无粘结预应力楼板施工方案

目录

一、引言

二、工程概况

三、预应力空心板设计说明

四、工程所用材料及机具

五、主要材料质量要求及检验

六、预应力空心板施工工艺

七、施工技术措施

一、引言

无粘结预应力是近几年发展的新技术，应用在高层和较大跨度施工中，这种借用锚具传递预先施加的应力，无需预留孔道，使之产生预应力效果。这样做的优点：一是可以降低楼层高度；二是空间大，可以提高使用功能；三是提高了结构的整体刚度；四是减少材料用量。这种技术已经成功应用于2008年奥运会国家体育场、射击馆和柔道跆拳道比赛馆。该技术具有较大的发展空间及广阔的发展前景。根据该工程无粘结预应力板的施工实例编制该方案。具体介绍无粘结预应力技术在施工中的应用。

二、工程概况

2.1 102#楼餐厅结构类型为框架结构，建筑高度为4.5m，建筑面积为421.2㎡，长2

3.4m，宽18m，框架柱截面尺寸为500*500mm，板厚为450mm，见图1。

餐厅平面图

2.1.1 其中顶板采用了预应力空心板结构技术。预应力空心板采用清华大学"由轻质材料组合单元填充的预应力混凝土现浇空心板"(ZL03146341.X)结构技术；空心板填充所用LPM轻质管是"一种带硬

质加强层的轻质发泡材料填充件"(ZL200420077923.9)；轻质管之间的连接采用"一种固定填充管的格栅及其空心楼盖"(ZL200520112551.3)。这种空心板的突出特点是空心率高，同时又方便施工，混凝土可以一次浇筑。

2.2 本工程因为跨度较大，为增强结构的抗震性能及增强耐久性，设计时采用了无粘结预应力结构形式。全部预应力钢筋采用1860Mpa、直径15.2mm的低松弛钢绞线，设计张拉控制应力为1302Mpa。预应力筋为一端锚固、一端张拉。预应力筋张拉端设在柱后或者梁侧，无论何种形式，竣工时所有预应力筋的张拉端锚具均应埋在混凝土内，不外露。

2.3 轻质管由轻质多孔材料生产而成，本工程中为了最大限度减轻结构自重，采用带加强及隔离层的聚苯乙烯泡沫塑料填充。聚苯泡沫塑

料自熄阻燃，密度为16kg/m3。

三、预应力空心板设计说明

3.1 本工程设计与施工时应遵守"混凝土结构设计规范"(GB50010-2002)、"混凝土结构工程施工质量验收规范"(GB50204-2002)和"现浇混凝土空心楼盖结构技术规程"(CECS175-2004)的相关规定。

3.2 本工程预应力空心板采用清华大学"由轻质材料组合单元填充的预应力混凝土现浇空心板"(ZL0 3146341.X)结构技术；空心板填充所用LPM轻质管是"一种带硬质加强层的轻质发泡材料填充件"(ZL 200420077923.9)；轻质管之间的连接采用"一种固定填充管的格栅及其空心楼盖"(ZL200520112551.

3)，生产厂家必须获得合法授权后才能实施以上技术。

3.3 LPM轻质管主体材料为模具压制成型的自熄阻燃型聚苯泡沫,其表面密度不得低于16kg/立方米。轻质管每米重量必须小于4kg，或者每平方米内轻质管总重量小于10kg。LPM轻质管上表面应有加强层，其强度能满足施工中操作及抗浮的要求。轻质管必须满足抗压荷载的要求，即在轻质管顶部10 cmx10cm的加载板上施加1000N的荷载，静置10min后卸载，轻质管的任何一部分（包括加强层与隔离层）不得有裂纹或破损现象，沿受力方向压缩变形率≤8%且最大变形≤10mm。

3.4 受力钢筋不得紧贴轻质管，应采取有效的隔离措施，空心板区的上铁在轻质管处不必向下弯起。

3.5 预应力筋为低松弛预应力钢绞线,直径15.2, fptk=1860MPa。采用锚固体系张拉端为夹片锚,固定端为挤压锚。预应力张拉控制应力为0.70fptk。

