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無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板開洞技術(shù)
[摘要] 北京花鄉(xiāng)工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品展銷廳工程由于使用高度的要求，要對原l、2層門廳雙向無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土頂板沿四周梁邊全部剔除，開洞8m×7．45m。本文從板底支撐系統(tǒng)的搭設(shè)、分段進(jìn)行混凝土板剔除、預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張、張拉端面加固處理、重新張拉等方面詳細(xì)闡述了開洞的方法。[關(guān)鍵詞] 開洞工程 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力 混凝土板 剔除 預(yù)應(yīng)力筋 放張 加固
北京市豐臺區(qū)花鄉(xiāng)農(nóng)工商聯(lián)合總公司新建的工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品展銷廳工程總建筑面積44561．87m 2，分為A、B兩棟。其中A棟建筑面積40124．87m2，地下l層，地上3層，標(biāo)準(zhǔn)層高為4．2m，樓蓋采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁、板結(jié)構(gòu)，柱網(wǎng)尺寸為9000mm×9900mm、9900mm×9900mm，扁梁寬有1000、1200mm兩種，高均為500mm，板厚200mm，板內(nèi)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線為雙向曲線布置。
1 開洞工程概況
該工程主體結(jié)構(gòu)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁、板施工于1998年l 2月全部完成。l 999年初建設(shè)單位在審批時，認(rèn)為門廳高度太低，因此要求將1、2層1／A—B、l 2一l 3軸之間的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土頂板剔除。即要在9000mm×8100mm柱網(wǎng)內(nèi)，沿3道無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁和1道非預(yù)應(yīng)力混凝土邊梁的邊沿將無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板全部剔除，并將與剔除部位相關(guān)的頂板預(yù)應(yīng)力恢復(fù)，洞口尺寸為8000mm×7450mm(見圖1)。
開洞工程混凝土的剔除由曼德新技術(shù)鋼筋混凝土鉆孔工程部承擔(dān)，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的切斷、放張、重新張拉由北京市建筑工程研究院預(yù)應(yīng)力所完成。
2 開洞工程難點及特點
2．1 架木支撐系統(tǒng)支搭工程量大
準(zhǔn)備開洞時，結(jié)構(gòu)工程已完工，架木已拆除，并且材料全部撤離現(xiàn)場，但剔除前，地下室至地上2層頂板的剔除部位及其相關(guān)的頂板的架木支撐需恢復(fù)原預(yù)應(yīng)力筋張拉前的支 搭方案，按原方案估算，僅支撐管就需要2．6萬根，如此大的架木支撐系統(tǒng)支搭工程量，給開洞工程施工和建設(shè)單位的資金投入帶來較大困難。
2．2 剔鑿難度大
由于在混凝土板剔鑿過程中，對預(yù)應(yīng)力筋的鋪放準(zhǔn)確位置難以確認(rèn)，并必須保證預(yù)應(yīng)力筋不受任何損傷，難度相當(dāng)大，因此，為避免剔斷預(yù)應(yīng)力筋時，造成無法重新張拉，剔鑿只能遠(yuǎn)離扁梁邊尋找筋位。
2．3 重新張拉預(yù)應(yīng)力筋的張拉端部加固處理措施難度大
開洞過程中，與洞相關(guān)的預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張后，還需重新張拉，原一端張拉和兩端張拉預(yù)應(yīng)力筋切斷后張拉端分別設(shè)在B和l 2、l 3軸扁梁邊，由于預(yù)應(yīng)力筋放張和重新張拉時，張拉端端部混凝土強(qiáng)度很難滿足施工要求，因此，必須進(jìn)行加固處理，確保張拉工藝的順利進(jìn)行。
2，4 預(yù)應(yīng)力筋切斷回縮量大
