摘 要：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-TENSIONING MANUAL》（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，但相对而言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，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1080㎡，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≤1.5 mm /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（GB50204-2010）》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拱度，防止砼地坪开裂或变形严重。
预应力钢绞线张拉理论伸长量计算公式：
ΔL＝（PpL）/（ApEp）
式中：Pp――预应力筋的平均张拉力（N）
L――预应力筋的长度（mm）
Ap――预应力筋的截面面积（mm2）
Ep――预应力筋的弹性模量（N／mm2）
Pp＝P（1－e-（kx μθ)）／（kx＋μθ）
式中：Pp――预应力筋平均张拉力（N）
P――预应力筋张拉端的张拉力（N）
x――从张拉端至计算截面的孔道长度（m）
θ――从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和（rad）
k――孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数
μ――预应力筋与孔道壁的摩擦系数
注：当预应力筋为直线时
Pp＝P
待预应力钢绞线最终张拉完成后，开始进行灌浆作业。灌浆采用活塞式压浆泵，灌浆的压力以保证压入孔内的水泥浆密实为准，压浆的最大压力一般宜控制在0.5～0.7Mpa，采用一次性灌浆时，适当加大压力，但最大压力不宜超过1.0Mpa。灌浆应缓慢，均匀地进行，不得中断，开始压力要小，逐步增压，灌浆应达到孔道另一端排气孔饱满和冒出浓浆（与规定的稠度相同的水泥浆）为止，然后采用螺栓堵头堵塞出浆口。为了保证孔道中充满灰浆，每个孔道灌浆至最大压力后，保持一般不小于0.5Mpa 的一个稳压器，该稳压器不少于2min。关闭进浆口阀门，压浆机回浆，待水泥浆凝固后，再拆卸连接接头，及时清理。为检查孔道内水泥浆的实际密度，压浆后从检查孔抽查水泥浆的密实情况，如不实应及时处理，处理方法可采用二次灌浆。
在拌制水泥浆的同时，制作标准试块，经与地坪混凝土同等条件养护。
⒋ 综合施工操作要点：
4.1 屏蔽层的多点接地系统
接地系统由垂直接地体和水平接地体组成，通过焊接，连成网状结构的接地系统。垂直接地体采用9m长Dn=50mm的镀锌管，在地面1m以下每间距5米布置一根，形成接地极网系统。水平接地体全部采用40×4 的镀锌扁钢。水平接地体与垂直接地体连接时，要求沿着圆管的外径，弯曲1/2左右的圆弧，上下两条边与镀锌管满焊连接，另外方向的扁钢居中与镀锌管焊接。为保证连接牢固，两个方向的水平接地体有2条边通过连接件连接在一起。水平接地体的连接采用搭接焊接，搭接长度为2倍的宽度，至少三个棱边焊接。
接地引线采用63×2 的黄铜带，考虑到两种材质的焊接存在困难，专门设计过渡件，一端与垂直接地极直接焊接牢固，另外一端与接地引线通过螺栓连接。
4.2 预应力波纹管与接地系统间的可靠连接
首先，在试验大厅X 和Y 轴方向，提前做出引出头，将50×5 镀锌扁铁按设计间距通常铺设在波纹管上部，并将镀锌扁铁与波纹管可靠焊接。焊接过程中不得将波纹管焊穿。其中上下层预应力波纹管之间仍采用镀锌扁铁作为过渡件可靠焊接。将镀锌扁铁与锚具进行可靠焊接，各应力索端头处与镀锌扁铁按照同样的方法进行可靠焊接。
待镀锌扁铁与各构件焊接完成后，根据图纸按6m×6m间距布置63×2黄铜带，将其与镀锌扁铁可靠焊接。黄铜带最后与地下接地极可靠焊接。
按照上述连接方式，利用镀锌扁铁作为各部件连接的过渡焊件，将所有金属件与黄铜带接地网连成整体，并与地下接地极连接。从而形成了一个可靠的接地系统。
4.3 预应力钢绞线的性能保护措施
由于预应力地坪施工工序原因预应力钢绞线须先穿入波纹管，在波纹管进行接地焊接时由于高温及电火花影响，极易对钢绞线造成应力损失，从而影响预应力地坪的整体性能。针对此问题，我们经过测算及实际检验，将接地可靠焊接的连接方式变更为点焊连接。焊接前计算焊点直径及连接长度，以满足连续焊接的焊口连接面积为标准；焊接过程中采用隔一焊一的跨越式焊接方法，不进行集中连续焊接，且一处焊接完毕后立即用湿布覆盖进行降温。如此反复，直至所有焊接点焊接完成。
操作完成后，经过对预应力钢绞线的力学性能检测及对整个接地系统的接地电阻检测，结果证明该操作方法有效地消除了传统焊接产生的热量对预应力钢绞线力学性能的影响，且并未影响整个接地及屏蔽系统的效能。此施工方法完全满足设计及使用要求。
此后张法预应力地坪与屏蔽工程综合施工的方法，既有益于预应力地坪在国内的推广应用，又解决了预应力地坪与屏蔽工程协同施工的技术难题。经过了具体工程的实际验证，证明了此施工方法的可行性及可靠性。
在同类型大型屏蔽实验室等设施的建造中，此方法与其他传统的施方法对比：
首先，采用了较为先进的预应力地坪。与传统地坪对比，整体无缝地坪完全满足气垫船等运输设备的使用要求，节省了业主的机械设备投入及维修费用开支；预应力地坪结构刚度大，耐久性好，可以基本避免结构在地基（尤其是软土地及）变化时发生破坏。
其次，同样是由于预应力的存在，相比于同厚度的普通钢筋混凝土地坪，预应力地坪有更好的抗裂性能。对比普通混凝土地坪建筑材料用量的减少（如由于地坪厚度减小而使混凝土用量减少、由于使用了高强度的预应力筋使普通钢筋用量减少，以及结构施工缝数量的减少），同时工程量减少使工期缩短，从而减少人工、机械的使用量。
⒌ 结语
⑴ 相对比普通地坪，预应力地坪由于其防开裂性，解决了对混凝土地坪开裂或为防开裂机械切缝对影响设备使用的问题。降低地坪结构的维护费用。
⑵ 解决了有屏蔽要求，因电磁感应产生电位差，对试验设备数据影响的问题。
⑶ 实践证明，该技术工艺流程合理、工程质量容易保证、适用领域宽，尤其在有屏蔽及无缝地坪要求的工业厂房及实验室中具有良好的推广价值和应用前景
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