型侧模相结合的方式，待构件混凝土强度达到 2.5MP 时即可将侧模拆除，提高模板使用率。

2.3梁体钢筋及传感器制安

2.3.1钢筋制作

（1）做好钢筋原材的进场验收工作，经检验合格后入场的钢筋按规格、使用部位、编号分别堆放在钢筋加工场的原材存放区内，并按要求设立标志标识牌。

（2）加工完成后的钢筋应按照设计要求对钢筋焊缝、尺寸等各项指标进行检查验收，验收合格的钢筋应分类堆放在成品合格区。

2.3.2钢筋及传感器安装

（1）钢筋安装

钢筋绑扎采用 20~22 号铁丝，逐点采用八字形的方式交错绑扎,为了确保钢筋保护层厚度，在钢筋与模板间设置同标号的 C40 砼垫块，呈梅花形布置，每平米不少于 4 个，钢筋接头必须分散布置，且同一截面面积不得大于钢筋总截面面积的 25%。

（2）传感器安装

①钢绞线应力计安装

采用φ80mm 的高强 PVC 管外套钢绞线应力计，PVC 管两端采用聚氨酯发泡剂进行封堵，防止混凝土包裹应力计。

②钢筋应力计安装

钢筋应力计按照设计图位置，采用碰焊法固定在预制梁主筋上，焊接过程注意进行导线的保护，并同时用湿毛巾进行传感器物理降温，防止温度过高损坏传感器。

③混凝土表面应力计安装

混凝土表面应力计在预制梁混凝土浇筑完成后，强度达到 30MP 时，按照设计图位置安装至框架梁表面，采用电钻进行打孔，φ8mm 膨胀螺丝固定。

④土压力盒安装

土压力盒测试基底土压力的分布规律，量程为 0.5MPa，埋设在框架梁的纵梁和横梁下，先在需要埋设土压力盒的位置开挖比土压力盒稍微大一点的 2cm 深度的圆坑，用细砂填实找平，然后使土压力盒就位固定。就位的压力盒工作面应与基底面齐平，背面凸出，以便与结构物混凝土浇筑成为整体，保持压力方向与压力盒的轴向一致，以避免偏载造成误差。

2.4混凝土浇筑及养护

2.4.1混凝土浇筑

混凝土运输车运至现场，采用溜槽入模配合人工振捣的方式进行浇筑。

2.4.2混凝土养护

（1）混凝土养护采取喷涂养护剂+塑料薄膜养护的方式，养护时间不低于 14

天。

2.5梁体预应力张拉

钢束张拉采用张拉力和伸长值双控，根据实际测定的锚下控制应力下对应的千斤顶张拉力。按照设计图纸，首先张拉至设计张拉力的 10%，记录伸长值；之后再张拉至 20%，记录伸长值；最后张拉至设计应力，记录伸长值。

2.6梁体预应力封锚

（1）钢绞线割束在压浆前进行，割束必须用砂轮切割机，任何预应力钢筋均严禁电弧烧割，钢绞线切割处距离锚具外端不小于30mm。

（2）在封端之前先进行锚穴凿毛，凿毛要充分均匀，凿毛面积不小于 90%，深度不小于 5mm，表面无灰浆。凿毛后锚穴须清理干净，封端灌注混凝土前用水清洗湿润。

（3）封锚混凝土应捣固密实，无蜂窝麻面，及时抹面压光，封锚后混凝土面与梁端面得的台不超过 2mm。封锚混凝土应进行保湿保温养护，养护结束后进行防水处理，锚槽外侧涂刷防水材料。

