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中央电视台新台址建设工程双向倾斜大直径高强预应力锚栓安装技术

作者：建筑中国建筑金属结构信息网网    
时间：2009-12-22 20:35:06 [收藏]
（所属科学技术领域、主要内容、保密要点、与国内外同比情况、经济效益、应用推广情况）
    关键词：锚栓 中央电视台 预应力
    （所属科学技术领域、主要内容、保密要点、与国内外同比情况、经济效益、应用推广情况）

    1、所属科学技术领域
    　　在房屋建筑施工领域中，本工程采用的直径为75mm高强度预应力锚栓（抗拉极限强度为1030N/mm2，屈服强度为835N/mm2）在国内为首例，国内和国际上无成熟的设计和施工规范，且尚无先例可以借鉴。在CCTV主楼工程实施过程中，中建三局技术人员对高强预应力锚栓的材料检验、装配设计、精确预埋、张拉和灌浆等进行了深入研究，编制了可行的技术方案，精心组织以100%的合格率顺利完成。其埋设技术同国内高层房屋建筑中的普通锚栓埋设工艺相比，难度明显提高。本工程的双向倾斜大直径高强度预应力锚栓施工，技术先进、可操作性强，不仅填补了国内房屋建筑中大直径预应力高强度长锚栓应用的空白，向全国建筑行业研究、设计和施工等领域工程积极推广具有重要价值。

    2、主要内容
    　　1）设计高强度预应力锚栓装配图能适用于各种预应力锚杆的安装；其中锚杆张拉端采用球形螺母，可以适应不同倾斜角度锚杆的安装，可使配件标准化，同时可以消化锚杆安装误差；
    　　2）倾斜的高强度预应力锚栓埋设，采用套架和锚杆共同安装的方法，并且套架与筏板垫层埋件焊接连接，以实现锚杆初步定位；在混凝土浇注前，精细调节套架与锚杆的连接，以实现准确定位；
    　　3）高强度预应力锚杆张拉，采用的小直径千斤顶和接长筒等施工方法，可以实现狭窄空间的锚杆张拉。小直径千斤顶张拉可以直接设置在狭窄空间内进行预应力张拉；采用接长筒措施，将千斤顶布置在狭窄空间以外，通过长筒将锚杆与外部千斤顶连接进行张拉；
    　　4）锚栓灌浆采用灌浆管和护筒形成连通，采用普通硅酸盐水泥并增加减水剂，以适用在小孔道空间内的长距离灌浆；
    　　5）编制适用于CCTV主楼外框钢柱脚高强预应力锚栓的材料检验和验收的专项技术标准。

    主要开展了以下技术攻关工作：
    　　1）CCTV主楼大直径高强预应力锚栓的装配设计技术
    　　本工程高强预应力锚栓系统主要由直径为φ75mm高强锚杆、护管、灌浆管、螺母、垫板和石棉垫片等配件组成。装配构造设计即满足结构设计传力要求，同时又便于施工，可操作性强，在实际施工中也得到了验证，原设计单位也非常认可。尤其是在锚杆张拉端设计了球形螺母，可以适应不同倾斜角度锚杆的安装可使配件标准化（锚杆的倾斜角度范围在6°~8.45°之间，且锚杆张拉端球形螺母可调节的角度θ范围较大为：-4°<θ< 3 °，楔形垫板统一按倾斜6°设计），节约成本，同时可以消化锚杆安装误差，技术较为先进。大直径高强度预应力锚杆的装配构造设计方法在国内为首次采用，对全国建筑行业研究、设计和施工等领域工程具有重要参考价值。
    　　2）CCTV主楼大直径高强预应力锚栓埋设技术
    　　双向倾斜高强预应力锚栓埋设，采用套架和锚杆共同安装的方法，并且套架与筏板垫层埋件焊接连接，以实现锚杆初步定位；在混凝土浇注前，精细调节套架与锚杆的连接，以实现准确定位；并且应用端球形螺母消化锚杆安装角度偏差。锚栓埋设需投入的设备少，成本较低，采用的锚杆套架上部分待混凝土浇注完后可切除回收，可节约一定成本。
    高强度预应力锚栓较长、较重和倾斜等特点，其埋设技术同国内高层房屋建筑中的普通锚栓埋设工艺相比，难度明显提高。从外框筒钢柱安装结果看，100%钢柱的柱脚预埋锚栓定位准确，无一柱底板扩孔现象，在国内中国建筑金属结构信息网行业也少有，具有很大的推广价值。
    　　3）高强预应力锚栓张拉施工技术
    　　高强度预应力锚杆张拉控制力为1451KN，采用的小直径千斤顶和接长筒等施工方法，可以实现狭窄空间的锚杆张拉，即小直径千斤顶张拉可以直接设置在狭窄空间内进行预应力张拉；采用接长筒措施，将千斤顶布置在狭窄空间以外，通过长筒将锚杆与外部千斤顶连接进行张拉，实现了275X275mm狭小空间内的M75大直径的高强预应力锚栓的张拉。从工程拉张记录结果表明伸长量与理论计算相符，经验收100%一次质量合格，张拉施工技术具体重要的技术参考价值。
    　　4）高强预应力锚栓灌浆技术
    　　锚栓灌浆采用灌浆管和护筒形成连通，采用普通硅酸盐水泥并增加减水剂材料，采用手动灌浆机进行灌浆，实现了在2~4mm间隙的微小空间内长达12m的水泥灌浆，并采用了独根锚栓灌浆体积定量的方法。该技术操作简单、施工速度快且成本较低，对其它工程具有较大的借鉴作用。
    　　5）CCTV主楼外框柱脚高强预应力锚栓检验技术
    　　本工程中采用的高强预应力锚栓，由于国内没有成熟的产品，也没有相应的质量验收规范和标准，需要从国外进口。通过招标，采用了法国公司产品。公司编制了适用于CCTV主楼外框钢柱脚高强预应力锚栓的材料检验和验收的专项标准，标准编制主要依据为国内外类似规范和标准、国内行业专家的意见、设计图的技术要求、CCTV主楼外框柱脚高强预应力锚栓的结构特点等。本标准仅适用于中央电视台的材料检验和验收。该项技术综合国内外各项相关技术和指标，对国内材料研究和规范标编制具有极大的参考价值。

