預(yù)應(yīng)力薄壁拱板高空施工技術(shù)

王建林 李春梅 羅加鵬

云南建投第十建設(shè)有限公司 云南 昆明 650501

1 工程概況

云南怒江國家糧食儲備庫25 000 t倉儲建設(shè)項目建筑面積8 725.57 m2，1#、2-1#、2-2#、3#平房倉上部為排架結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理使用年限為50 a，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度8度；建筑層數(shù)1層，總高11.8 m，呈“一”字形布置。現(xiàn)場場地狹窄，不具備現(xiàn)場預(yù)制吊裝條件。

本項目的屋蓋結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拱板屋面，拱板上、下弦混凝土強(qiáng)度等級均采用C40，拱板隔板（KB）采用C30細(xì)石混凝土。

預(yù)應(yīng)力張拉部位和高支模板部位在9.0 m位置，工藝為先張法，預(yù)應(yīng)力張拉寬度為1 160 mm，上、下弦板厚度均為40 mm，跨度為21 m。肋梁部位預(yù)應(yīng)力鋼筋選用CRB650級φR6 mm（冷軋帶肋鋼筋），設(shè)計張拉控制應(yīng)力390 MPa，其他部位預(yù)應(yīng)力鋼筋選用CRB650級φR5 mm，設(shè)計張拉控制應(yīng)力455 MPa。本項目1#平房倉有60榀拱板屋架，2-1#和2-2#平房倉各有48榀拱板屋架，3#平房倉有36榀拱板屋架，合計共有192榀拱板屋架。針對本項目的地理特征和項目實際情況，采用“高位預(yù)制，滑移就位安裝”的方法進(jìn)行屋面拱板施工。

2 施工準(zhǔn)備

結(jié)合本項目特點，在進(jìn)行拱板屋面施工前，編制專項施工方案并請專家進(jìn)行論證，方案內(nèi)容包括拱板預(yù)制平臺的搭設(shè)、隔板預(yù)制、張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋、隔板安裝、拱板屋架上弦模板制作、拱板屋面混凝土工程、預(yù)應(yīng)力張拉和放張、拱板屋面的頂升移動安裝。

正式施工前先進(jìn)行2榀拱板屋架的試預(yù)制安裝，根據(jù)試預(yù)制安裝情況調(diào)整完善施工方案，再進(jìn)行大面積的拱板屋面預(yù)制安裝。

施工前應(yīng)做好材料、設(shè)備等相關(guān)準(zhǔn)備工作，施工過程中必須在上弦板、下弦板和中間隔板的混凝土澆筑強(qiáng)度達(dá)到100%后，由拱板專業(yè)分包的施工班組將其整體向安放位置推移。

3 預(yù)應(yīng)力薄壁拱板高空施工工藝流程

進(jìn)行隔板預(yù)制備用→拱板預(yù)制平臺基礎(chǔ)處理→搭設(shè)拱板預(yù)制滿堂支撐架→進(jìn)行下弦預(yù)應(yīng)力筋張拉→拱板隔板安裝→上下弦模板安裝→非預(yù)應(yīng)力鋼筋綁扎、預(yù)埋→混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)→模板拆除→預(yù)應(yīng)力放張→斜拉鋼筋焊接→拱板高空滑移安裝→校正和最后固定→重復(fù)上述工序→架體拆除

4 預(yù)應(yīng)力薄壁拱板施工主要工序及施工方法

4.1 隔板預(yù)制

在施工現(xiàn)場找出一塊7 m×15 m已硬化的場地作為預(yù)制場地，地面要求平整，按照各隔板尺寸進(jìn)行定位放線、綁扎鋼筋、支設(shè)模板、涂刷脫模劑、澆筑混凝土。由于隔板厚度較薄，故用小型混凝土振動棒振搗和人工采用鋼筋檢查混凝土的密實度，防止出現(xiàn)麻面，重復(fù)上述工序，進(jìn)行下一層隔板預(yù)制，疊加高度不宜超過60 cm（10層），當(dāng)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方能起模搬運(yùn)，搬運(yùn)、堆放時不得水平放置。

第一批預(yù)制完成后，對預(yù)制場地進(jìn)行清理，重新定位放線進(jìn)行下一批預(yù)制（圖1）。

圖1 拱板剖面及隔板模板

4.2 拱板預(yù)制平臺搭設(shè)

1#平房倉有5個廒間，3#平房倉有3個廒間，1#和3#平房倉擬選最中間的一個廒間，搭設(shè)滿堂腳手架，設(shè)置預(yù)制平臺。2-1#、2-2#平房倉各有4個廒間，各有3道內(nèi)隔墻，擬選第2個廒間搭設(shè)滿堂腳手架，設(shè)置預(yù)制平臺。