2.7预制梁转运

为方便施工，租用随车吊一台，将预制梁运送至施工现场，转运过程中严格对半成品、成品进行防护。

2.8预制梁吊装

2.8.1吊点选择

由于横梁两点吊装时，纵梁的重力荷载和预加力荷载会产生较大的负弯矩， 因此经过受力计算采用纵梁两点吊装。

2.8.2初始预应力施加

（1）初始锚固力选择

坡体为中风化板岩层，摩擦系数取 0.35（考虑接触面情况复杂进行折减）； 坡比为 1：1，锚固角度为 25°；梁体取 5.5x2.9m 十字梁，自重 5 吨。

根据梁体受力平衡计算：

Gsin45P2N G cos45P1 N

将两式联立可得 G 与 P 的关系如下：

G 

2Pcos20

2P sin 20  G

当坡面平整时即考虑摩擦力μ=0.35，整理得：

P=0.687G=0.687x5t=3.435t

若锚固荷载为 40t，则初始锚固力不得低于 3.435/40=0.086 倍锚固力。当坡面不平整时即不考虑摩擦力μ=0，整理得：

P=2.07G=2.07x5t=10.35t

若锚固荷载为 40t，则初始锚固力不得低于 10.35/40=0.26 倍锚固力。

综上所述，锚固力的最小值为 0.26 倍锚固力，考虑 1.2 安全系数，推荐初始

锚固值为 0.35 倍锚固力。

2.8.3预制件背衬施工

（1）施工工艺流程

背衬封堵→注浆料拌制→注浆→注浆料养护

（2）背衬封堵

预制梁与坡面缝隙采用砂浆进行封堵，间隔垂直距离 1m 设置排气孔（兼做观察孔）并养护不少于 7 天。

（3）注浆材料拌制

①注浆材料配合比为水：水泥:水玻璃：膨胀剂=12:20:3:0.7，采用手持搅拌机进行浆液的搅拌。

②原材料各组分的称量应准确±1%（均匀质量计）。

③搅拌前，应先清洗设备，清洗后的设备内不应有残渣、积水。

④浆体搅拌操作顺序为： 首先在搅拌桶中先加入实际拌和水用量的80%~90%,开动手持搅拌机，均匀加入膨胀剂，边加入边搅拌，然后均匀加入全部水泥。全部粉料加入后再搅拌 2min；然后加入剩余的 10%~20%的拌和水，继续搅拌 2min。

⑤搅拌均匀后，现场进行出机流动度试验，出机流动度范围应为 18s±4s， 流动度符合标准后，即可使用。

（4）注浆

预制梁背衬采用重力式灌浆，为保证注浆密实度分别通过张拉锚垫板注浆孔及预制件顶部进行浆液的灌注，注浆过程密切观察预制梁四周有无漏浆，当发生漏浆时应及时停止注浆，并进行封堵。

2.9坡面锚索张拉

预应力锚索张拉时，施加预应力值为设计值得 1.1 倍，依次按中、上、下的次序（两根锚索则先上后下）分两次进行张拉，每次张拉值为设计张拉值的一半， 第一次张拉荷载为设计拉力值的一半，分二级张拉分别为设计拉力的 0.15、0.5 倍，必须待每根张拉完第一次后，再依次接中、上、下的次序进行第二次张拉， 分别为设计拉力的 0.75、1.0、1.1 倍。第一级张拉稳压 2min，二、三、四级稳压5min,第五级稳压 10min，并分别记录每一级钢绞线的伸长量。并按要求在张拉后第 7 天一次补张拉。在张拉时，应采用张拉力与锚索体伸长值来综合控制锚索应力，当实际伸长值与理论值差别大于±6%时，应暂停张拉，待查明原因并采用相应措施后方可进行张拉。

2.10锚头封锚

张拉到位后锁定，机械切割多余钢绞线，严禁电割、氧割，锚头钢绞线外余

≥30cm 以防滑脱。采用用 C30 砼封锚，封锚砼厚度不得小 20mm 后并养护不小于 14 天。

3.结论

新型装配式锚索框架结构作为一项边坡灾害防治新技术，与传统现浇式锚索框架结构相比，施工机械化程度高，质量好，外形美观，能大幅减少边坡施工工期，降低施工期地质灾害风险，提升边坡灾害防治技术水平。新型装配式锚索框架结构对突发边坡灾害应急处置具有显著的优势，是影响按时通车的突发地质灾害进行提前预防的技术方案，也是全力有序推进项目建设的应急预案，可为快速边坡防护提供强有力的技术支撑。同时为地铁车站、高层建筑的基坑、地下车库

、地下商城、地下仓库和地下人防等工程形成了一套类似工况可借鉴施工方法及工艺。