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无粘结预应力混凝土平板开洞技术
[摘要] 北京花乡工农业产品展销厅工程由于使用高度的要求，要对原l、2层门厅双向无粘结预应力混凝土顶板沿四周梁边全部剔除，开洞8m×7．45m。本文从板底支撑系统的搭设、分段进行混凝土板剔除、预应力筋切断、放张、张拉端面加固处理、重新张拉等方面详细阐述了开洞的方法。[关键词] 开洞工程 无粘结预应力 混凝土板 剔除 预应力筋 放张 加固
北京市丰台区花乡农工商联合总公司新建的工农业产品展销厅工程总建筑面积44561．87m 2，分为A、B两栋。其中A栋建筑面积40124．87m2，地下l层，地上3层，标准层高为4．2m，楼盖采用无粘结预应力混凝土扁梁、板结构，柱网尺寸为9000mm×9900mm、9900mm×9900mm，扁梁宽有1000、1200mm两种，高均为500mm，板厚200mm，板内无粘结预应力钢绞线为双向曲线布置。
1 开洞工程概况
该工程主体结构无粘结预应力混凝土扁梁、板施工于1998年l 2月全部完成。l 999年初建设单位在审批时，认为门厅高度太低，因此要求将1、2层1／A—B、l 2一l 3轴之间的无粘结预应力混凝土顶板剔除。即要在9000mm×8100mm柱网内，沿3道无粘结预应力混凝土扁梁和1道非预应力混凝土边梁的边沿将无粘结预应力混凝土平板全部剔除，并将与剔除部位相关的顶板预应力恢复，洞口尺寸为8000mm×7450mm(见图1)。
开洞工程混凝土的剔除由曼德新技术钢筋混凝土钻孔工程部承担，无粘结预应力筋的切断、放张、重新张拉由北京市建筑工程研究院预应力所完成。
2 开洞工程难点及特点
2．1 架木支撑系统支搭工程量大
准备开洞时，结构工程已完工，架木已拆除，并且材料全部撤离现场，但剔除前，地下室至地上2层顶板的剔除部位及其相关的顶板的架木支撑需恢复原预应力筋张拉前的支 搭方案，按原方案估算，仅支撑管就需要2．6万根，如此大的架木支撑系统支搭工程量，给开洞工程施工和建设单位的资金投入带来较大困难。
2．2 剔凿难度大
由于在混凝土板剔凿过程中，对预应力筋的铺放准确位置难以确认，并必须保证预应力筋不受任何损伤，难度相当大，因此，为避免剔断预应力筋时，造成无法重新张拉，剔凿只能远离扁梁边寻找筋位。
2．3 重新张拉预应力筋的张拉端部加固处理措施难度大
开洞过程中，与洞相关的预应力筋切断、放张后，还需重新张拉，原一端张拉和两端张拉预应力筋切断后张拉端分别设在B和l 2、l 3轴扁梁边，由于预应力筋放张和重新张拉时，张拉端端部混凝土强度很难满足施工要求，因此，必须进行加固处理，确保张拉工艺的顺利进行。
2，4 预应力筋切断回缩量大
开洞位置板12—13轴间需切断预应力筋共计27束合15钢绞线，为一端张拉，张拉端设在l／A轴非预应力边梁上，固定端埋设在2号楼梯梁内，长度约为18m；1／A一B轴间预应力筋为23束øj15钢绞线，长度约为63m，为两端张拉，张拉端分别设在9、16轴伸缩缝预应力边梁上。两种筋的张拉伸长值分别约为120mm和380mm，因此，切筋和放张时会产生较大回缩，特别是1／A一B轴间筋。为避免操作过程中出现安全质量事故，确保缓慢放张，放张前必须制定技术措施。
3开洞工程施工，
3．1 板底支撑系统的搭设
在确保施工安全和禁止破坏洞口四周梁及其相关板的前题下，在开洞剔除混凝土板前，需进行梁板支撑系统的搭设，其应支撑部位为地下室，1、2层开洞部位的混凝土板及其四周梁(即1／A—B轴与12—13轴间板及四周梁)和与开洞相关的混凝土板(即1／A一B轴间9—12轴、13—16轴间的板及B一C轴间12一13轴间的板)。
为尽量减少搭设工程量，经过认真研究分析制定了分段进行混凝土板剔除、预应力筋的切断、放张、张拉端面处理、重新张拉的施工技术方案，并确定了两种支搭方案，即地下室，1、2层顶板剔除部位板及其四周梁的支撑系统仍采用原满堂红支搭方案，其它相关板选用对角线双排架木支搭方法，支撑系统布置如图2所示。
3．2 预应力混凝土板的混凝土剔除
3．2．1 剔除顺序
先剔除沿B、12、13轴扁梁边的3道板缝，板缝宽度为l 一1．5m，待预应力筋切断、放张和重新张拉处理完毕后，再剔除非预应力梁边的板缝混凝土，最后将中间板混凝土破碎 后清除。
3．2．2 剔除技术要求
(1)混凝土的剔除选用人工剔凿和机械钻孔两种方法。扁梁边预应力筋由于离梁板面较近，因此必须采用人工剔凿，剔除方向由远离扁梁边向扁梁边，待确认预应力筋的准确位置后，再向梁边剔除。在剔除过程中，严禁在梁边处剔断预应力筋。
(2)剔除过程中，由于月轴扁梁边张拉端端部承压面的加固处理方法较复杂，且处理时间较长，因此在3道剔除板缝中，先剔月轴，后剔12、l 3轴板缝。每道板缝采取分段剔除、切筋、放张、端面处理、重新张拉的方法。分段方法为先中间后两侧对称进行，每段长约lm左右。