開洞位置板12—13軸間需切斷預(yù)應(yīng)力筋共計27束合15鋼絞線，為一端張拉，張拉端設(shè)在l／A軸非預(yù)應(yīng)力邊梁上，固定端埋設(shè)在2號樓梯梁內(nèi)，長度約為18m；1／A一B軸間預(yù)應(yīng)力筋為23束øj15鋼絞線，長度約為63m，為兩端張拉，張拉端分別設(shè)在9、16軸伸縮縫預(yù)應(yīng)力邊梁上。兩種筋的張拉伸長值分別約為120mm和380mm，因此，切筋和放張時會產(chǎn)生較大回縮，特別是1／A一B軸間筋。為避免操作過程中出現(xiàn)安全質(zhì)量事故，確保緩慢放張，放張前必須制定技術(shù)措施。
3開洞工程施工，
3．1 板底支撐系統(tǒng)的搭設(shè)
在確保施工安全和禁止破壞洞口四周梁及其相關(guān)板的前題下，在開洞剔除混凝土板前，需進(jìn)行梁板支撐系統(tǒng)的搭設(shè)，其應(yīng)支撐部位為地下室，1、2層開洞部位的混凝土板及其四周梁(即1／A—B軸與12—13軸間板及四周梁)和與開洞相關(guān)的混凝土板(即1／A一B軸間9—12軸、13—16軸間的板及B一C軸間12一13軸間的板)。
為盡量減少搭設(shè)工程量，經(jīng)過認(rèn)真研究分析制定了分段進(jìn)行混凝土板剔除、預(yù)應(yīng)力筋的切斷、放張、張拉端面處理、重新張拉的施工技術(shù)方案，并確定了兩種支搭方案，即地下室，1、2層頂板剔除部位板及其四周梁的支撐系統(tǒng)仍采用原滿堂紅支搭方案，其它相關(guān)板選用對角線雙排架木支搭方法，支撐系統(tǒng)布置如圖2所示。
3．2 預(yù)應(yīng)力混凝土板的混凝土剔除
3．2．1 剔除順序
先剔除沿B、12、13軸扁梁邊的3道板縫，板縫寬度為l 一1．5m，待預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張和重新張拉處理完畢后，再剔除非預(yù)應(yīng)力梁邊的板縫混凝土，最后將中間板混凝土破碎 后清除。
3．2．2 剔除技術(shù)要求
(1)混凝土的剔除選用人工剔鑿和機(jī)械鉆孔兩種方法。扁梁邊預(yù)應(yīng)力筋由于離梁板面較近，因此必須采用人工剔鑿，剔除方向由遠(yuǎn)離扁梁邊向扁梁邊，待確認(rèn)預(yù)應(yīng)力筋的準(zhǔn)確位置后，再向梁邊剔除。在剔除過程中，嚴(yán)禁在梁邊處剔斷預(yù)應(yīng)力筋。
(2)剔除過程中，由于月軸扁梁邊張拉端端部承壓面的加固處理方法較復(fù)雜，且處理時間較長，因此在3道剔除板縫中，先剔月軸，后剔12、l 3軸板縫。每道板縫采取分段剔除、切筋、放張、端面處理、重新張拉的方法。分段方法為先中間后兩側(cè)對稱進(jìn)行，每段長約lm左右。
(3)混凝土剔除時，嚴(yán)禁破壞扁梁混凝土，剔除后應(yīng)確保扁梁邊混凝土表面平整，并需用高標(biāo)號水泥砂漿抹平，確保放張工序正常進(jìn)行。
(4)混凝土剔除中，扁梁邊板上部非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)盡量保留，下部非預(yù)應(yīng)力筋需全部保留，預(yù)留長度不應(yīng)小于200mm，供張拉端加固角板和端部封堵后澆外包混凝土小梁與扁梁連接用。
3．3 預(yù)應(yīng)力筋切斷
3．3．1 切斷前準(zhǔn)備
(1)割除無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋外包塑料管后，在被剔出B軸板縫內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋兩端混凝土扁梁邊和板端面及12、13軸板縫內(nèi)的扁梁邊分別安裝工具式開口墊板(見圖3)及開口式雙缸千斤頂。為防止放張時由于預(yù)應(yīng)力筋回縮造成千斤頂難以拆卸，l／A一B軸向筋和9—12、13—16軸向預(yù)應(yīng)力筋所安裝的雙缸千斤頂活塞出缸尺寸分別不小于80mm和180mm。
(2)在預(yù)應(yīng)力筋切斷位置左右各100mm處，用鉛絲纏繞并綁牢，避免斷筋時由于預(yù)應(yīng)力筋回縮造成鋼絞線的各絲松散。
3．3．2 切斷預(yù)應(yīng)力筋
(1)用氣焊烘烤預(yù)應(yīng)
力筋切斷位置，并切斷預(yù)應(yīng)力筋。切筋位置應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力筋重新張拉時外露長度、預(yù)應(yīng)力筋放張后的回縮尺寸及烘烤區(qū)長度，故l／A一月軸向筋和9—12、13一l 6軸向筋的張拉端預(yù)留外露長度分別不小于650mm和800mm。
(2)切筋的技術(shù)要求 ①預(yù)應(yīng)力筋的切斷A匝序與混凝土 剔除順序相同；②切斷前，應(yīng)先檢查該筋原張拉端、錨固端混凝土是否出現(xiàn)開裂和其它質(zhì)量問題，并注意端部封擋；③烘 烤、切斷預(yù)應(yīng)力筋時，嚴(yán)禁在該筋對面及原張拉端、固定端站人；④烘烤過程中，應(yīng)注意防火，并注意避免預(yù)應(yīng)力筋淬火造成強(qiáng)度降低。