3.6 预应力空心板混凝土强度等级为C40，待混凝土达到90%强度方可进行预应力张拉。

3.7 图中3U15@1100表示每3束无粘结预应力筋一组，间距1100mm。见图2。

3.8 预应力与轻质管应由具有二级以上资质的专业队伍施工，由专业施工队或轻质管供应厂家根据施工图所限定的技术参数进行施工图深化设计，其内容包括预应力筋张拉端头细部设计、预应力筋曲线放样、轻质管平面布管图（双向板的布管方式应满足结构的双向受力要求），进行抗剪、空心

板变形及张拉反拱值的验算，并由此确定空心板跨中施工起拱数值。深化设计的相关图纸必须由具有资格的设计人员及设计单位确认，并且加盖国家一级注册结构工程师的图章及该设计人员隶属单位的出图章。

3.9 其它未尽事项应依据图纸和有关规范,在施工组织设计中完善;经设计认可后方能进行施工。

图2：

四、主要材料及机具

工程材料选用无粘结预应力钢绞线、单孔夹片锚具及LPM轻质管，张拉机具采用YDCQ240前卡液压式千斤顶及与其配套的小型电动油泵。

4.1 无粘结预应力钢绞线

无粘结预应力钢绞线是用防腐润滑油脂涂敷在钢绞线表面上，并外包塑料护套制成，见图1;

1、钢绞线；

2、油脂；

3、塑料护套

无粘结钢绞线

12

3

4.1.1 钢绞线规格采用1*7结构，直径1

5.2mm 。

4.1.2防腐润滑油脂应具有良好的化学稳定性，对周围材料无侵蚀作用；不透水；不吸湿；抗腐蚀性能强；润滑性好；摩擦阻力小；在规定温度范围内高温不流淌，低温不变脆，并有一定韧性。 4.1.3护套材料采用高密度聚乙烯树脂，护套颜色宜采用黑色，也可采用其他颜色，但此时添加的色母材料不能损伤护套的性能。 4.2单孔夹片锚具

单孔夹片锚具是由锚环与夹片组成，本工程采用锚具型号为QM15-1,夹片采用三片直形缝夹片，见图1。单孔锚具夹片尺寸见表1。

a 组装图

1、钢绞线；

2、锚环；

3、夹片

三片式夹片（直开缝式）

单孔夹片锚具尺寸 表1

4.3 LPM 轻质管

4.3.1轻质管采用专利产品，是一种带加强及隔离层的聚苯乙烯泡沫塑料填充体。其生产工艺可靠，产品质量轻、不吸收混凝土中的水份、保温性能很好；经过多个工程的实践检验，使用性能良好。其截面及尺寸见图1，轻质管剖面图见图2、侧面图见图3（工程实拍图片）。

轻质管截面图 图1

轻质管剖面图图2

轻质管侧面图图3

4.3.2 LPM轻质管主体材料为模具压制成型的自熄阻燃型聚苯泡沫,其表面密度大于等于16kg/立方米。LPM轻质管每米重量必须小于4kg，或者每平方米内轻质管总重量小于10kg。轻质管上表面应有加强层，其强度能满足施工中操作及抗浮的要求。

4.4 张拉设备

无粘结预应力筋张拉采用YDCQ240前卡液压式千斤顶。

4.4.1 YDCQ 型前卡式千斤顶由外缸、活塞、千斤套、工具锚、回程弹簧、承压头等组成，见图1。

YDC240Q前卡式千斤顶构造

2

a

a

3

4

5

7

91012

6

811

1 压板;

2 堵头;

3 外缸;

4 穿心套;

5 活塞;

6 连接器;

7 导向管;

