閱讀 2878 次 南京大屠殺紀(jì)念館擴(kuò)建工程的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

南京大屠殺紀(jì)念館擴(kuò)建工程的預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)

韓春斌  朱傳娣  王翔  揚(yáng)波

江蘇省建筑科學(xué)研究院有限公司，江蘇南京210008

    近年來(lái)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在我國(guó)各種大型公共建筑大量涌現(xiàn)。如會(huì)展中心、體育場(chǎng)館、鐵路客運(yùn)站、物流中心、商業(yè)中心、大型廠房等，這類建筑一般平面尺寸超長(zhǎng)、面積超大，結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010-2002)建議設(shè)置伸縮縫的間距要求。由于設(shè)縫影響建筑立面效果，削弱了結(jié)構(gòu)的整體性，給防水、通風(fēng)和保溫等建筑構(gòu)造帶來(lái)許多困難，地震引起結(jié)構(gòu)在伸縮縫處的碰撞破壞現(xiàn)象較多。因此不設(shè)縫的設(shè)計(jì)思想逐漸為廣大設(shè)計(jì)人員所認(rèn)同。由于結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)。往往因?yàn)闇囟燃笆湛s變形大而引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，因此應(yīng)采取一定的措施解決超長(zhǎng)不設(shè)縫混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)合設(shè)置后澆帶的方法是解決上述問(wèn)題的較好措施之一。

1、工程背景

    1985年在南京大屠殺現(xiàn)場(chǎng)之一的江東門(mén)“萬(wàn)人坑”遺址上建設(shè)了侵華日軍南京大屠殺遇難同胞紀(jì)念館，為迎接中國(guó)人民抗日戰(zhàn)爭(zhēng)勝利60周年，紀(jì)念南京大屠殺同胞遇難70周年。對(duì)紀(jì)念館進(jìn)行擴(kuò)建改造，擴(kuò)建范圍位于現(xiàn)有紀(jì)念館東西兩側(cè)。主要包括擴(kuò)建紀(jì)念館和紀(jì)念公園兩個(gè)部分。該館總體構(gòu)思以戰(zhàn)爭(zhēng)、殺戮、和平3個(gè)概念組合，由東向西順序而成，與此相對(duì)應(yīng)的是“斷刀”、“死亡之庭”、“鑄劍為犁”3個(gè)空間意境的塑造。南京大屠殺遺址紀(jì)念館地形狹長(zhǎng)．狀如長(zhǎng)刀。在設(shè)計(jì)中以“軍刀”象征日本帝國(guó)主義在中國(guó)犯下的滔天罪行。以掩埋在土中的折斷的軍刀隱喻正義戰(zhàn)勝邪惡。象征著中華民族通過(guò)艱苦卓絕的奮斗終于戰(zhàn)勝侵略者。東端的新建展館，是一個(gè)斜插入地面的三角形體塊，造型簡(jiǎn)潔、有力。其端部?jī)A斜向下，猶如“折斷的軍刀”，見(jiàn)圖l。

2、工程概況

    新建展館為不規(guī)則形狀，平面和立面均為三角形，西低東高．坡度為11％，高差達(dá)18 m，東西最長(zhǎng)為205.5 m，南北最長(zhǎng)為78.9 m，為一超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)。整個(gè)建筑要求不設(shè)伸縮縫。如何解決如此超長(zhǎng)不設(shè)縫混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂是結(jié)構(gòu)上需要考慮的問(wèn)題。預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)合設(shè)置后澆帶無(wú)疑是一個(gè)較好實(shí)施，設(shè)置后澆帶可使混凝+早期的粒縮影響減，少到較小程度，而施加預(yù)應(yīng)力可減弱或消除混凝土后期溫度應(yīng)力的影響。具體措施為：在結(jié)構(gòu)中部設(shè)置南北向的后澆帶兩條，將整個(gè)結(jié)構(gòu)分為3個(gè)區(qū)段。在框架梁的形心處布置直線預(yù)應(yīng)力筋。

    本工程采用后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)，預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為Fm=1860 MPa。預(yù)應(yīng)力筋孔道采用預(yù)埋鍍鋅波紋管成孔。錨具張拉端采用 OVM夾片式錨具。固定端采用擠壓錨，錨具局部承壓采用與錨具配套的錨墊板及螺旋筋�；炷�土強(qiáng)度達(dá)90％設(shè)計(jì)強(qiáng)度(C40)后進(jìn)行張拉，預(yù)應(yīng)力筋張拉后應(yīng)及時(shí)灌漿并封裹錨具。

