缓粘结预应力施工技术要点探析

孔德强

(中铁十六局集团电气化工程公司，北京 100018)

缓粘结预应力筋由钢绞线、缓凝粘合剂与聚乙烯护套组成。其中缓凝粘合剂是该技术的重要组成部分，施工期内缓凝粘合剂为半流动状态，钢绞线可在护套内自由滑动；待预应力筋张拉完毕，缓凝粘合剂固化，钢绞线通过缓凝粘合剂与混凝土产生机械咬合，达到共同工作的状态。由于其独特的结构形式和固化机理，缓粘结预应力技术有着简便的施工流程、可靠的施工质量，且具备类似有粘结预应力技术优良的抗震性能[1-3]。凭借着以上优点，缓粘结预应力技术得到工程各界尤其是铁路系统的高度认可，缓粘结预应力技术在铁路高铁站房的应用量逐年增加。

然而，缓粘结预应力技术在铁路系统的应用还存在一些亟待解决的问题，铁路高铁站房施工具有体量大、工期紧、结构分段、分期工程多且质量要求高等特点。然而，截至目前，还未形成针对以上特点的高铁站房缓粘结预应力施工工法，大大限制缓粘结预应力技术在铁路高铁站房系统中的应用。

本文以新建太焦城际铁路太原南至晋城段晋城东站高铁站房为例，从施工角度出发，以解决现场实际问题为导向，总结缓粘结预应力技术在施工过程中所遇到的难点和要点，并有针对性的提出解决方案，为制定铁路高铁站房缓粘结预应力施工工法提供依据，助力缓粘结预应力技术的应用和发展。

1 工程概况

新建太焦城际铁路(太原南至晋城段)晋城东站高铁站房位于山西省晋城市，站房中心里程为DK298+700，站房建筑面积19 999 m2。晋城东站为线侧下式站房(带架空层)，地上主体3层，两侧2层，局部地下1层，站房高度23.95 m，站房长度200 m。站房结构形式采用现浇钢筋混凝土框架结构体系，候车大厅屋面采用钢网架+金属屋面形式(图1)。

图1 晋城东站效果

本工程结构一层、二层结构梁采用缓粘结预应力技术控制梁挠度、裂缝并承担部分承载力。梁预应力筋采用规格直径21.8 mm，强度级别为1 860 MPa，公称截面面积313 mm2的缓粘结预应力筋；在楼板中采用规格直径15.24 mm，强度级别1 860 MPa，公称截面面积140 mm2的缓粘结预应力筋，规避开洞改造切断预应力筋造成的有效应力全部损失掉的风险。

2 晋城东站缓粘结预应力技术施工难点

晋城东站的缓粘结预应力施工主要有一下难点：

(1)晋城东站，工程量庞大，预应力筋数量较多，并且由于缓粘结预应力筋为单根单拉型预应力，预应力张拉端梁面撅起的位置没有足够的间隙放入承压板，如图2所示，给预应力筋的张拉造成了较大的困难。

图2 预应力梁上撅起

(2)本工程结构 -0.5 m A02～A轴0～19轴及9.3 m连廊结构，由于该施工区域属于施工通道原因需间隔3个月进行施工，导致此处预应力筋大量甩筋，增加了预应力筋成品损坏的风险，并且由于缓粘结预应力筋的材料特殊性，对张拉适用期有严格的时间控制，因此，施工工期的延长，可能造成粘合剂固化，无法完成张拉，进一步增大了施工难度，从而影响工程质量。

3 缓粘结预应力技术施工要点

3.1 缓粘结预应力材料进场检验与材料储存

缓粘结预应力筋由钢绞线、缓凝粘合剂与聚乙烯护套组成，缓粘结预应力筋进场，需对三个组成结构进行进场复验。其中缓凝粘合剂受到环境温度的影响较大，环境温度越高其固化速度越快，故缓粘结预应力筋进场需进行遮蔽通风处理。

