地铁大跨度预应力框梁结构工法

地铁大跨度预应力框梁结构

施工工法

中铁四局集团

二〇一〇年十一月

工法简介

地铁大跨度预应力框梁结构施工工法通过在结构框架内增加密排框架箱梁，采用梁内预应力穿束、张拉的施工方法，改善结构受力体系，增强结构承载能力，发挥预应力与钢筋混凝土结构的综合效应，增强结构承载能力，提高结构抗裂缝、防腐蚀性能。突破现有地铁施工空间限制，实现大断面结构施工。目前国内对于地铁大断面结构施工无相关成熟施工经验可以借鉴，通过对该工法的研究，对城市地铁施工在节省材料用量，扩张使用空间等领域，具有实际意义。

宋家庄站-肖村桥站区间正线里程YK0+374.606～YK0+444.226为预应力试验段，本段内包括了跨度大约为17.5米的框架梁30榀顶板梁高1.8米，底板梁高2.0米，1米×1.35米的暗柱60个和2米×1.35米及1.8米×1.35米暗梁4道，一道350毫米 厚的中隔墙和两道1.35米厚的侧墙，中隔墙顶部与顶板连接处为柔性节点。结构底板顶板厚度均为400毫米，主体 结构采用C40抗渗混凝土，抗渗等级为P8，主体结构混凝土量约为5000立方米,非预应力钢筋约800吨。

施工工艺

跨度预应力框梁结构施工主要分为7个步骤：

1、绑扎框架梁钢筋、安装塑料波纹管

（1）支好框架梁的底模，钢筋安装就位后，根据设计要求的矢高安装预应力定位支架，其间距根据施工图的要求确定。支架用不小于φ12直径的钢筋制作，为确保位置的准确，定位支架必须可靠固定在梁的箍筋上。

（2）铺设预应力波纹管，并牢牢绑扎在定位支架上，连接部位用胶带缠绕，可靠密封，防止漏浆。由于本工程预留管道后穿筋，为避免塑料波纹管在施工或浇筑混凝土时发生变形、堵塞情况，在铺设完一段波纹管后，需在管道内穿同长度φ50毫米聚乙烯芯管。

2、浇筑混凝土

（1）混凝土浇筑时应采用“分区定点、一个坡度、循序推进、一次到顶”的浇筑工艺。钢筋泵车布料杆的长度，划定浇筑区域，每台泵车负责本区域混凝土浇筑。浇筑时先在一个部位进行，直至达到设计标高，混凝土形成扇形向前流动，然后在其坡面上连续浇筑，循序推进。这种浇筑方法能较好的适应泵送工艺，便于每车混凝土都浇筑在前一车混凝土形成的坡面上，确保每层混凝土之间的浇筑间歇时间不超过规定的时间。同时可解决频繁移动泵管的间题，也便于浇筑完的部位进行覆盖和保温。

（2）在浇筑混凝土时，振捣棒不得直接碰撞预应力孔道，防止破坏波纹管而导致浆体进入预应力孔道。

（3）混凝土达到一定强度以后，及时拆除预应力梁张拉端的侧模板，抽出φ50毫米聚乙烯芯管并清理张拉槽。

预应力筋铺设时要保证位置准确、平顺，各根筋应保持平行走向，防止互相扭绞。

①预应力钢绞线进场后，要按照规范规定进行强度、松弛率等项目的复试，复试合格的钢绞线方能采用。

②预应力束的制作可在工厂里或工地现场完成。对钢绞线下料时，应该计算每束筋的长度（包括两端张拉预留长度），保证张拉端有足够外露长度安装千斤顶，固定端钢绞线的外露长度一般为200毫米左右。下

料时，可用气割和砂轮机切割两种方法切断钢绞线。应优先采用砂轮切割，因为这样切割，断口齐整，便于下一步的穿束及张拉操作。严禁用电焊法切割钢绞线，避免打火造成钢绞线损伤。

③对预应力筋进行编束，钢绞线平铺顺直不得交叉、扭绞，一头对齐，在端部做好编号，并用铅丝每隔1～1.5米进行一道编帘和捆扎。

④在非预应力结构筋绑扎成型和波纹管铺设检查合格后，将预应力筋整束穿入波纹管内，波纹管接头应接合严密，不应对预应力穿束形成障碍。

预应力张拉：

1．在混凝土强度达到设计规定的张拉强度之后，开始预应力筋的张拉。

2．预应力张拉设备在使用前，应送专业检验机构，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。

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，需要用一定的初张拉力，才能使之收紧。因此，应当首先张拉至初应力（约为张拉控制应力的百分之十），量测预应力筋的伸长值，然后张拉至控制应力，再次量测伸长值，两次伸长值之差即为从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值△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；

4．如果预应力筋的伸长值大于千斤顶的行程，可采用分级张拉，即拉第一级张到行程后锚固，千斤顶回程，再进行第二次张拉，直至达到张拉控制值。

5．张拉作业，以控制张拉力为主，同时用张拉伸长值作为校核依据。实测伸长值与理论计算伸长值的偏差应在±6％范围之内，超出时应立即停止张拉，查明原因并采取相应的措施之后再继续作业。

6．考虑到施工进度和安全，设计要求两端张拉的预应力束，张拉作业时同时同步张拉两端。

7、监测

1)应力监测

在施工期间随工程进度进行现场监测，在使用期间对有效预应力监测制度为：分次预应力张拉后监测为2次，分次覆土回填后2次，根据现场施工进度、天气情况在预应力张拉后再监测27次，监测总次数控制在31次左右。对其它参数，参照有效预应力监测制度进行。在运营期间如允许进入现场，可适当增加监测次数。

此工法为国内地铁施工首创大跨无柱施工，采用后张预应力密排框架箱梁提高结构承载力及抗裂性能，将原有2跨箱形结构简化为单跨受力体系。经监控量测，结构变形稳定，各项指标满足设计要求，可作为国内同类施工参考。