    3、保密要点
    　　1）完成的倾斜高强度预应力锚栓装配图能够适用于各种预应力锚杆的安装；
    　　2）锚杆张拉端采用球形螺母，可以适应不同倾斜角度锚杆的安装，可使配件标准化，同时可以消化锚杆安装误差；
    　　３）采用套架和锚杆共同安装的方法，能够实现复杂锚栓的准确定位；
    　　４）采用的小直径千斤顶和接长筒等施工方法，可以实现狭窄空间的锚杆张拉；

    4、与国内外同比情况
    　　1）直径为75mm、长度为6307mm，抗拉强度为1030N/mm2，屈服强度为835N/mm2的大直径高强度预应力锚杆，在国内房屋建筑领域为首次应用，无现成规范可循（英国、日本等国家的规范仅覆盖至直径为40mm），本次应用填补了国内房屋建筑领域大直径预应力高强度锚栓应用的空白。
    　　2）由工程实践总结，包括高强度预应力锚栓的装配设计、套架埋设、精确定位调整、锚杆张拉、到锚栓灌浆等一整套系统，技术先进、操作性强、易保证质量且成本较低，达到国内领先水平。
    　　3）高强度预应力锚栓较长、较重和倾斜等特点，其埋设技术同国内高层房屋建筑中的普通锚栓埋设工艺相比，难度明显提高；并且预应力锚栓在狭窄空间张拉，比一般预应力张拉的技术难度有明显的增大。
    　　本研究成果从锚栓装配设计、套架埋设、精确定位调整、锚栓张拉、到锚栓灌浆的一个整套系统，技术包含全面，操作性强，该项技术成果达到了国内领先、国际先进水平。

    5、经济效益及社会效益
    　　经济效益：
    　　施工中采用球形螺母以标准化不同角度配件、采用锚栓套架定位倾斜锚杆、采用小直径千斤顶和张拉接长等措施，适应狭窄空间锚栓张拉的工艺，能有效的保证高强预应力锚栓的埋设精度和张拉控制应力，并且操作简单，大大减少了施工工期、人力和物力的投入，直接产生经济效益160万元。
    　　社会效益：
    　　中央电视台新台址建设工程CCTV主楼中采用的高强预应力锚栓直径为75mm，最大长度为6307mm，抗拉极限强度为1030N/mm2，屈服强度为835N/mm2，此种大直径的高强度预应力锚栓在国内房屋建筑中为首次使用。
    　　经深入研究和开发，形成了锚栓装配设计技术、锚栓精确定位埋设技术、预应力张拉技术、灌浆技术和高强锚栓检验技术等成套施工技术，经专家鉴定：该项科技成果填补了国内外空白，达到国际先进水平。该项双向斜倾大直径高强预应力锚栓安装成套技术研究成果具有很大的社会效益。

    6、应用推广情况
    　　中央电视台新台址工程CCTV主楼中采用了直径为75mm的双向高强度预应力锚杆（抗拉极限强度为1030N/mm2，屈服强度为835N/mm2）在国内为首例。在工程实施过程中，中建三局技术人员对预应力锚栓材料性能、装配设计、精确预埋、预应力张拉和灌浆等进行了深入的研究和攻关，精心组织以100%合格率顺利完成586根锚栓的安装。
    　　本研究成果从锚栓装配设计、支撑套架埋设、精确定位调整、锚杆张拉、到锚栓灌浆的一整套工艺，适用于房屋建筑大跨度结构、特殊高层建筑、塔结构等抗拔支座连接施工，也可以适用于桥梁结构、高速铁路等土木工程支座连接施工。在国内和国际上房屋建筑工程中极少采用高强预应力锚杆的连接节点形式，以后复杂工程设计中此种施工方法和相应装配设计具有很大的参考价值。
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