3、預(yù)應(yīng)力施工流程

    后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力常規(guī)的施工流程如下：

    鋪梁底�！�綁扎梁非預(yù)應(yīng)力筋→畫(huà)預(yù)應(yīng)力筋坐標(biāo)→焊預(yù)應(yīng)力筋支架→排放波紋管→ 安裝埋件→穿預(yù)應(yīng)力筋→隱蔽工程驗(yàn)收→支梁側(cè)模→澆筑混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆梁側(cè)�！�預(yù)應(yīng)力筋張拉→外露切割→灌漿→端部封裹→落架及拆除模板。

    本工程的框架梁很長(zhǎng)(最長(zhǎng)l62 m)且為斜向，土建施工分3塊進(jìn)行綁扎鋼筋(從上往下依次為：l區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū))，施工順序如下：先綁扎Ⅲ區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后澆筑Ⅲ區(qū)混凝土。再綁扎Ⅱ區(qū)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，然后綁扎l區(qū)的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，最后整體澆筑l區(qū)和Ⅱ區(qū)的混凝土。這樣的施工工藝給預(yù)應(yīng)力施工帶來(lái)了困難．常規(guī)的預(yù)應(yīng)力施工流程不可行，經(jīng)考慮決定采取如下方案：Ⅲ區(qū)預(yù)應(yīng)力施工時(shí)和土建同時(shí)進(jìn)行，鋪放波紋管(不穿鋼絞線)，安放好張拉端的預(yù)埋件．澆筑Ⅲ區(qū)混凝土，接著跟隨土建的施工進(jìn)度鋪放Ⅱ區(qū)的波紋管和I區(qū)的波紋管。然后一次性由高往低穿入鋼絞線，最后澆筑l區(qū)和Ⅱ區(qū)的混凝土，待后澆帶混凝土達(dá)到90％設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉和灌漿。

4、預(yù)應(yīng)力施工工藝和要點(diǎn)

    4.1有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁鋪束施工

    預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)由于與諸多工種交叉作業(yè)，勢(shì)必占用一定的施工工期。同時(shí)，由于波紋管留設(shè)質(zhì)量的好壞，將直接關(guān)系到后面張拉工作能否順利進(jìn)行。因此。預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)工藝是整個(gè)預(yù)應(yīng)力施工的重點(diǎn)。

    4.1.1鋪管穿筋前的準(zhǔn)備

    (1)施工前應(yīng)依據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行標(biāo)高放樣。同時(shí)對(duì)所有參與工作人員進(jìn)行較為詳細(xì)的技術(shù)交底。

    (2)預(yù)應(yīng)力筋下料長(zhǎng)度由軸跨及線形、柱尺寸、張拉長(zhǎng)度來(lái)確定。下料應(yīng)用砂輪機(jī)切割。

    4.1.2波紋管鋪放

    鋪放前應(yīng)對(duì)波紋管進(jìn)行檢查。如發(fā)現(xiàn)砂眼或脫扣應(yīng)用膠帶纏或截?cái)�。梁非預(yù)應(yīng)力筋綁扎成型后從一端或兩端將波紋管穿入梁內(nèi)，兩根管問(wèn)加大一號(hào)的接頭管，并用膠帶封裹。見(jiàn)圖2。將波紋管理順并與支架筋用鐵絲固定。

    4.1.3埋件安裝及錨具排列

    預(yù)應(yīng)力施工前根據(jù)局部承壓要求對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)(圖3)，節(jié)點(diǎn)施工時(shí)按圖施工，注意錨墊板與螺旋筋緊貼，并與非預(yù)應(yīng)力鋼筋固定，錨具排列除了考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中預(yù)應(yīng)力筋的合理布置外。還必須滿足施工中千斤頂?shù)淖钚」ぷ骺臻g。

    4.1.4穿束

    在波紋管鋪設(shè)完畢后用特制的”子彈頭”將鋼絞線逐根穿入。

    4.1.5灌漿(泌水)孔的設(shè)置

    在每跨梁支座附近及固定端各設(shè)一灌漿(泌水)孔，灌漿(泌水)孔安裝時(shí)在波紋管上開(kāi)一25 mm的小孔，上覆海棉及弧型蓋板，上接中25的塑料管出梁面500 mm，并用膠帶封口，見(jiàn)圖4。

    4.2混凝土澆筑

    4.2.1澆筑前檢查

    鋪柬完畢由于還有諸多后續(xù)工序。因此在混凝土澆筑前尚應(yīng)對(duì)錨墊板的位置，波紋管的破損情況等進(jìn)行檢查，若有上述情況發(fā)生。應(yīng)及時(shí)予以調(diào)整和修補(bǔ)后方能澆筑混凝土。

    4.2.2混凝土澆搗

    澆筑混凝土?xí)r．應(yīng)教育振搗工人避免振搗棒直接撞擊波紋管，以免振壞波紋管，造成漏漿，萬(wàn)一波紋管內(nèi)漏漿會(huì)造成以后對(duì)預(yù)應(yīng)力筋張拉及灌漿不利的影響。混凝土必須振搗密實(shí)，特別是鋼筋密集區(qū)、張拉端尤應(yīng)注意。

