分片式裝配樓梯施工技術(shù)

何增平

(福州市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 福建福州 350007)

0 引言

近年來(lái)，隨著社會(huì)科學(xué)水平的發(fā)展和進(jìn)步，樓梯作為建筑中形式較為常見(jiàn)且施工復(fù)雜的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其施工成型過(guò)程在人工、材料、工期等方面投入資源較多。現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)裝配式施工技術(shù)正處于推廣應(yīng)用期，樓梯結(jié)構(gòu)非常適合作為預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行裝配式施工。一般住宅單跑樓梯構(gòu)件凈重約為 4t，采用裝配式樓梯施工常因吊裝構(gòu)件重量、吊裝構(gòu)件與塔吊水平距離、塔吊有效吊裝半徑等因素而受到制約，若更換升級(jí)塔吊型號(hào)，可提高起重能力，但將大大增加建筑施工成本，經(jīng)濟(jì)性差，顯然限制了裝配式樓梯等構(gòu)件的技術(shù)推廣應(yīng)用。因此，某工程樓梯裝配技術(shù)創(chuàng)新采用單跑梯段板分片預(yù)制、分片吊裝的方法，在不采用大型塔吊的情況下完成樓梯構(gòu)件的吊裝，并且保證了梯段的安裝質(zhì)量，提高了施工效率。

在該工程中，單跑樓梯構(gòu)件板寬1220mm、投影跨度5460mm、板厚180mm，凈重約4t。通過(guò)分片預(yù)制、分片吊裝的方法，將單跑樓梯分成兩片進(jìn)行預(yù)制與吊裝施工，每片凈重約2t，寬度610mm。分片式裝配樓梯工藝降低了單片梯段板的自重，不需要使用大型塔吊即可完成預(yù)制梯段板的快速吊裝，擴(kuò)大了裝配式樓梯的應(yīng)用范圍，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

1 工程概況

某住宅小區(qū)工程，由 13 棟高層住宅樓、兩棟商住樓，建設(shè)項(xiàng)目總建筑面積約16萬(wàn)m2，總建筑高度98m，地上30 層，地下2 層，結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)類型為樁筏基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。

2 分片式裝配樓梯施工核心技術(shù)原理

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙深化設(shè)計(jì)，通過(guò)將常規(guī)單跑梯段板沿板寬跨中方向分成兩片單獨(dú)預(yù)制構(gòu)件，兩片梯段板在安裝階段拼合成一跑樓梯(圖1)。兩片梯段板拼合完成后，通過(guò)跨中設(shè)置的兩根抗剪銷預(yù)留孔植入定型鋼管骨架形成整體(圖2)，利用剛性連接協(xié)同受力；梯段板安裝就位后再進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)平及復(fù)測(cè)，利用高強(qiáng)灌漿料填灌樓梯兩端銷栓孔，灌實(shí)梯段板上端銷栓孔(固定鉸支座)，下端銷栓孔留設(shè)空腔(滑動(dòng)鉸支座)，梯段板周邊縫隙用聚苯填充，頂部用密封膠封堵。

圖1 樓梯分片設(shè)計(jì)圖

圖2 定型鋼管骨架大樣圖

3 分片式裝配樓梯施工工藝關(guān)鍵技術(shù)處理

3.1 施工工藝流程

分片式裝配樓梯施工流程，如圖3所示。

圖3 分片式裝配樓梯施工流程

3.2 主要施工流程

3.2.1樓梯結(jié)構(gòu)圖深化設(shè)計(jì)

(1)考慮不同的梯段板形狀、結(jié)構(gòu)重量、鋼筋配筋等因素，在梯段板內(nèi)部設(shè)計(jì)預(yù)埋吊釘和銷栓孔加強(qiáng)筋的規(guī)格、位置和數(shù)量及預(yù)留孔的數(shù)量和位置。對(duì)梯段板吊運(yùn)及安裝過(guò)程的受力狀態(tài)及使用的構(gòu)配件進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算。深化設(shè)計(jì)圖紙和力學(xué)驗(yàn)算，經(jīng)設(shè)計(jì)單位批準(zhǔn)后實(shí)施。

(2)吊釘設(shè)置在梯段板側(cè)面(立模上表面)位置，用于后期脫模和翻轉(zhuǎn)，另再設(shè)置2個(gè)吊釘在踏步板兩端的表面設(shè)計(jì)位置，用于后期施工吊裝。加強(qiáng)處理吊釘位置周圍鋼筋，保證其足夠的剛度和穩(wěn)定性(圖4)。

圖4 吊釘加強(qiáng)筋布設(shè)示意圖

(3)在距梯段板兩端約樓梯跨徑的9/25 L位置，設(shè)置2處Ф50抗剪銷預(yù)留孔，由于抗剪銷預(yù)留孔設(shè)在板筋內(nèi)，不再另設(shè)加強(qiáng)筋；在梯段板兩端的板厚方向各預(yù)留2個(gè)貫通的銷栓孔，銷栓孔周圍設(shè)置加強(qiáng)筋處理(圖5)。

