沈阳市大东区榆林城中村回迁安置工程项目地下室顶板 ——有粘结预应力扁梁板结构设计与施工
2025-12-31
沈阳市大东区榆林城中村回迁安置工程项目地下室顶板
——有粘结预应力扁梁板结构设计与施工
一、工程概况
本工程坐落于辽宁省沈阳市大东区榆林城中村。项目占地总面积约6.4万，建筑面积约19万，其中(地上约14万、地下约5万)，主要建设内容为住宅、商业及附配套设施。该项目由中铁九局集团有限公司承建，江苏开来预应力工程有限公司负责地下室顶板的预应力设计及施工。
图1.1 沈阳市大东区榆林城中村回迁安置工程项目
该项目地下车库的顶板采用我公司专利“有粘结预应力混凝土扁梁大板”技术。该技术明显减小了梁板截面高度及材料用量，降低了地下室层高，减小了地下室基坑深度、降低了水浮力，从而节约了大量的钢筋和混凝土、降低基坑支护及土方开挖等费用，另外还减少了底板抗浮措施费用，同时该技术的采用还基本上杜绝顶板混凝土裂缝的发生。
二、预应力设计
2.1 基本设计概况
地下室顶板柱网尺寸以7.8m（7.75m、6m、5.1m）×4.5m（6.7m、4.8m）为主。地下室顶板恒荷载为36kN/m2、26kN/m2等，活荷载为5kN/m2等，消防车荷载为10kN/m2、15kN/m2、20kN/m2等，自重另计。
图2.1 顶板平面模型
本地库顶板采用有粘结预应力扁梁板结构技术。材料选择：1x7股有粘结钢绞线（基本参数为As=140mm²；fptk=1860MPa），普通钢筋为三级钢（fy=360Mpa），混凝土强度C40。
2.2 确定截面尺寸
本项目地下室顶板预应力梁截面尺寸为：主梁以800mm×500mm、800mm×550mm、800mm×600mm、1000mm×550mm、1000mm×600mm、600mm×500mm为主，预应力板厚为250mm、300mm。其余所有梁板柱尺寸及柱网尺寸均以建筑结构图为准。后开始建立有限元模型，如下图所示。
图2.2.1 顶板有限元结构三维模型
待估算完预应力筋数量后，则可运用公司前处理软件技术，将预应力筋导入结构有限元模型中，并进行运算。详见下图2.2.2及图2.2.3所示。
图2.2.2 预应力筋导入车库结构有限元模型
图2.2.3 运算后的车库结构变形图
根据运算后的内力结果，再运用公司的后处理软件技术，进行普通钢筋配筋，再对正常使用极限状态进行验算，最终完成结构施工图的绘制。
图2.2.4 预应力结构设计图（其一）
三、施工方面
该项目均采用高强度低松弛钢绞线Ф15.2作为预应力筋，其抗拉强度标准值为fptk=1860MPa。预应力筋孔道采用预埋镀锌金属波纹管成孔。混凝土强度达100%设计强度要求后可进行预应力筋张拉，张拉控制应力根据工程结构说明确定。设计锚具为内陷式，张拉端采用夹片式锚具，固定端采用挤压锚。锚具性能应具有厂家提供的质保书。固定端锚垫板和锚垫板后螺旋筋按配套选用。锚具的静载锚固性能应同时满足要求。预应力筋张拉后及时灌浆、切割张拉端钢绞线并用C40混凝土封裹锚具。所有预应力梁板下支撑必须待预应力筋张拉结束后方可拆除。
值得一提的是，该项目在实际施工中，成功应用了公司多个专利。如：预应力所用套管为镀锌金属扁波纹管，是按照“一种有粘结预应力砼板用制孔器”(ZL201320543929.X)采用；在后浇带处的搭接方式则采用了“一种地下室扁梁板结构顶板中预应力筋搭接结构”(ZL201520587687.3)；而在控制温度裂缝时，则采用了“一种地下车库的裂缝控制的临时结构”(ZL202022255523.4)的养护措施等。通过应用各种公司专利，为施工质量提供了强有力的保证。针对本项目有粘结预应力施工，其具体工序及操作要求如下：
3.1 有粘结预应力施工流程
有粘结预应力施工流程可分为四个工序，即铺束工序、张拉工序、灌浆工序、封锚工序。
（1）铺束工序：包含锚垫板安装、支架安装、波纹管敷设、预应力筋穿束、孔道整体固定。
