預應力混凝土雁形板屋蓋在臨洪東泵站廠房改造中的應用

莊前兵 張靜西 汪亞超

臨洪東泵站位于連云港市新浦區(qū)，建于1979年，安裝12臺單機流量30m3/s立式軸流泵，經(jīng)30余年的運行，工程出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土碳化損壞、機電設備老化和屋蓋漏雨等現(xiàn)象，現(xiàn)狀已難以保證機組安全運行，上級有關部門決定對該站進行更新改造。

泵站廠房跨度11.4m，長度為118.55m，屋面高為15.9m，原廠房屋蓋采用預應力鋼筋混凝土槽型板，滲漏嚴重，為徹底解決廠房屋蓋滲漏問題，決定將原屋蓋更換，經(jīng)調查和技術經(jīng)濟比較，采用預應力混凝土雁形板結構，設計單塊板寬3m、高1.05m、長 13.65m，共 40塊，現(xiàn)場預制，后張法施工。

一、雁形板構造特點

1.質輕高強

預應力混凝土雁形板重量為244kg/m2，原槽形板重量為 440kg/m2，雁形板重量是原槽形板的55.5%。雁形板混凝土強度等級為C35，結構呈“V”形（見圖1），寬度3m，高度1.05m，由兩薄壁翼板相對向下30°傾斜相交，與矩形梁構成板梁結構，翼板厚度5cm，根部7.4～10cm，矩形梁兩端部1m范圍內為錨拉端，梁斷面為353mm×300mm，中間部位斷面為270mm×300mm，梁內設置預應力高強鋼絲；翼板作為雁形板的受壓區(qū)，與矩形梁共同工作，承擔結構受力，大大提高了板的承載能力和跨度。

2.防水好

屋面依靠混凝土本身的密實性和抗?jié)B性來承擔屋面防水，雁形板獨特的“V”形結構與SBS柔性防水材料的結合大大增強了防水效果。

3.通風采光好

雁形板的翼板上可以開孔形成天窗，同時“V”形的下部空間可安裝百頁窗，有效解決屋蓋采光與通風等功能要求。

4.造形美觀

雁形板安裝完成后，獨特的多“V”形結構呈現(xiàn)出波浪形，外形視覺效果美觀。

二、雁形板預制

1.模板制作安裝

雁形板模板支架體系由專用鋼模架、通用建筑鋼模板及局部專用鋼模板組成。

模板安裝步驟如下：

（1）平整場地：場地夯實處理使其具備足夠承載力。

（2）放線、干砌磚支墩：根據(jù)構件平面布置及支架擺放位置確定出支墩位置，磚支墩尺寸為長×寬×高=240mm×240mm×120mm，間距1000mm，中間的磚支墩高度需考慮矩形梁起拱度要求。

（3）安放鋼支架：鋼支架間距為900～1200mm，安放鋼支架時，應按設計要求起拱，縱向起拱度按L/500計算。

（4）先拼裝矩形梁及翼板底面模板，待扎好鋼筋后安裝上邊肋模板，再全面校正模板尺寸及起拱度。

2.鋼筋安裝

（1）雁形板鋼筋配置：矩形梁預應力筋采用фP5碳素鋼絲束18根，翼板及矩形梁箍筋為CRB550級冷軋帶肋鋼筋фR5，具體配筋見圖2。

（2）矩形梁鋼筋：在模外綁扎安裝成形后放入模板內。

（3）安裝翼板板面縱橫向鋼筋：翼板板面縱橫向鋼筋為雙層，先人工安裝縱向鋼筋，并用錐銷錨固定在翼板端面模板上，再安裝翼板橫向鋼筋，上下層鋼筋保護層均為15mm。

3.澆筑混凝土

（1）雁形板混凝土設計強度等級為C35，采用42.5普通硅酸鹽水泥、中砂、5～15mm瓜子片及JM-Ⅷ高效減水劑，混凝土配合比為水泥∶砂∶石∶粉煤灰∶水=1∶1.66∶2.59∶0.14∶0∶45，JM-Ⅷ高效減水劑用量為膠凝材料用量的1.48%，坍落度控制在3～5cm。