架體搭設(shè)前，室內(nèi)采用現(xiàn)澆混凝土墊層作為架體滿堂墊塊，選用φ48 mm×3 mm扣件式鋼管搭設(shè)高空原位現(xiàn)澆預(yù)制平臺架體，模板支架搭設(shè)高度為9 m，1#～3#平房倉立桿縱距0.95 m，橫距0.875 m，步距1.50 m；模板面板采用厚15 mm膠合板。

板底龍骨采用40 mm×80 mm@200 mm木方。最高一道水平桿下面，在立桿上設(shè)雙扣件。掃地桿高度0.2 m。鋼管的連接及接頭必須滿足規(guī)范規(guī)定要求，連接扣件的抗滑采用雙扣件。層板鋪設(shè)方向垂直于隔板，以利于荷載傳遞。分別在0.2、4.7 m和7.7 m高處設(shè)置3道水平剪刀撐；在架體四周及中部縱橫向每5跨設(shè)置豎向連續(xù)式剪刀撐，斜桿與地面傾角宜在45°～60°之間。架體以15 m×21 m×9 m作為計算對象進(jìn)行計算（圖2）。

4.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉及檢測

4.3.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉

在墻的上部圈梁內(nèi)預(yù)埋φ22 mm的鋼筋，間距采用300 mm進(jìn)行錨板固定，采用0→1.03σcon一次張拉程序，即張拉應(yīng)力分別控制在402 MPa和468 MPa后，馬上用手錘頂緊錨塞將夾具錨定。先張拉下弦肋上部預(yù)應(yīng)力筋，再張拉板上的預(yù)應(yīng)力筋，由中間往兩邊逐根對稱進(jìn)行。圈梁混凝土設(shè)計強(qiáng)度C30，外側(cè)上角預(yù)埋∠50 mm×5 mm角鋼。張拉完畢后逐根進(jìn)行應(yīng)力補(bǔ)充，確保鋼筋的預(yù)應(yīng)力均勻、準(zhǔn)確，張拉后必須當(dāng)天澆筑完畢，防止應(yīng)力損失過大（圖3）[1-2]。

圖2 拱板預(yù)制平臺搭設(shè)

圖3 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋

4.3.2 預(yù)應(yīng)力檢測

采用鋼絲應(yīng)力儀及時對張拉完成的拱板逐根進(jìn)行預(yù)應(yīng)力檢測（圖4），并作好書面記錄。每根鋼筋要求反復(fù)進(jìn)行測定3次，取測定的平均值為鋼筋內(nèi)力，所測定的張拉應(yīng)力分別在10.68～11.81 kN之間（φR6 mm）和8.66～9.57 kN之間（φR5 mm）即可驗收合格。

圖4 預(yù)應(yīng)力檢測

4.4 拱板隔板安裝

隔板按結(jié)構(gòu)設(shè)計要求的位置進(jìn)行安裝，隔板安裝時用30 mm×30 mm×50 mm墊塊（墊塊強(qiáng)度C40）墊起。隔板鋼筋應(yīng)采用點焊鋼筋網(wǎng)（圖5）。

圖5 拱板隔板安裝

隔板與上下弦板交界的地方加固辦法為：喇叭口位置用對拉桿加固，每300 mm布置1道，側(cè)面用鋼管斜撐加固。

4.5 拱板模板安裝

上弦拱板模板為定型模板，按照設(shè)計圖紙要求提前預(yù)配，周轉(zhuǎn)使用，流水施工。為保證拱板拱度及混凝土外觀尺寸，模板與混凝土接觸面采用不銹鋼鐵皮作為胎膜。

下弦板要求底模平整度每2 000 mm范圍內(nèi)的誤差值≤2 mm；全跨范圍內(nèi)最大絕對誤差≤10 mm；下弦板按1/1 000起拱，起拱高度為2.1 cm（圖6）。

4.6 拱板混凝土澆灌及養(yǎng)護(hù)

拱板采用預(yù)拌混凝土，人工配合塔吊澆灌。拱板應(yīng)該從下往上，一次澆筑成型，不留施工縫，并均應(yīng)從兩端向跨中對稱澆筑。澆筑時，對于肋梁振搗要慎重，防止振搗不密實[3]。

混凝土澆筑完成后及時進(jìn)行收面和養(yǎng)護(hù)，擬采用一層塑料薄膜和麻袋覆蓋的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間至少7 d（圖7）。