（2）张拉工序：包含张拉端清理、锚具安装、张拉辅助工具安装、千斤顶安装、工具锚安装、张拉作业。
（3）灌浆工序：包含多余钢绞线切割、泌水管检查及封闭、灌浆阀门安装、灌浆管道布设、灌浆料制备、真空作业、灌浆设备操作、出浆观测、孔道封闭。
（4）封锚工序：包含无压浆孔道检查、基层凿毛、封堵防锈层施工、封锚混凝土浇筑、表面防水处理、混凝土养护。
3.2 预应力铺束
预应力铺束是有粘结预应力施工铺束工序的核心环节。
首先精准安装定位支架，随后按设计曲线敷设波纹管，同步做好接头密封与固定。接着采用人工或机械辅助方式，将预应力筋平稳穿入波纹管内，穿束过程中需注意避免预应力筋刮伤管壁。穿束完成后，需全面复核孔道位置与预应力筋走向，确保其与设计曲线一致。最后通过专用定位筋将孔道整体固定，防止后续施工中出现位移或变形。
铺束过程示意图如下：
图3.2 地下室顶板预应力铺束
3.3 预应力张拉工艺
（1）预应力张拉设备在使用前，应送权威检验机构采用顶压试验的方式，对千斤顶和油表进行配套标定，并且在张拉前要试运行，保证设备处于完好状态。
（2）理顺张拉端预应力筋次序，依次安装工作锚、顶压器、千斤顶、工具锚。
（3）由于开始张拉时，预应力筋在孔道内自由放置，而且张拉端各个零件之间有一定的空隙，需要用一定的张拉力，才能使之收紧。因此，应当首先张拉至初应力（张拉控制应力的百分之二十），测量预应力筋的伸长值，然后张拉至两倍初应力，再次测量伸长值，最后张拉至控制应力，第三次量测伸长值，计算实测伸长值△L1。核算伸长值符合要求后，卸载锚固回程并卸下千斤顶，张拉完毕。
图3.3 千斤顶张拉图
（4）若预应力筋伸长值大于千斤顶行程，可采用分级张拉：先张拉至千斤顶行程上限后锚固，待千斤顶回程复位，再进行下一级张拉，循环操作直至达到设计张拉控制值。
（5）张拉作业执行“张拉力为主、伸长值校核”的双控原则：实测伸长值与理论计算伸长值的偏差需控制在±6%范围内；若偏差超限，应立即停止张拉，排查原因并并处理后再恢复作业。
（6）张拉前需搭设专用操作平台，并在各区段张拉前报送张拉通知单及张拉任务单（明确张拉顺序、伸长值控制等参数）。张拉过程中填写张拉记录单，作业完成后填写张拉完成通知单。
3.4 预应力孔道灌浆
3.4.1 灌浆工序
预应力灌浆工序主要分为四步：（1）灌浆前波纹管孔道冲洗，排净孔道内杂质以保证灌浆通畅；（2）一次压浆；（3）一次压浆3h后二次压浆，排出一次压入的水泥浆所析出的清水；（4）24h后人工补浆，人工补浆保证孔道最终饱满密实。
3.4.2 灌浆材料要求
（1）灌浆水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆体28天标准强度不低于30MPa。
（2）水泥浆的水灰比为0.4~0.45，搅拌后三小时的泌水率控制在2％以内，水泥浆流动度以16~20s为宜。添加适量膨胀剂，但不得掺入含氯化物等对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。
（3）水泥浆自调制完成至灌入孔道的延续时间不宜超过30min。
3.5 张拉端封堵
待灌浆作业完成后，采用与结构同强度等级的混凝土进行封堵。为保证结构耐久性，外露钢绞线的保护层厚度不应小于30mm，后浇封堵混凝土需振捣密实，确保与原结构结合可靠。
四、工程质量总目标及质量保证体系
4.1 质量总目标
本工程验收合格率为：100％
4.2 质量保证措施
（1）预应力专业施工由具备资质的专业队伍承担，施工技术负责人及作业人员均经专项技术培训，持有对应岗位的上岗证书；
（2）施工操作严格执行设计图纸、现行规范及施工组织设计的相关要求；
（3）各类进场材料按规范要求完成验收，同时做好材料的存放、防护管理；
（4）隐蔽工程按规范及设计标准组织验收，每道工序均由专人把关，质量保证体系如下：
图4.2 预应力施工工序及岗位分工流程图
