预应力张拉方案.docx
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预应力张拉方案
长春西站预应力张拉施工方案
一、工程概况
长春西站站房及站台雨棚工程,总建筑面积112075㎡,其中站房61457㎡,站台雨棚42772㎡,商业夹层7846㎡。
站房建筑总高度为42.9米,主要是地下一层,地上两层,局部有商业夹层,采用线上式站房形式,竖向分出站层、站台层和高架候车层三个层次,横向分为一个基本站台和四个中间站台。
站房结构型式为型钢混凝土框架结构,屋盖采用钢网架结构体系,站台雨棚采用钢柱、钢桁架体系。
工程建筑平面主要分为A、B、C、D区和东、西雨棚,如下图示。
其中,A区9.75m标高楼板厚度为130mm,东西向11~16轴尺寸108m,轴线间距为24m、18m,南北向K~R尺寸为123.5m,轴线间距为25.5m、21.75m、21.5m、11.5m。
主梁截面尺寸为1000×2000mm,次梁截面尺寸为400×1200mm、400×1000mm,板内有无粘结预应力筋,主要作用是控制顶板收缩裂缝,梁内布设有粘结预应力筋,一般为四至六束预应力筋,每束预应力为8至12根钢绞线组成,次梁一般为二束预应力筋,每束钢绞线为7根,共计两端张拉预应力孔道322孔,一端张拉预应力孔道262孔,预应力沿南北向和东西向均是三段布置,长度在35m~62m之间。
预应力布置平面图和工程A区主要剖面图、工程实景照片详见下图示
东西向剖面图(图示10m标高层即为本方案主要讨论施工位置)
南北向剖面图(图示10m标高层即为本方案讨论主要施工位置)
A区侧立面实景照片
二、施工背景
根据哈大公司要求,2011年3月15日须移交站场范围(A区和东西雨棚的站场)的工作面,由其进行站台墙、路基、轨道的施工,为下一步6月30日联调联试作准备。
这就要求A区9.75m层结构下的支撑架必须在2011年3月15日之前全部拆除。
目前雨棚范围内的工作面基本具备条件,但站房高架A区9.75m层范围下的工作面存在很大困难,目前结构混凝土施工完成,预应力筋未张拉,导致站场范围需要的工作面内还布置着支撑架无法拆除,直接制约了哈大公司要求315节点工期的实现。
因此,要实现哈大公司要求的节点工期,首先必须解决预应力在冬季的施工问题。
三、气候条件
根据长春市往年气候特点,长春市2月气温可达到零下15℃以上,但考虑梁内积冰化冻,具备灌浆的条件大概应在5月初才能具备这样的环境条件。
9.75米标高梁张拉时间预计为20天,若此时再进行预应力张拉及灌浆施工,远不能满足哈大公司的节点工期要求。
下图为2009——2010年冬季气温变化图
因此,为满足哈大公司提出的节点工期要求,确保东北地区第一条高速铁路——哈大客运专线满足2011年9月30日运行通车,长春西站A区9.75m预应力开始张拉及支撑架拆除时间必须在2月开始至3月15日仅40天左右时间(同时进一步与哈大公司加强有关工作面移交问题的协调),此时天气依旧寒冷,实现哈大公司节点工期困难重重。
四、施工方案
根据以上情况,提出如下两个方案:
方案一:
目前混凝土9.75m标高楼板、梁混凝土均已经浇注完毕,强度已经达到100%,但由于9.75m层梁的有粘结预应力未张拉灌浆,没有达到设计工况,因此造成下部支撑无法拆除。
长春地区现阶段已进入严冬,日平均气温已至零下15℃以下,根据规范要求结合成熟的施工经验,灌浆须在环境温度5℃以上完成。
为满足5℃的环境条件,提出人工封闭升温的方案进行冬季时作业,即将作业层结构周围用保温棉被等材料封闭起来,在内部进行热源升温,但目前沈阳局消防安全事故频发,已经明令禁止使用明火进行冬季升温作业,本工程也在2010年冬季时局部实施此方案,效果不能达到可进行预应力施工的状态,况且9.75m板下空间最高处为16m,最低处也达到10m,面积达到13000多㎡,效果更加不能保证。