3.1.1 缓粘结预应力筋肋型参数

缓粘结预应力筋外包护套起到定型和保护作用，其肋型参数决定了缓凝粘合剂固化后的带肋状态，是关系到缓粘结预应力筋粘结锚固性能的重要参数。故缓粘结预应力筋进场时，需根据设计要求及厂家提供技术资料对其外包护套肋型参数进行核对，包括肋高、肋槽高、肋间距等参数(图3)。

图3 缓粘结预应力筋外包护套

3.1.2 预应力钢绞线

和传统预应力材料进场类似，缓粘结预应力钢绞线在进场后，按照材料出库单与进场材料中的标识牌进行核对。并需根据进场材料数量按照规定进行材料抽检取样，按照GB/T 5224-2014《预应力混凝土用钢绞线》标准对钢绞线力学性能进行复试。

3.1.3 缓凝粘合剂

缓凝粘合剂为缓粘结预应力技术的关键所在，其性能的稳定与否是关系到预应力张拉，甚至是后期结构性能合理的重要指标。缓凝粘合剂是否能够固化、其固化后力学性能均是进场验收时需要注意的事项。故需对缓粘剂做进场复试，复试内容包括拉伸剪切强度试验，必要时进行缓凝粘合剂稠度下降率检测试验。需要注意的是，缓凝粘合剂受到环境温度的影响很大，环境温度的升高会加速其固化速度，故缓粘结预应力材料进场储存时需对其进行遮阳、通风处理，保证预应力筋张拉前，缓凝粘合剂未发生固化，避免工程事故的发生(图4、图5)。

图4 拉伸剪切强度检验

图5 缓凝粘合剂稠度检验

3.2 缓粘结预应力梁、板施工

3.2.1 预应力筋制作

(1)本工程梁、板中采用缓粘结预应力筋规格不一，需注意预应力固定端锚具规格变化。

(2)在进行缓粘结预应力筋固定端制作时，需将固定端一定长度内的外包护套、缓凝粘合剂清理干净，安装挤压簧与挤压套进行挤压操作，挤压前需用皂化或添加适量二硫化钼的猪油对挤压模与挤压锚进行润滑处理，避免挤压力过大造成不必要的损伤。

(3)挤压锚挤压完毕后预应力筋外露出挤压锚端头的长度不得小于1 mm(图6)。

图6 预应力筋制作

3.2.2 预应力筋安装

(1)梁中采用直径21.8 mm缓粘结预应力筋，其每延米重量为普通钢绞线的2～3倍，在支好梁底模并绑扎普通钢筋完成后，按设计失高及间距在梁箍筋上标出缓粘结预应力筋位置，作为定位筋的钢筋不宜小于φ12 mm，定位间距在1.0～1.2 m为宜。

(2)板中预应力筋采用规格直径15.24 mm缓粘结预应力筋，待板底筋绑扎完成，按照设计间距铺设板预应力筋，每1.5 m对预应力筋进行绑扎固定。

(3)施工过程中严禁在板预应力施工区域进行施工材料堆放和过度踩踏，避免缓粘结预应力筋外包护套破损，缓凝粘合剂泄露造成底板污染，并降低成品中缓凝粘合剂饱满度。

(4)为保证有效预应力满足设计要求，应平滑顺直铺设缓粘结预应力钢绞线，要求不大于50 mm的水平偏摆和不大于15 mm的竖向偏差，普通筋、管道及施工预埋需为预应力筋让路。

