摘要：在现代建筑工程施工中，预应力混凝土的使用已成为一项新技术，并得到了广泛的应用。本文结合工程实例，对某体育馆项目中预应力混凝土柱的施工技术应用进行了论述，阐述了工程施工中的主要技术难点，原材料准备以及施工方案，并对工程的应用效果及经济效益进行了分析。
关键词：预应力混凝土柱；施工；应用效果
引言
随着城市建设的快速发展，越来越多的高层建筑涌现出来，这对于建筑工程的必需材料混凝土的数量和质量也有了更高的要求。预应力混凝土技术是现代建筑工程施工中的新技术，其具有截面小、自重轻、质量好、材料省等优点，该技术在建筑施工过程中的运用能够提高建筑结构稳定性和质量，保证建筑使用年限，降低成本，因此深受广大建筑单位的青睐，被广泛使用在建筑工程中。基于此，本文就预应力混凝土柱的施工技术进行探讨。
1.工程概况
某体育馆项目，总建筑面积36055m2，地下1层，地上4层。屋顶主梁跨度大，为后张法预应力钢筋土构件，为解决柱偏心受压问题，改善建构的使用功能，本工程CUBA场馆从2层至标高16.650m处的KZ3混凝土柱采用预应力结构，训练场馆从标高12.000m至标高22.100m处的KZ29和KZ29a混凝土柱采用预应力结构。
2.主要技术难点分析
预应力工艺在钢筋混凝土中普遍利用，但很少在混凝土柱中利用。预应力技术原理就是由于混凝土抗拉强度低，采用预应力筋穿入套管，在受拉部位预先给予拉应力，使混凝土构件达到内力平衡。特别是本工程CUBA场馆梁跨度大，拉应力特别大，必须采用措施来抵消拉应力，达到内力平衡，防止柱根部受拉区混凝土产生裂缝。
预应力柱施工难点：CUBA场馆预应力柱高达10m，钢筋没法一次性绑扎到位，而预应力筋需一次到位，钢筋混凝土施工分2次绑扎和浇筑。预应力筋一次性张拉和灌浆。模板支设、钢筋绑扎、预应力穿筋、灌浆均与普通钢筋混凝土施工不一样。
3.原材料准备
3.1钢绞线
根据设计图纸要求采购预应力钢筋：有粘低松弛预应力钢绞线，抗拉强度标准值均为1860Mpa，单根钢绞线公称直径15.2mm，进场钢筋要有产品合格证、出厂检验报告，进场后及时复验，预应力筋60t一检，复检合格后方可使用。
3.2锚具
按照设计图纸要求，采用Ⅰ类锚具，张拉端为夹片群锚（如图1所示），固定端为挤压锚（如图2所示）。锚具进场要有产品合格证、出厂检验报告，锚具为2000套一组，复验合格后方可使用。
图1张拉端夹片群锚
3.3波纹管
本工程按图纸要求采用镀锌金属圆形波纹管，搬运时轻拿轻放，不得抛甩或地上拖拉，吊装时不得使用一根绳索在当中拦腰捆扎起吊，不得长时间暴露在空气中，应采用彩布覆盖保存，本工程中1-5Bφs15.2的波纹管直径采用φ50镀锌金属波纹管，1-7Bφs15.2的波纹管直径采取φ70镀锌金属波纹管。
3.4张拉设备
张拉装备采取液压千斤顶，型号分别为YDC-260；高压油泵及仪表型号分别为：ZB2×2-49，100Mpa；88510—1，60Mpa。
4.主要施工方案
下料及柱底锚固端固定→检查构件→穿预应力筋→柱筋绑扎→穿预应力保护套管（分2次）→支模及验收→浇筑混凝土及养护→张拉→张拉端锚固及封端→孔道灌浆→检查验收
4.1预留管道埋设
在绑扎构件的普通钢筋时，可同时进行预应力筋管道的铺设，本工程波纹管位置与预应力筋冲突处，以保证波纹管的位置为主，波纹管接头处是防漏浆和防滑脱的关键，因此应加密支撑稳定波纹管、胶带密封等措施进行加强，以确保后续施工的顺利进行。按照图纸要求进行矢高的调整，并用φ6或φ8的普通钢筋做定位筋进行波纹管的固定。施工中波纹管的接头部分必须用胶带密封好，以防漏浆。
在本工程中预应力柱是分层施工，因此在预埋波纹管时需要跟随主体施工一起分层施工，在层顶预留接续长度，便于后续施工，预留部位要及时做好防护。
预应力筋为竖向布置，因此在布置波纹管时要保证整体的垂直度。
4.2预应力筋穿束
本工程预应力柱为吊柱，柱底为固定端，柱底有混凝土底座支撑，因此必须先穿预应力筋，锚固端锚固在柱底和底座部位，分层施工时剩余预应力筋甩出用架子架起来固定，防止预应力筋摆动使波纹管位置移动、破坏，当开始绑扎柱筋时波纹管从预应力筋张拉端套入后用架子固定好，柱筋绑扎完毕后，用钢筋固定波纹管，保证波纹管位置不移动和垂直度。当层柱顶剩余钢绞线仍用架子架起来固定，直至到屋面层柱顶张拉端做好锚垫板预埋。
4.3端部预埋安装
4.3.1固定端端部预埋安装
固定端采用挤压锚，在保证固定端承压板、挤压套筒不外露的前提下，按设计要求的高度固定好预埋筋并绑扎好螺旋筋。