而且从本公司东北地区另一站房工程哈尔滨西站的冬季施工措施实施情况看(对作业面用保温棉被进行全封闭,内部采用布置市政暖气作为热源进行集中供暖的方案),不仅花费大,安全隐患大,但仅可满足东北地区在严冬时的结构施工(白天最高温度为-1℃),还远不能满足预应力施工的需要。
而且按照升温、张拉、灌浆的工序进行操作,在2月春节后至3月15日约40天时间内,考虑天气、人员等因素,不可能完成该部位预应力张拉及拆除的工作,因此此方案不具有现场可行性。
方案二:
根据现有情况,提出这样一个设想:
对预应力筋进行两级张拉方案。
根据本工程施工部署,首先在2月时对预应力进行第一次张拉,张拉控制应力值(φ15.24mm,1860钢绞线极限强度标准值的75%)为满足承担结构自重(设计应力的80%),然后进行底部支撑拆除,为哈大公司移交工作面,但此时预应力灌浆还无法进行。
根据往年长春地区气候特点,至5月初基本可达到预应力灌浆条件,此时对预应力进行二次补张拉至设计应力值,然后进行孔道灌浆,完成预应力施工,达到设计工况。
预应力两次张拉具体实施方案为:
4.1、预应力锚具要求
因为本工程预应力中采用高强低松弛钢绞线,对锚具的要求高。
按照规范要求:
锚具效率系数A0.95,试件破断时的总应变u2.0%。
其质量应符合国家现行标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》(GB/T14370-2007)的规定。
锚具按有关规定进场验收,每2000或1000套锚具(无粘结单孔锚具为2000套,有粘结多孔锚具为1000套)作为一批进行检查和验收(根据《混凝土工程施工质量验收规范》),检验项目包括:
(1)外观检查,锚具的包装应合乎规定,锚板及夹片表面无裂纹,外观尺寸符合产品标准;
(2)夹片及锚环的硬度检验;
(3)锚具静载锚固性能试验,钢绞线-锚具组装件的锚固效率系数要求大于或等于0.95,延伸率大于或等于2%。
4.2、张拉顺序及张拉方法
预应力张拉施工前首先计算出预应力的张拉伸长值,然后根据预应力张拉设备的标定曲线。
计算出本工程预应力的张拉力对应的油压表读数。
应变控制由预应力伸长值核对先记录原始缸长;张拉至10%设计张拉力,记录初始缸长;张拉至最终张拉力,持荷3分钟,记录缸长。
然后通过回归计算得出预应力筋的伸长值。
由于本工程无需考虑前批张拉的预应力筋的影响,混凝土梁预应力筋张拉可根据平面图及混凝土强度情况依次顺序进行,逐层逐根进行张拉。
单端筋,一端张拉。
双端筋,先张拉一端,再补拉另一端。
每束预应力筋张拉完后,应立即测量校对伸长值。
如发现异常,应暂停张拉,待查明原因,并采取措施后,再继续张拉。
4.3、张拉流程
第一次张拉:
a.记录原始缸长。
b.张拉至10%设计张拉力,持荷2分钟,记录初始缸长。
c.张拉至80%设计张拉力,持荷2分钟,记录缸长。
第二次张拉:
d.张拉至80%设计张拉力,持荷2分钟,记录初始缸长。
e.张拉至最终张拉力,持荷3分钟,记录缸长。
此方案与设计院沟通,主要问题集中在钢绞线在应力状态下的应力腐蚀问题,提出第一次张拉部分预应力值,也是为平衡预应力筋在设计应力状态的加速应力腐蚀效果。
另本工程共计预应力约900t,目前完成张拉、灌浆的工程量约150t,剩余工程量大;工程共计使用周转料2万余t,材料量大拆除周期长,也是制约本工程满足哈大公司节点工期的一个难点。
为及时拆除顶板支撑架,清理出装修工作面,B、C、D区结构预应力结构也照此方案执行,与A区预应力同时进行施工,以确保哈大线2011年9月30日运行通车的目标。
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