通过对有屏蔽要求的预应力地坪施工方法进行分析,论述了预应力地坪中合理布置屏蔽层的施工方法,做到在不损坏预应力钢绞线力学性能的前提下进行屏蔽施工,实现屏蔽工程与预应力地坪协同作业、综合施工,以便更好地推广相应工法。
随着现代施工技术的不断进步以及工业厂房、实验室等建筑对于高质量等级地坪逐渐扩大的使用要求,混凝土自身具有化学收缩、干湿收缩、温度变形、徐变等特性,容易造成混凝土开裂的情况产生。新型预应力地坪已开始在国内应用。
预应力地坪是相对普通混凝土地坪发展起来的。首次得到应用是在二十世纪五十年代的美国,然后以其明显的优势得到了快速的发展。根据美国后张预应力混凝土协会编著的《POST-TENSIONINGMANUAL》(第六版)统计数据显示,在北美地区有50%的预应力钢绞线是应用在预应力地坪基础工程中的。而预应力地坪在国内虽然有一些工程应用,但相对其在桥梁和建筑工程中的应用比例极低。
在普通厂房中开裂可能不是一个大问题,但是对那些对地面有很高要求的工厂,比如:气垫船运输的厂房,食品加工厂,高架货架的厂房,他们对地面的要求就是无裂缝的,首先走气垫船的厂房:混凝土开裂就会发生气垫船漏气的情况;其次食品加工厂房:混凝土开裂会导致地坪开裂,从而引起细菌在裂缝中滋生;最后高架货架的厂房:因为会运用到叉车,所以在混凝土的切割缝处更加容易开裂,叉车会有颠簸危险。混凝土开裂后进行修补,会对正常生产和使用产生较大影响,代价较大且费用较高。
整体无裂缝地面的实现,采用预应力地坪即在地坪中加入预应力筋,通过后张法预应力筋的张拉在地面层结构中建立一定的预压应力,以增强结构的抗裂性能,并减少伸缩缝的间距。运用后张预应力技术,杜绝混凝土的切割缝。
在工业厂房应用预应力地坪的优势明显,但屏蔽实验室中有较高的屏蔽要求,如何处理两者的冲突呢?
下面就两者结合施工中的关键部位进行简单介绍:
一、屏蔽结构一般为六面体结构,采用屏蔽材料为钢板材或微孔钢板,地面屏蔽层若采用钢板,则对垫层平整度要求较高,若在钢板上浇筑混凝土极易产生空鼓,造成地坪开裂、凹陷,极大影响地坪的承载能力。同时由于屏蔽钢板较薄,振捣过程中极易造成钢板间焊缝开裂,影响屏蔽效能。
二、地坪中预应力钢筋若没有良好的接地则极易产生感应电,会影响实验设备的可靠性和精确度,且感应电得不到有效释放又易对精密设备造成破坏;若将预应力钢筋进行可靠连接,则又极易对预应力筋造成损耗,影响预应力张拉效果达不到荷载要求甚至将预应力钢筋拉断。
针对上述主要问题,首先地面屏蔽层材料采用较细密的钢丝网,即保证了混凝土与屏蔽层的有效结合,又避免了因混凝土振捣造成的焊缝开裂。其次,预应力地坪施工方法采用后张法,采用薄金属波纹管将预应力钢筋与砼隔离,波纹管之间用黄铜带进行跨接,形成接地网,然后将波纹管与屏蔽室接地系统进行可靠连接,预应力钢绞线在后浇带区域预留,待张拉及灌浆完毕后,将预留部分采用π型卡箍与接地黄铜带进行可靠连接并形成整体。采用上述方法,能有效保证屏蔽室的屏蔽效能、使用要求,发挥了预应力地坪良好性能及低造价的优势,同时也节省了气垫船等设备及地坪维修的费用。
本次我公司所承建的福州天宇公司整体迁建项目中的高压实验大厅区域,该区域面积为㎡,地基为淤泥性地基,因该区域内有气垫船行走,平整度要求1.5mm/2m,不得有裂缝,且实验大厅有整体屏蔽要求,地坪质量要求严格。因而需地面屏蔽系统与预应力地坪进行结合施工。
⒈本工程施工的特点及难点
⑴该实验大厅区域,地坪设计荷载为18t/㎡,且该区域使用时有气垫船行走,平整度要求≤1.5mm/2m。根据上述条件综合考虑,故地坪设计采用后张预应力整体无缝地坪。
⑵该区域为高压试验大厅,区域非接地的金属对地间产生感应电压,影响实验设备的可靠性和实验结果的准确性。故预应力地坪中钢绞线、波纹管及锚具等导电材料均需做可靠接地。
⑶由于试验大厅的场地限制,预应力钢绞线必须提前穿入波纹管中。《混凝土结构工程施工质量验收规范(GB-)》中要求“施工过程中应避免电火花损伤预应力筋”,而屏蔽施工时,为保证屏蔽效果,必须将所有预应力钢绞线及外包波纹管进行可靠焊接接地。故此工程难点及关键点即为“在不损坏预应力钢绞线力学性能的前提下进行屏蔽施工,实现屏蔽工程与预应力地坪协同作业、综合施工”。
⒉工艺流程
作业准备→打入接地极→土基层→碎石层施工→水稳层施工→防潮层→混凝土垫层施工→屏蔽层施工→混凝土垫层浇筑→预应力层施工→环氧自流平面层施工→成品保护。
⒊预应力地坪张拉、灌浆
在混凝土浇筑完成24小时内(一般为混凝土强度的10~15%)进行首次张拉,对钢绞线张拉少量力,初步控制砼收缩裂纹。首次张拉完成后,每日监测混凝土试样的强度,待强度达到70%时,开始最终张拉。本工程采用一端锚固一端后张拉、张拉力和伸长量双控法,千斤顶升降压、画线、测伸长、插垫等工作一起进行。
钢绞线的张拉顺序综合以下几方面因素核算确定:其一避免张拉时构件截面呈过大的偏心受力状态,不使砼边缘产生拉应力;其二计算并比较分批张拉的预应力损失值;其三是尽量减小地坪产生的上拱度,防止砼地坪开裂或变形严重。