8 夹片;9锚环;10 支撑套;11 垫圈;12 支撑套螺母;a 油嘴

4.4.2 YDCQ240前卡液压式千斤顶的技术性能为：张拉力240KN 、额定压力50MPA 、张拉行程200mm 、穿心孔径18mm 、外形尺寸Φ108*580mm 、重量18.2Kg 、使用于单根钢绞线张拉及多孔锚具单根张拉。 4.5电动油泵

4.5.1预应力用电动油泵是用电动机带动与阀式配流的一种轴向柱塞泵。油泵的额定压力等于或大于千斤顶的额定压力。

2.5.2该油泵由泵体、组合控制阀、油箱及电器开关等组成，见图1及工程实拍图片。泵体系系自吸式轴向柱塞泵。组合控制阀由单向阀、节流阀、截止阀、换向阀、安全阀、油嘴和压力表组成。换向阀手柄居中，各路通0；手柄顺时针旋紧，上油路进油，下油路回油；反时针旋松，则下油路进油，上油路回油。

1

234

5

小型电动油泵

1 泵体；

2 压力表；

3 组合控制箱；

4 油嘴；

5 油箱

五、材料质量要求及检验

5.1 无粘结预应力钢绞线的质量要求。

5.1.1产品外观:油脂应饱满，护套应光滑、无裂纹，无明显褶皱。

5.1.2油脂用量：Φ15.2钢绞线不小于50g/m。

5.1.3护套厚度：在正常环境下不小于0.8mm,腐蚀环境下不小于1.2mm。

5.2 无粘结预应力钢绞线的检验

5.2.1 油脂用量与护套厚度测量方法：取1m长无粘结钢绞线，用精度不小于1.0g的天平秤量重量（W1），然后除净护套及钢绞线上的油脂，并称量其重量（W2）每米钢绞线的油脂重量W3=W1-W2；护套厚度用游标卡尺在其每端口截面不同方向上各进行4次测量，取平均值。无粘结预应力筋油脂用量与护套厚度，应按60T为一批，抽取3个试件进行检验。

5.2.2 钢绞线的外观质量应逐盘检查。无粘结钢绞线表面应均匀、光滑、无裂纹、无明显褶皱。5.2.3无粘结钢绞线护套轻微破损者应外包防水塑料胶带修补，严重破损者不得使用。

5.2.4无粘结钢绞线力学性能试验

5.2.5钢绞线的力学性能，应抽样检验。每验收批应由同一牌号、同一规格、同一生产工艺制度的钢绞线组成重量不大于60T.从同一批中任意选取3盘钢绞线，每盘在任意位置截取1根试件进行拉伸试验。

5.3 单孔夹片锚具

5.3.1锚具的材料与加工要求：锚环采用45号钢，调质热处理硬度HRC32~35.夹片采用合金钢20CrMnTi,齿形宜为斜向细齿，齿距为1mm，齿高不大于0.5mm，齿形角较大；夹片应采取心软齿硬做法，表面热处理后的硬度应为HRC60~62，夹片的质量必须严格控制，以保证钢绞线的锚固可靠。

5.4 LPM轻质管的质量要求

5.4.1进场的LPM轻质管要经过进场复试合格后才可使用。经复试LPM轻质管的物理力学性能为线密度≤4.0Kg/m,体积缩水率≤2.0%，抗震动冲击≥2min,抗压荷载≥100kg/m。所有指标满足规范要求。

5.4.2LPM轻质管主体材料的表面密度不得低于16kg/立方米。轻质管每米重量必须小于4kg，或者每平方米内轻质管总重量小于10kg。LPM轻质管上表面应有加强层，其强度能满足施工中操作及抗浮的要求。轻质管必须满足抗压荷载的要求，即在轻质管顶部10cmx10cm的加载板上施加1000N的荷载，静置10min后卸载，轻质管的任何一部分（包括加强层与隔离层）不得有裂纹或破损现象，沿受力方向压缩变形率≤8%且最大变形≤10mm。