圖6 拱板模板安裝

4.7 預(yù)應(yīng)力放張

預(yù)應(yīng)力筋必須待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度要求后再進(jìn)行放張，拱板下弦預(yù)應(yīng)力鋼筋需待混凝土強(qiáng)度達(dá)85%后，才能對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行放張。放張時要考慮預(yù)壓力的對稱原則，先放張預(yù)壓力較小區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋，然后同時放張預(yù)壓力較大區(qū)域的預(yù)應(yīng)力筋，斷筋應(yīng)從拱板兩側(cè)對稱交錯剪斷，采用剪絲鉗剪斷鋼筋時，雙手用力要均勻。及時焊接好斜拉筋。

4.8 拱板高空滑移就位

1）起頂。首先設(shè)置預(yù)留洞，放置YCW250A型液壓千斤頂4臺，每邊各2臺，當(dāng)拱板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85%以上時才能起頂。

2）放滑輪車。將拱板起頂?shù)娇梢苑呕嗆嚨母叨?，放置專用滑輪車，輕放千斤頂，待拱板屋面落到滑輪車上，取出千斤頂?；嗆嚨南旅媸菍?dǎo)軌，導(dǎo)軌由厚10 mm鋼板制作而成，下面卡在圈梁上，使其不能左右擺動，上邊可以限制滑輪車的行走路線（圖8）。

圖8 拱板高空滑移就位

3）滑移。拱板滑移前需在山墻圈梁上埋設(shè)用來固定電動葫蘆的拉環(huán)，拉環(huán)采用φ18 mm鋼筋環(huán)，每邊設(shè)置2個，拱板的兩端距邊500 mm處埋設(shè)φ12 mm的拉環(huán)，使用電動葫蘆沿橫向拉動拱板，將拱板安裝就位。移動過程中，速度要緩慢，拉力要均勻一致，一邊移動一邊要注意觀察滑輪車的行走路線，稍有偏差便立即校正。安裝完成后，頂起拱板取出滑移設(shè)備。

4.9 拱板屋面安裝

在拱板安裝前，需按規(guī)定對拱板進(jìn)行抽樣荷載檢驗。

平房倉拱板未安裝就位前不得拆除天溝模板，拱板安裝時下弦板應(yīng)保持水平狀態(tài)，避免四角先后就位。

拱板強(qiáng)度滿足并焊接好斜拉筋后，利用特制牽引運(yùn)輸小車設(shè)備，將其用千斤頂頂起，固定在特制小車上，通過人力牽引，平行位移小車，直到就位為止，緩慢放下千斤頂，讓拱板屋面落到正確位置，取出千斤頂，將拱板預(yù)埋件與圈梁上的預(yù)埋件焊接，完成該榀拱板屋面安裝（圖9）。

圖9 拱板屋面安裝

5 實施的主要創(chuàng)新點和效果

5.1 實施的創(chuàng)新點

1）采用高位預(yù)制、頂升滑移就位的施工方法進(jìn)行預(yù)制安裝，通過屋頂圈梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉固定，選一個廒間進(jìn)行拱板預(yù)制操作平臺的搭設(shè)，在預(yù)制平臺上對拱板進(jìn)行高空預(yù)制，預(yù)制完成達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度后通過滑移設(shè)備進(jìn)行頂升和滑移就位安裝。

2）平房倉不需進(jìn)行所有廒間的滿堂腳手架搭設(shè)，只需選最中間的一個廒間，搭設(shè)滿堂腳手架，設(shè)置預(yù)制平臺，即可完成所有廒間的預(yù)應(yīng)力薄壁拱板預(yù)制。

3）預(yù)應(yīng)力拱板滑移時采用高位滑移防偏位的U形導(dǎo)軌運(yùn)輸裝置，不僅能滿足各種滑移施工方法，而且加固工藝簡單易行，自動與滑移小車固定，有效杜絕拱板滑移過程中的偏位現(xiàn)象。

5.2 實施的效果

本項目的預(yù)應(yīng)力薄壁拱板屋面高位預(yù)制、頂升滑移就位的施工方法，與在高空搭設(shè)高支模架現(xiàn)澆施工方法相比，能大幅減少鋼管、扣件、木方、木板等輔材的用量，降低成本；與現(xiàn)場預(yù)制然后吊裝的施工方法相比，不需要占用施工場地，而且不需要使用大型吊裝設(shè)備，降低成本。該方法在合理優(yōu)化人力及物資等成本投入的同時，使施工工期得到了最大限度的節(jié)約，并且保證了施工安全。最終拱板成型質(zhì)量效果較好，未出現(xiàn)蜂窩、麻面等質(zhì)量缺陷，施工整體管理也簡化了很多，得到建設(shè)及監(jiān)理單位的一致認(rèn)可及好評，社會效益良好，值得推廣和應(yīng)用。