(5)缓粘结预应力筋在构件中的位置按照设计要求固定好之后，安置好穴模和螺旋筋等张拉端及固定端组件，保证螺旋筋、承压垫板、挤压锚相互贴合，并绑扎牢固(图7)。

图7 预应力筋安装

3.2.3 预应力筋安装注意事项

(1)缓粘结预应力筋外包护套为高密度聚乙烯材料，缓凝粘合剂为环氧树脂型材料，均为不耐火材料。缓粘结预应力施工区域严禁电焊作业伤及预应力筋。

(2)在浇筑混凝土时，需重点振捣预应力张拉端与固定端混凝土，保证其密实，避免出现空洞，造成张拉事故。

(3)混凝土达到初凝后，宜及时拆除预应力张拉端穴模，清理张拉预留洞，避免后期混凝土强度很大时，穴模拆除与张拉预留洞清理困难。

3.2.4 预应力筋张拉

(1)混凝土强度满足设计要求后，去除预应力筋外包PE护套并清理缓凝粘合剂，避免缓凝粘合剂大量进入张拉千斤顶内部。

(2)测量预应力筋初始长度后，安装锚具与夹片，保证夹片安装高度统一，并进行预紧。

(3)采用“双控法”进行张拉作业即采用张拉力与伸长值双控，其中以张拉力为主要控制因素，张拉伸长量做校核。其偏差应在±6 %的理论伸长值范围内(图8)。

图8 预应力张拉

(4)缓凝粘合剂以环氧树脂为主体高分子材料，为非牛顿流体，具有一定的触变性，初张拉时，其对钢绞线的粘滞力比较大，可通过二次张拉扰动的方式，降低缓凝粘合剂对钢绞线的粘滞力，降低张拉摩擦损失，达到更好的张拉效果。

3.2.5 预应力筋封锚

(1)切断缓粘结预应力筋后，在锚具夹片外的长度应不小于30 mm，严禁采用电弧焊烧断，多余部分用砂轮锯切除。

(2)外露缓粘结预应力筋及锚具外涂专用防腐润滑脂，并罩上塑料封锚盖。外露预应力筋保护层厚度在正常环境中不小于25 mm。

(3)用微膨胀细石混凝土封堵张拉端孔洞，混凝土中使用的外加剂不得含有氯离子，封锚时应进行适量插捣，保证混凝土密实度，挤压并抹平后进行覆膜养护(图9)。

图9 预应力筋封锚

4 缓粘结预应力施工质量保障措施

本文结合缓粘结预应力技术的施工要点，总结晋城东站的施工难点，有针对性地提出了解决方案，以此来保证工程的施工质量。

(1)为解决梁面撅起的位置没有足够的间隙放入承压板，预应力筋张拉困难的问题，提出了以下解决方案：首先必须保证梁内的预应力筋有足够的有效长度，在这个前提下可以采取前后交错的方式，进行预应力筋的布置。

(2)为解决施工工期长，预应力筋长期甩筋有可能出现损坏，以及对产品张拉适用期要求严格的问题提出以下解决方案：①为保护甩出结构外的缓粘结预应力筋，避免成品破坏，将甩筋规则甩入下部结构楼层中，避免暴晒的同时，减少了预应力材料堆砸的风险；②使用专门的缓粘结预应力筋封堵头，封住甩筋端头，避免缓凝粘合剂泄露；③根据施工分段工期，和设计单位与厂家协调，调节缓粘结预应力筋张拉适用期，规避因二期结构间隔时间过长导致的缓凝粘合剂固化，保证二期结构预应力筋的顺利张拉(图10)。

图10 甩筋保护措施

5 结 论

本文依托新建太焦城际铁路(太原南至晋城段)晋城东站高铁站房缓粘结预应力施工工程，分析缓粘结预应力施工流程及技术要点，得出如下结论：

(1)缓粘结预应力技术以无粘结的施工方式，达到了有粘结预应力的结构性能，具有发展前景。

(2)针对新建太焦城际铁路太原南至晋城段晋城东站项目中预应力的施工及施工过程中存在的问题和施工要点、难点，给出了解决方案，可为制定缓粘结预应力技术高铁站房施工工法提供依据，并为其它类似项目提供参考。

(3)在初始设计阶段，对于预应力筋撅起张拉端处普通筋间隙过小问题，在保证工程质量、安全等前提下适当降低单排普通筋根数，为预应力筋撅起提供空间。