（2）在澆筑混凝土前，首先檢查模板、鋼筋、埋件等制作安裝質量，混凝土澆筑過程中，注意觀察模板、支架、鋼筋、預埋件是否會發(fā)生變形、位移，并及時處理。

（3）混凝土用平板振動器和插入振動器振搗，用木枋初步刮平，用滾筒反復碾壓，再兩次搓實。澆筑混凝土時嚴格控制翼板厚度，用插釬檢查翼板厚度，板厚允許偏差+3～-2mm。用2m靠尺檢查表面平整度，偏差不得超過5mm。

（4）混凝土養(yǎng)護：因雁形板為薄壁構件，表面積大，且預制期間為冬季，混凝土保溫養(yǎng)護是關鍵工序。采用搭暖棚升溫，保持暖棚內溫度在15℃以上，養(yǎng)護10d后，再用塑料布與草簾覆蓋養(yǎng)護。

經(jīng)檢測，混凝土28d回彈強度推定值為39.5MPa，試塊強度43.8MPa。

4.預應力孔道成孔

（1）預應力孔道采用鋼管抽芯法成孔，選用壁厚3mm、直徑60mm鋼管，鋼管焊接接頭用磨光機打磨光滑，鋼管在矩形梁中每隔2m用鋼筋井字架固定。

（2）在混凝土澆筑過程中和澆筑后，每間隔20min轉動鋼管，使之不與混凝土粘結，在混凝土初凝之后抽出鋼管。

5.拆模

雁形板混凝土強度達到10MPa以上方可拆模，采取分段分塊拆模，拆模同時在翼板下加木支撐。

拆模前在V型翼板上邊緣安裝拉桿，間距為3m，每根拉桿張緊力為6kN，防止運輸?shù)跹b過程中翼板根部產(chǎn)生斷裂，待雁形板安裝就位板縫灌注混凝土達到設計強度后，方可卸去拉桿。

6.預應力張拉及孔道灌漿

雁形板預應力筋采用5.00-1570-WCD型鋼絲，張拉端采用圓柱體“OVM”型群錨錨具，錨固端采用“DTM5-21”型鐓頭錨錨具，待雁形板混凝土強度達到設計強度后張拉預應力筋，采用一端張拉，張拉力1099MPa，超張拉3%。

預應力筋張拉后立即灌漿，水泥漿使用42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.45，灌漿壓力為0.4MPa。

三、雁形板安裝

1.吊裝

單塊雁形板重10t，根據(jù)泵站廠房高度和吊裝場地的實際情況，采用汽車吊配合廠房內行車的吊裝方案。

（1）運輸：在雁形板兩端翼板根部（距端部50cm）設4個吊裝孔，主吊繩從孔中穿過捆綁矩形梁，兩根副鋼絲繩分別從矩形梁兩側的主吊孔穿過捆綁翼板，使雁形板在吊起后不致傾翻。把雁形板從預制場吊至運輸車上的“V”型支架上，運至廠房東側空地上。

（2）吊裝：用 50t吊車將雁形板從運輸車上吊至廠房行車的“V”型活動支架上，運至安裝點，分別在廠房“L”型圈梁上架設兩臺10t千斤頂，頂在雁形板兩端的矩形梁底，將雁形板頂起15cm高，打開行車“V”型活動支架，使雁形板脫離行車。緩慢降落兩臺10t千斤頂，使雁形板矩形梁降落到廠房圈梁上，40塊雁形板如此循環(huán)運輸?shù)跹b。

（3）焊接固定：雁形板就位后進行焊接，每塊雁形板將矩形梁兩擱支端與圈梁上預埋鋼板焊接，翼板翼緣每邊設4個連接鋼板，兩相鄰雁形板翼板上連接鋼板分別用短鋼筋焊接連接。

2.灌縫

采用C35細石混凝土灌縫，混凝土配合比為水泥∶黃砂∶瓜子片∶水=1∶1.51∶2.75∶0.45，待灌縫混凝土強度達到5MPa時，方可卸去拉桿。

3.防水處理

雁形板屋面采用-15℃低溫SBS柔性防水卷材處理。

四、結束語

臨洪東泵站廠房采用雁形板屋面，經(jīng)過一個汛期使用，屋面無滲漏現(xiàn)象，達到了預期效果。雁形板作為一種結構合理、技術先進的新型大跨度屋蓋構件，具有整體性及抗震性能好、防水處理簡單可靠、施工簡易快速、用料省、自重輕等優(yōu)點，適用大跨度廠房改造，具有良好的應用前景，值得推廣■