(3)混凝土剔除时，严禁破坏扁梁混凝土，剔除后应确保扁梁边混凝土表面平整，并需用高标号水泥砂浆抹平，确保放张工序正常进行。
(4)混凝土剔除中，扁梁边板上部非预应力筋应尽量保留，下部非预应力筋需全部保留，预留长度不应小于200mm，供张拉端加固角板和端部封堵后浇外包混凝土小梁与扁梁连接用。
3．3 预应力筋切断
3．3．1 切断前准备
(1)割除无粘结预应力筋外包塑料管后，在被剔出B轴板缝内预应力筋两端混凝土扁梁边和板端面及12、13轴板缝内的扁梁边分别安装工具式开口垫板(见图3)及开口式双缸千斤顶。为防止放张时由于预应力筋回缩造成千斤顶难以拆卸，l／A一B轴向筋和9—12、13—16轴向预应力筋所安装的双缸千斤顶活塞出缸尺寸分别不小于80mm和180mm。
(2)在预应力筋切断位置左右各100mm处，用铅丝缠绕并绑牢，避免断筋时由于预应力筋回缩造成钢绞线的各丝松散。
3．3．2 切断预应力筋
(1)用气焊烘烤预应
力筋切断位置，并切断预应力筋。切筋位置应保证预应力筋重新张拉时外露长度、预应力筋放张后的回缩尺寸及烘烤区长度，故l／A一月轴向筋和9—12、13一l 6轴向筋的张拉端预留外露长度分别不小于650mm和800mm。
(2)切筋的技术要求 ①预应力筋的切断A匝序与混凝土 剔除顺序相同；②切断前，应先检查该筋原张拉端、锚固端混凝土是否出现开裂和其它质量问题，并注意端部封挡；③烘 烤、切断预应力筋时，严禁在该筋对面及原张拉端、固定端站人；④烘烤过程中，应注意防火，并注意避免预应力筋淬火造成强度降低。
3．4 放张
预应力筋切断后，回油并拆除双缸千斤顶及其工具式开口垫板。
3．5 张拉端端面加固处理
3．5．1 B轴张拉端端面处理
l 2—13轴间预应力筋与Bi轴无粘结预应力扁梁箍筋平行，并在其架立筋上面设置通过，预应力筋在B轴扁梁边张拉端的端面混凝土的保护层仅有30mm，同时由于浇筑混凝土时振捣时间过长，造成钢筋保护层为素水泥砂浆，重新张拉时张拉端端部强度不能满足张拉要求，仅用很小的张拉力预应力筋就被拉翻，所以预应力筋重新张拉前必须进行张拉端面加固。加固选用角形钢板(见图4)，操作方法如下：①用结构胶粘牢角形加固钢板，并用5条Ø18mm膨胀螺栓固定；②角形加固钢板与被剔除预应力混凝土板底预留非预应力筋焊牢。
3．5．2 12、13轴张拉端面处理
1／A一B轴间预应力筋与12、13轴扁梁箍筋平行，并在其架立筋下面设置通过，预应力筋在12、l 3轴张拉端面混凝土保护层厚度大于50mm，重新张拉时张拉端端部强度能满足张拉要求，因此扁梁边张拉端丧面混凝土用高标号环氧砂浆恢复平整，预应力筋切断、放张后，将承压板用结构胶粘牢并重新张拉，承压板如图5所示。
3．6 重新张拉
(1)安装锚具、穿心式千斤顶。并进行张拉。
(2)张拉技术要求如下：①张拉顺序同剔除方案相同：②预应力筋标准强度人，fptk＝1860N／mm 2，单束预应力筋张批控制应力口σcon＝1302N／mm2，锚具为单孔楔型锚；③张拉机具在使用前，必须进行标定；④施工时，超张拉3％；⑤预应力筋全部张拉完毕后，方可拆除梁、板底面支撑。
3，7 浇筑外包混凝土梁
(1)预应力筋张拉完毕后。锚具外预应力筋的预留长度为200mm，并用水管将其拆散，锚具外预应力筋直线长度不允许小于30mm。
(2)预应力筋张拉端外包混凝土梁尺寸为214mm×214mm。钢筋为4ø12。箍筋为ø6@200mm,箍筋与扁梁边原保留板钢筋连接，混凝土为C30，其作法如图6所示。
4开洞工程小结
(1)预应力筋施加预应力时，其张拉端部承受的应力大小与锚具的分布、承压板在端部的位置及面积大小等因素有关，故预应力筋重新张拉前，应根据张拉端部的实际情况进行研究分析，并提出切合实际的加固方案。
(2)无粘结预应力混凝土平板开洞，最大拉应力出现在洞口角板底部，并沿45°方向向角板延伸，由于开洞对板的应力影响(即洞口角部在一定范围内产生较大的应力集中)，因此应在洞口周围配置加强钢筋，在洞口角部需配置斜向筋。该工程洞口尺寸较大，但由于原平板四周设置的预应力扁梁和非预应力边梁的配筋量较大，因此在施工过程中，洞口四周和4个角部未作任何处理，而对垂直B轴的预应力筋张拉端端部预先进行了加固处理，避免张拉端面纵向开裂，确保重新张拉，取得了较好的效果。
(3)建议设计单位在设计无粘结预应力平板结构(无论是连续板，还是单跨板)的预应力筋曲线高度时，对通过支座处的预应力筋，应坚持必须在梁或暗梁的架立筋下面设置的原则，满足变动建筑功能要求，简化改造工程施工工艺，提高结构工程的安全度。
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