六预应力空心板施工工艺

6.1 预应力空心板施工流程图

6.2 预应力筋制作

6.2.1预应力筋按照施工图纸，下料和组装后直接运到工地现场。应按施工图上结构尺寸和数量，考

虑预应力筋的曲线长度、张拉设备及不同形式的组装要求，每根预应力筋的每个张拉端预留出不小于40cm的张拉长度进行下料，预应力筋下料应用砂轮切割机切割，严禁使用电焊和气焊。

6.3固定端挤压锚具组装

6.3.1对一端锚固、一端张拉的预应力筋要逐根进行组装。锚固端为挤压锚，由挤压锚具、承压板、螺旋筋组成。见图

6.4预应力筋的存放

6.4.1成盘卷的预应力筋宜在出厂前加防潮纸、麻布等材料包装。当预应力筋、锚具及配件运到工地，铺放使用前，应将其妥善保存放在干燥平整的地方。在室外存放时不得直接堆到地面上，必须采取垫枕木并用苫布覆盖等有效措施，防止雨露和各种腐蚀性气体、介质的影响。长期存放应设置仓库，仓库应干燥、防潮、通风良好、无腐蚀性气体和介质。如储存时间过长，宜用乳化防锈剂涂预应力筋表面。夏季施工时无粘结预应力筋在施工工地堆放时，应尽量避免夏日阳光的暴晒，应堆放在阴凉处，实在无法解决时可采用塑料布遮盖的方法。锚具、配件要存在室内，运输、存放时都要尽量避免预应力筋受损。

6.5支设板底模和端模

6.5.1由于空心板的支撑体系需要在预应力筋张拉后才能拆除，为节省模板用量，楼板模板其及支撑采用快拆体系。预应力板端模采用木模，若施工工艺有特殊要求也可采用其它模板。对于无粘结根据预应力筋的平、剖面位置在端模上打孔，孔径25~30mm。（搭设方法及工序同框架结构模架体系相同，在此不做介绍）

6.6 绑扎板底筋及暗梁与肋梁钢筋

6.6.1 铺放前的准备工作。模架体系搭设完后，在模板上放样，由于空心板和暗梁一样厚，在模板上应准确标出暗梁及各道轻质管、肋梁的位置。

6.6.2 按照前面所确定位置，绑扎板底筋及暗梁与肋梁钢筋。绑扎板底筋时应先绑扎板长向肋梁中

的上下钢筋及箍筋，再绑板短向肋梁中的上下钢筋及箍筋；然后铺放板长向轻质管部位的板底钢筋，再铺放板短向轻质管部位的板底钢筋，见图1（工程实拍图片）。为了保证各道肋梁刚度，不让肋梁左右倾斜，可预先隔1.5-2.0m绑扎一道空心板的板面分布钢筋。

6.7 安放架立筋

6.7.1按照施工图纸中预应力筋矢高的要求，将架立筋安放就位并固定。为保证预应力钢筋的矢高准确、曲线顺滑，要求板中每隔1-2m左右设置一道架立筋。预先制作预应力筋的架立筋，架立筋上皮高度=施工翻样图中预应力筋矢高控制点高度-波纹管或无粘结预应力筋半径，架立筋与空心板中肋梁的箍筋绑扎或焊接在一起。

6.7.2 轻质管架立筋按设计要求布置，当其与预应力筋位置冲突时应优先保证预应力筋，可将轻质管架立筋截断绑扎于肋梁箍筋上。

6.8 铺放预应力筋与轻质管

6.8.1在双向板中，无粘结预应力筋需要配置成两个方向的悬垂曲线。无粘结筋相互穿插，施工操作较为困难，必须事先标出无粘结筋的铺放顺序。其方法是将各项无粘结筋各搭接点的标高标出，对各搭接点相应的两个标高进行比较，若一个方向某个无粘结筋的各点标高均分别低于其相交的各筋相应点标高时，则此筋可先放置，按此规律编出全部无粘结筋的铺设顺序。无粘结筋的铺设，通常是在底部钢筋铺设后进行，且不得将无粘结筋的竖向位置抬高或压低。支座处负弯矩钢筋通常是最后铺设。