    4.2.3混凝土養(yǎng)護(hù)

    混凝土澆搗結(jié)束后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保持充分濕潤(rùn)，防止水份過(guò)早蒸發(fā)而表面產(chǎn)生裂縫。在澆筑中除留置竣工資料中需要的標(biāo)養(yǎng)試塊外，尚要留置施工試塊，并與構(gòu)件同條件養(yǎng)護(hù)，以確定張拉時(shí)間之用。

    4.3預(yù)應(yīng)力張拉施工

    預(yù)應(yīng)力張拉是通過(guò)張拉機(jī)械將力作用于預(yù)應(yīng)力筋上，然后通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋最終作用于混凝土上，從而在結(jié)構(gòu)中建立起預(yù)應(yīng)力。因此。預(yù)應(yīng)力筋張拉是整個(gè)預(yù)應(yīng)力施工的關(guān)鍵。它將最終決定梁中預(yù)應(yīng)力值的大小。

    4.3.1張拉前的準(zhǔn)備

    (1)張拉前，應(yīng)提供混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告，其強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

    (2)按照設(shè)計(jì)圖紙要求計(jì)算出預(yù)應(yīng)力筋張拉理論伸長(zhǎng)值。

    理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算按下式：

    式中om——預(yù)應(yīng)力筋的平均張拉應(yīng)力；

    E——預(yù)應(yīng)力筋的彈性模量；L——預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際長(zhǎng)度：K——考慮孔道每m長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù)；x一張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度；U——預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù)；

    o張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角。

    (3)張拉機(jī)具的配備

    油泵和千斤頂在張拉前必須進(jìn)行配套檢驗(yàn)，得出千斤頂出力和油壓表讀數(shù)之間的關(guān)系式，根據(jù)檢定結(jié)果和工程實(shí)際情況。計(jì)算出相應(yīng)張拉力下油壓表讀數(shù)值，壓力表的精度不宜低于1.5級(jí)，張拉機(jī)具應(yīng)運(yùn)行正常。

    4.3.2預(yù)應(yīng)力筋的張拉

    張拉控制應(yīng)力0m=0.75fp=1395 MPa，超張拉5％，本工程為一端張拉。

    張拉程序?yàn)?/span>o→O.2mm→1.05mm．持荷2min→om→錨固。根據(jù)規(guī)范要求，預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控法，即應(yīng)力控制(油壓表讀數(shù))，同時(shí)校核預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際伸長(zhǎng)值。實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值與計(jì)算值相比，應(yīng)在6％～6％范圍內(nèi)，否則應(yīng)暫停張拉，待查明原因并采取措施后方可進(jìn)行。本工程所有預(yù)應(yīng)力梁實(shí)測(cè)張拉伸長(zhǎng)值均在此范圍內(nèi)。

    4.4孔道灌漿

    有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固后孔道應(yīng)盡快灌漿，并對(duì)多余預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行切割，對(duì)錨具進(jìn)行封裹處理。

    (1)灌漿工作的準(zhǔn)備：確定水灰比，清理灌漿孔及其泌水孔。保證水電供應(yīng)至灌漿現(xiàn)場(chǎng)，水泥漿就近攪拌供應(yīng)，灌漿途中絕對(duì)不可斷水?dāng)嚯姟?/span>

    (2)預(yù)應(yīng)力鋼材張拉完成后應(yīng)停l2 h，以觀察鋼絞線錨固情況，然后再進(jìn)行孔道灌漿，孔道灌漿之前需用壓力水將孔道沖洗干凈，待出清水為止。

    (3)壓漿由一端向另一端，直至另一端飽滿和出漿為止．每個(gè)孔道灌漿應(yīng)一次完成，緩慢均勻進(jìn)行，中途不能停頓。壓漿用UB3型灰漿泵進(jìn)行，壓力為0.3 MPa—0.5 MPa。本工程全部孔道灌漿施工都比較正常，孔道通暢，無(wú)堵孔現(xiàn)象。

5、預(yù)應(yīng)力施工難點(diǎn)及對(duì)策

    5.1穿束方案的選擇和措施

    鋼絞線穿入波紋管的方法有兩種：先穿法(鋼絞線在澆筑混凝土前穿入波紋管)和后穿法(鋼絞線在澆筑混凝土后穿入波紋管)。當(dāng)前預(yù)應(yīng)力施工中一般采用前者，采用后穿法澆筑混凝土?xí)r若發(fā)生波紋管輕微漏漿將會(huì)導(dǎo)致部份甚至全部鋼絞線無(wú)法穿入，給預(yù)應(yīng)力施工帶來(lái)很大難題，而波紋管輕微漏漿對(duì)先穿法影響不大。