3．4 放張
預(yù)應(yīng)力筋切斷后，回油并拆除雙缸千斤頂及其工具式開口墊板。
3．5 張拉端端面加固處理
3．5．1 B軸張拉端端面處理
l 2—13軸間預(yù)應(yīng)力筋與Bi軸無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力扁梁箍筋平行，并在其架立筋上面設(shè)置通過，預(yù)應(yīng)力筋在B軸扁梁邊張拉端的端面混凝土的保護(hù)層僅有30mm，同時由于澆筑混凝土?xí)r振搗時間過長，造成鋼筋保護(hù)層為素水泥砂漿，重新張拉時張拉端端部強(qiáng)度不能滿足張拉要求，僅用很小的張拉力預(yù)應(yīng)力筋就被拉翻，所以預(yù)應(yīng)力筋重新張拉前必須進(jìn)行張拉端面加固。加固選用角形鋼板(見圖4)，操作方法如下：①用結(jié)構(gòu)膠粘牢角形加固鋼板，并用5條Ø18mm膨脹螺栓固定；②角形加固鋼板與被剔除預(yù)應(yīng)力混凝土板底預(yù)留非預(yù)應(yīng)力筋焊牢。
3．5．2 12、13軸張拉端面處理
1／A一B軸間預(yù)應(yīng)力筋與12、13軸扁梁箍筋平行，并在其架立筋下面設(shè)置通過，預(yù)應(yīng)力筋在12、l 3軸張拉端面混凝土保護(hù)層厚度大于50mm，重新張拉時張拉端端部強(qiáng)度能滿足張拉要求，因此扁梁邊張拉端喪面混凝土用高標(biāo)號環(huán)氧砂漿恢復(fù)平整，預(yù)應(yīng)力筋切斷、放張后，將承壓板用結(jié)構(gòu)膠粘牢并重新張拉，承壓板如圖5所示。
3．6 重新張拉
(1)安裝錨具、穿心式千斤頂。并進(jìn)行張拉。
(2)張拉技術(shù)要求如下：①張拉順序同剔除方案相同：②預(yù)應(yīng)力筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度人，fptk＝1860N／mm 2，單束預(yù)應(yīng)力筋張批控制應(yīng)力口σcon＝1302N／mm2，錨具為單孔楔型錨；③張拉機(jī)具在使用前，必須進(jìn)行標(biāo)定；④施工時，超張拉3％；⑤預(yù)應(yīng)力筋全部張拉完畢后，方可拆除梁、板底面支撐。
3，7 澆筑外包混凝土梁
(1)預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢后。錨具外預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)留長度為200mm，并用水管將其拆散，錨具外預(yù)應(yīng)力筋直線長度不允許小于30mm。
(2)預(yù)應(yīng)力筋張拉端外包混凝土梁尺寸為214mm×214mm。鋼筋為4ø12。箍筋為ø6@200mm,箍筋與扁梁邊原保留板鋼筋連接，混凝土為C30，其作法如圖6所示。
4開洞工程小結(jié)
(1)預(yù)應(yīng)力筋施加預(yù)應(yīng)力時，其張拉端部承受的應(yīng)力大小與錨具的分布、承壓板在端部的位置及面積大小等因素有關(guān)，故預(yù)應(yīng)力筋重新張拉前，應(yīng)根據(jù)張拉端部的實際情況進(jìn)行研究分析，并提出切合實際的加固方案。
(2)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板開洞，最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在洞口角板底部，并沿45°方向向角板延伸，由于開洞對板的應(yīng)力影響(即洞口角部在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中)，因此應(yīng)在洞口周圍配置加強(qiáng)鋼筋，在洞口角部需配置斜向筋。該工程洞口尺寸較大，但由于原平板四周設(shè)置的預(yù)應(yīng)力扁梁和非預(yù)應(yīng)力邊梁的配筋量較大，因此在施工過程中，洞口四周和4個角部未作任何處理，而對垂直B軸的預(yù)應(yīng)力筋張拉端端部預(yù)先進(jìn)行了加固處理，避免張拉端面縱向開裂，確保重新張拉，取得了較好的效果。
(3)建議設(shè)計單位在設(shè)計無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板結(jié)構(gòu)(無論是連續(xù)板，還是單跨板)的預(yù)應(yīng)力筋曲線高度時，對通過支座處的預(yù)應(yīng)力筋，應(yīng)堅持必須在梁或暗梁的架立筋下面設(shè)置的原則，滿足變動建筑功能要求，簡化改造工程施工工藝，提高結(jié)構(gòu)工程的安全度。
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