6.8.2铺设预应力筋前还要特别注意与非预应力筋的铺设走向位置协调配合一致。预应力筋的铺放顺序及位置应与普通钢筋的铺放顺序与位置相协调；本工程中，为了充分发挥预应力筋的作用，可以使跨中预应力筋的高度尽量低。

6.8.3 预应力筋应按施工图纸的要求进行铺放，铺放过程中其平面位置及剖面位置应定位准确。6.8.4 预应力筋安置完毕后可以铺放轻质管。将轻质管按设计位置和长度，准确安置在肋梁中的空隙内；安置时要轻拿轻放，避免损坏轻质管。轻质管铺放位置见图1，工程实拍图片见图2。

工程实拍图片图2

6.8.5 空心板抗浮处理时，抗浮控制点要分布均匀，抗浮铁丝要绑扎牢固。

6.9 预应力筋铺放原则及注意事项

6.9.1 预应力筋均带有编号标牌，铺放要与施工图所示编号相对应。

6.9.2 为保证预应力筋矢高位置，要求先铺预应力筋，后铺水、电线道等。

6.9.3 张拉端的承压板需有可靠固定，严防振捣混凝土时移动，并须保持张拉作用线与承压板垂直（绑扎时应保持预应力筋与锚杯轴线重合）。

6.9.4 预应力筋的位置宜保持顺直，承压板面必须与张拉作用线垂直，节点组装件安装牢固，不得留有间隙。

6.9.5 从预应力筋开始铺设直到混凝土浇筑，避免在预应力筋周围使用电焊，以防预应力筋通电造成强度降低。

6.10铺放板面的钢筋

先铺放轻质管处板面的长向纵向钢筋，再铺放短向纵向钢筋，见图1。施工时一定要注意对波纹管及轻质管的成品保护，不得将重物压在二者上面。

板面钢筋图1

6.11混凝土的浇筑及振捣

6.11.1 铺放完成后，应由施工单位及监理单位进行隐检验收。

6.11.2 再次检查预应力波纹管管道位置、数量是否正确，各种接头密封情况及有无破损，引出管是否牢固，喇叭管是否端正，位置是否准确，发现问题应及时改正。填写预应力施工的有关验收资料。

6.11.3 对轻质管的轻质管规格、数量、安装位置、定位措施、抗浮技术措施及轻质管整体顺直度进行认真检查，填写轻质管安装检验批质量验收记录。检查确认合格后，方可浇注混凝土。

6.11.4 浇筑混凝土时应有专人负责看守。振捣时，应避免踏压碰撞预应力筋、马凳、波纹管、端部预埋部件以及轻质管。浇筑混凝土时应分两次浇筑，第一次浇筑至板厚的1/3～1/2处；认真振捣，保证混凝土的密实；尤其是承压板、锚板周围以及轻质管底部，严禁漏振，混凝土不得出现蜂窝或孔洞。

6.11.5 在混凝土初凝之后（浇筑后2~3天），及时拆除端模，清理张拉端头。

6.12 张拉预应力筋

6.12.1张拉的条件：混凝土达到设计要求张拉强度（90%）后方可进行预应力筋的张拉。张拉前总包单位应提供同条件养护的混凝土试块强度试验报告单，如空心板中有后浇带，则应在后浇带封带并达到设计要求的张拉强度后才能张拉。

6.12.2 张拉设备及机具：无粘结预应力筋采用YQCD240前卡液压式千斤顶。根据工程量及进度情况安排适当数量的张拉设备。预应力筋张拉设备及仪表，由专人使用和管理，并定期维护和校验。6.12.3 张拉前准备