    本工程預(yù)應(yīng)力梁的張拉端在梁的西端(低處)，固定端在梁的東端(高處)，梁又被后澆帶分為3個(gè)區(qū)段(分批澆筑混凝土)。且鋼絞線很長(zhǎng)(最長(zhǎng)l65 m)，若采用先穿法會(huì)帶來(lái)兩個(gè)問(wèn)題：首先由于分區(qū)段澆筑混凝土，在Ⅲ區(qū)混凝土澆筑后只有一部份鋼絞線穿入了Ⅲ區(qū)的波紋管，大量的鋼絞線只有甩在外面，到I區(qū)、Ⅱ區(qū)波紋管鋪設(shè)結(jié)束穿鋼絞線之前有較長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)保護(hù)鋼絞線不利且現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地有限，其次須從低處向高處克服重力穿鋼絞線，由于高差達(dá)l8 m，穿束難度極大。經(jīng)過(guò)考慮，決定對(duì)Ⅲ區(qū)采用后穿法，對(duì)l區(qū)、Ⅱ區(qū)采用先穿法．即Ⅲ區(qū)澆筑混凝土之前不穿鋼絞線，待I區(qū)、Ⅱ區(qū)波紋管鋪設(shè)完畢后澆筑混凝土前將鋼絞線由高處向低處穿人。

    針對(duì)Ⅲ區(qū)的后穿法及鋼絞線長(zhǎng)度長(zhǎng)等實(shí)際情況，必須采取措施保證預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量：

    (1)梁柱節(jié)點(diǎn)處鋼筋很多，是混凝土振搗的重點(diǎn)部位，為防止此處波紋管振破漏漿，此處的波紋管外加套大一號(hào)波紋管，增加波紋管的剛度。

    (2)在Ⅲ區(qū)澆筑混凝土?xí)r為防止波紋管漏漿堵管，用一根長(zhǎng)鋼絞線上綁比波紋管截面略小的圓球(用布作，膠帶裹緊)穿入波紋管并不時(shí)來(lái)回抽動(dòng)，若漏漿可將漿體及時(shí)帶出。

    (3)雖然鋼絞線由高處向低處穿，但由于鋼絞線很長(zhǎng)(最長(zhǎng)l65 m，最短78 m)，穿束仍有一定難度，為保證穿束順利進(jìn)行，決定在后澆帶附近設(shè)一穿束助力段：在此處用2 m長(zhǎng)的大兩號(hào)波紋管。先將此波紋管退到一邊，空出約2 m的空段．此時(shí)由高處將鋼絞線穿入波紋管，鋼絞線穿到助力段后此處工人與高處工人同時(shí)穿束，直至穿完，最后將大兩號(hào)波紋管退回并用膠帶裹好，這樣就大大降低了穿束難度。

    5.2超長(zhǎng)束的張拉

    本工程鋼絞線很長(zhǎng)且為一端張拉，因此伸長(zhǎng)值很大(最大達(dá)l018 mm)，而預(yù)應(yīng)力張拉用的穿心式千斤頂?shù)母组L(zhǎng)為200mm，也就是說(shuō)整個(gè)張拉至少需倒缸5次，每倒缸1次都需錨固l次。錨固是通過(guò)帶齒夾片與鋼絞線的互相咬合完成的，互相咬合會(huì)帶來(lái)夾片和鋼絞線的損傷，每次咬合鋼絞線的損傷處在不同位置而夾片的損傷在同一處，一般工程預(yù)應(yīng)力梁張拉不需倒缸或最多倒缸l至2次，多次倒缸是否會(huì)因?yàn)閵A片受損傷而導(dǎo)致錨固失敗是本工程預(yù)應(yīng)力張拉成功的關(guān)鍵，為此詢問(wèn)了0VM錨具的生產(chǎn)廠家，得到答復(fù)其錨具在多次倒缸后仍能成功錨固。在實(shí)際施工中，嚴(yán)格控制千斤頂進(jìn)油速度，回油平穩(wěn)緩慢，所有預(yù)應(yīng)力梁的張拉錨固均正常且實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值也均在理論伸長(zhǎng)值的±6％范圍內(nèi)。

6、結(jié)語(yǔ)

    當(dāng)前，超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的建筑會(huì)越來(lái)越多，預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)合設(shè)置后澆帶的方法是解決超長(zhǎng)不設(shè)縫混凝土結(jié)構(gòu)抗裂問(wèn)題較好措施之一。在超長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中，必須針對(duì)超長(zhǎng)這一特點(diǎn)采取相應(yīng)有效的措施保證預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

參考文獻(xiàn)

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(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)