4.3.2张拉端端部预埋安装
张拉端部有外凸和内凹两种方式。张拉端部预埋位置应符合设计要求，预应力筋应与锚垫板保持垂直。采用外凸式张拉端部时，将锚垫板紧靠构件端部固定；采用内凹式张拉端部时，将锚垫板固定在离端部约90mm处，调整锚垫板周围的钢筋以保证张拉时千斤顶有足够的张拉空间，然后在承压板外安装穴模，按设计要求焊接好网片筋或螺旋筋。采用分段搭接张拉时，张拉端部的预埋安装在锚垫板等预埋件满足设计要求的情况下，预应力筋与锚垫板应保持垂直，保证张拉千斤顶有足够的张拉空间及张拉完后锚具不露出构件表面。
4.4灌浆管埋设安装
有粘结预应力灌浆孔与排气孔（泌水孔）是可通用的。在预应力筋铺设完后进行灌浆管埋设，本工程中在柱顶、柱底和每层柱中分别设置。灌浆管的压板与金属波纹管应连接牢固，采取塑料胶带密封防止漏浆。灌浆管在混凝土构件表面250mm处弯折。为防止灌浆管在浇捣混凝土时脱落，可在灌浆管中插入钢筋，将灌浆管与构件的面筋绑紧，同时避免将灌浆管留在构件模板内。
4.5隐蔽验收和浇筑混凝土预应力施工人员注意事项
预应力混凝土施工时应先进行专项技术交底，保证孔道位置符合规范要求，并派专人在浇筑时及时检查。发现问题时，立即进行修补。看护人员监视振动棒不得直接接触锚垫板及波纹管，防止损坏波纹管和波纹管移位
4.6预应力筋张拉、封端
在柱混凝土试块的强度检测合格，达到设计要求的强度后再进行预应力筋的张拉。
预应力钢筋张拉工序：预应力柱的侧模在张拉前不能拆除，在屋面层搭设好张拉操作台，清理出合适的张拉空间，确保张拉人员安全施工。保证张拉端工作面清洁，安装锚环及夹片，安装千斤顶使之与预应力钢筋在一条直线，张拉采用应力控制伸长值校检的办法，张拉程序为：清理垫片→安装锚环及夹片安装千斤顶→建立初应力（10%张拉力）→记录初始油压表及钢尺读数→张拉至终应力→记录终点油压表及钢尺读数→校核伸长值→千斤顶回程。
张拉完毕后，必须对锚固区域保护，以防锈蚀，影响预应力效果。锚固后预应力筋的外露长度应大于30mm。锚具表面用环氧树脂涂匀以防止腐蚀。
4.7孔道灌浆
本工程采用普通压力灌浆工艺，为使灌浆达到要求密实度，采用从孔道底部自下而上灌浆。预应力筋张拉后，利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去，其作用一是保护预应力筋，以免锈蚀；二是使预应力筋与混凝土有效的粘结。
灌浆工序应连续匀速进行，保持排气通顺，在孔道两端冒浆后封闭排气孔，再继续加压至0.5Mpa～0.6Mpa，持续稳压2min，再封闭灌浆孔。灌浆完成后2h～24h内，还要对泌水孔进行多次重力补浆，保证泌水孔浆体饱满。
如遇灌浆不畅通，更换灌浆孔，必须将孔内砂浆排尽，防止孔道内存在空气产生压力影响灌浆效果。灌浆试块采用7.07m3的试模制作，其标养28d的抗压强度不应低于42.5MPa。
4.8端部变形监测
端部变形监测由有专业资质的检测公司进行实时监测，并对结果进行记录、评定。变形监测精确到0.1mm。
5.工程应用效果及经济效益
5.1工程应用效果
体育馆工程预应力柱在经过预应力张拉完成后，柱根部裂缝现象已经杜绝。采用预应力混凝土柱充分发挥了预应力钢筋的抗拉特性和混凝土的抗压特性，提高了钢筋混凝土柱的抗压、抗拉和耐久性。
5.2经济效益分析
在满足设计要求下，预应力钢筋混凝土柱截面比普通钢筋混凝土截面小很多，同时预应力技术简便实用，能有效的节约材料费和人工费。这一好处的重要性不只是节省当前的经济投入，也有利于节约能源和自然资源，对环境保护具有长期效益。
6.结语
总之，预应力混凝土技术在现代建筑工程施工中具有很大的优势，在建筑施工中合理科学的运用预应力混凝土技术，能够保障建筑工程的顺利实施，提高建筑施工的质量，实现良好的施工效果，从而促进建筑行业稳步发展。在本工程中，通过采用偏心受压预应力混凝土柱的施工技术，既节约能耗，又能有效地控制柱截面，解决钢筋混凝土柱偏心受压的根部裂缝问题，可见该技术值得广泛推广应用。
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论文作者:陈志强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
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