1、张拉端要准备操作平台，可以利用原有的脚手架，应保证宽不小于1米，原则上要求张拉工人有

足够摆放机具及张拉操作空间。

2、清理张拉端，记录预应力筋初始外露值。无粘结预应力筋张拉前，应清理锚垫板表面，并检查锚

垫板后面的的混凝土质量。如有空鼓现象，应在无粘结预应力筋张拉前修补。

3、板中的的无粘结预应力筋可依次张拉。

4、与承压板面不垂直的预应力筋，端部必须进行垫片处理，最终做到承压板面与张拉作用线垂直。

5、

据设计要求事先标定好。

6.12.4 张拉过程

1、张拉流程：量测预应力筋初始长度→安装锚具→装千斤顶→张拉应力σcon→锁定锚具→退出千

斤顶→校核预应力筋伸长值→量测预应力筋终结长度。

2、张拉中，随时检查张拉结果，理论伸长值与实测伸长值的误差不得超过施工验收规范允许范围

（-6％，+6％）。否则应停止张拉，待查明原因，并采取措施后方可张拉。

在张拉之前，板底支撑不能拆除；但是侧模可以拆除。张拉后，若施工单位经验算施工荷载小于板的设计使用荷载，则板的支撑才可以拆除。

6.13张拉后张拉端处理

1、张拉后，无粘结预应力筋的锚固区，必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入腐蚀预应力筋。将锚具外露的预应力筋预留不少于30mm长度后多余部分用多余部分宜用手提砂轮锯切割，但不得采用电弧切割。锚固区混凝土或砂浆净保护层最小厚度：梁为25mm，板为20mm.在7天内做好锚具的防锈蚀工作,张拉后状态见图1。

2

外露，端头处理见图2

七、施工技术措施

7.1 空心板的抗浮措施

7.1.1 首先要合理布置抗浮控制点，控制点设在肋梁处，可按矩形或者梅花型布置，每肋都设或者隔一个肋交错设置，保证每一平方米范围内不少于两个点（如下图所示）。抗浮控制点可定在肋梁中上铁与分布筋相交点，也可以定在箍筋的上部或下部。

7.2.2 轻质管的抗浮靠直径3-5mm的铁丝固定。固定抗浮控制点时，先将铁丝一端在模板上从孔中往下穿出，与模板的支撑系统绑牢后将铁丝端头从孔中住上穿回来；当安放好轻质管、绑扎好板上铁及分布筋后，就可将铁丝的两个端头在抗浮控制点处拧紧。

7.2.3 为了安装抗浮控制点，需在肋梁部位的底模上打孔。基于方便操作与及时清理打孔随屑考虑，打孔工作应当在模板上普通钢筋刚放好样，肋梁部位已确定后及时进行。

7.2 空心板的定位措施

7.2.1 空心板定位与抗浮是本工程施工的重点和难点，措施是否得当关系直接到空心板结构体系能否实现。

7.2.2 轻质管的定位是靠组合格栅、轻质管限位钢筋（或垫块）、轻质管架立钢筋（或垫块）来实现。限位钢筋与架立钢筋限制轻质管的上下错动，组合格栅限制轻质管的左右错动；靠三种钢筋的摩擦力限制轻质管的前后错动。

7.2.3 在安放轻质管之前先固定好架立钢筋，放好轻质管后再穿限位钢筋，限位钢筋定位要求准确，一定要牢固绑扎或者点焊在箍筋上，位置绝对不允许错动。

7.3 轻质管与管线相交的处理措施

7.3.1 轻质管施工对电线管的铺设要求：有轻质管的地方电管应尽量横平竖直铺放。横向为垂直轻质管，应尽量走两端实心区或两道管的衔接处，如无法实施可在轻质管上局部开槽，给线管留一个

通道，然后对轻质管开槽处进行修补加强。（见下图）

7.4 轻质管与预应力筋的成品保护措施

7.4.1轻质管与预应力筋的成品保护是否得当，是关系到预应力空心板施工质量好坏的重要环节，必须采取专门的保护措施。对于轻质管要防止坚硬金属剐碰；同时电、气焊作业不得紧贴轻质管进行，避免烧出孔洞。若轻质管表面出现破损，应及时修补，当破损面积超过总表面积的30%时，应更换成完好的轻质管。浇筑混凝土时，一定要搭设马道，避免直接在轻质管上作业。