圖5 銷栓孔加強(qiáng)筋示意圖

3.2.2吊釘?shù)氖芰︱?yàn)算分析

對(duì)吊釘?shù)膹?qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算計(jì)算，即確定不同起吊姿態(tài)下的最大起吊重量，其失效形式主要表現(xiàn)為螺紋部分的塑性變形和斷裂。

(1)吊釘最簡(jiǎn)單的受力分析情況，即作用力p沿Y軸垂直向上作用力時(shí)，p的受力作用分析(圖6)，具體計(jì)算詳見(jiàn)式(1)。

(1)

式(1)中：p——作用力，N；

d——螺紋直徑，m；

σs——材料的屈服強(qiáng)度，MPa；

n——安全系數(shù)。

圖6 單個(gè)吊釘?shù)跹b受力分析簡(jiǎn)圖

(2)當(dāng)?shù)踽斒艿剿降跹b的作用力時(shí)，p的受力作用分析如圖7所示；當(dāng)?shù)踽斒艿浇嵌日{(diào)整的作用力時(shí)，p的受力作用分析如圖8所示(p′與X軸的夾角均不得小于45°)。具體計(jì)算詳見(jiàn)式(2)。

圖7 吊釘水平吊裝受力分析簡(jiǎn)圖

圖8 吊釘角度調(diào)整吊裝受力分析簡(jiǎn)圖

吊釘受力分析計(jì)算式(2)：

(2)

3.2.3梯段板預(yù)制

依據(jù)經(jīng)設(shè)計(jì)單位確認(rèn)的深化設(shè)計(jì)圖紙以及吊釘?shù)氖芰︱?yàn)算分析結(jié)果，委托具有相應(yīng)專業(yè)資質(zhì)的企業(yè)設(shè)計(jì)，加工定型鋼制側(cè)立模具。預(yù)埋吊釘由專業(yè)廠家提供，型號(hào)根據(jù)驗(yàn)算確定，產(chǎn)品應(yīng)有質(zhì)量證明文件。

制作單跑樓梯前，先將模板清掃至表面清潔干凈、無(wú)損壞、無(wú)銹跡、無(wú)污染狀態(tài)，然后將脫模劑均勻涂抹在模板內(nèi)側(cè)[1]；隨后再將制作完成的樓梯鋼筋網(wǎng)片安裝在模具內(nèi)，放置鋼筋保護(hù)層墊塊并調(diào)整好位置，將預(yù)埋吊釘及相關(guān)加強(qiáng)筋固定于梯段板設(shè)計(jì)位置。

預(yù)制梯段板采用商品混凝土，混凝土用石子粒徑控制在5～25mm范圍內(nèi)；混凝土入模時(shí)，塌落度控制為160±20mm；澆筑時(shí)，投料高度不大于500mm；混凝土振搗采用插入式振搗棒，振搗間距不大于400mm?；炷翝仓戤呾o停后進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)實(shí)測(cè)值達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行裝運(yùn)及吊裝[2]。

3.2.4梯梁預(yù)埋螺栓

在分片式梯段板的上下兩端支承梯梁上，預(yù)埋4根C級(jí)固定螺栓(圖9)，與梯段板的2個(gè)銷栓孔對(duì)稱對(duì)應(yīng)，螺栓型號(hào)經(jīng)計(jì)算確定。在梯段板兩端的“Z”形梯梁翼緣板上表面做20mm厚、強(qiáng)度等級(jí)大于等于M10的1∶1水泥砂漿找平層，并精確控制找平層的灰餅標(biāo)高。梯梁翼緣板在做砂漿找平層前，將混凝土表面鑿除并清理干凈。

圖9 梯梁預(yù)埋螺栓示意圖

3.2.5預(yù)制梯段板吊裝

(1)根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙，操作人員彈出分片式樓梯安裝的放樣控制線，質(zhì)量員復(fù)核確認(rèn)其控制線及標(biāo)高在規(guī)范要求的允許偏差范圍內(nèi)。

(2)分片式預(yù)制梯段板采用塔吊進(jìn)行吊裝時(shí)，用專用吊環(huán)與梯段板預(yù)埋吊釘螺栓連接牢靠。樓梯吊裝前先進(jìn)行試吊，即將樓梯從地面往豎直方向起吊500mm停止，檢查吊具吊索連接情況，構(gòu)件的外觀質(zhì)量以及根據(jù)事先計(jì)算的角度進(jìn)行梯段角度調(diào)整，以保證構(gòu)件吊裝受力狀態(tài)與安裝受力狀態(tài)一致。在梯段板兩端懸掛牽引繩，由輔助人員牽引，以保證吊裝平穩(wěn)和避免碰撞。試吊完畢后進(jìn)行吊裝。

裝配式樓梯吊裝采用水平吊裝法(圖10)，通過(guò)吊環(huán)螺栓將吊耳與裝配式樓梯內(nèi)預(yù)埋的螺母連接。吊裝過(guò)程，先將梯段吊運(yùn)至樓梯井內(nèi)，然后慢慢下降至作業(yè)面以上300～500mm處停止下吊，通過(guò)調(diào)整手拉葫蘆鋼鉸鏈的長(zhǎng)度，使梯段板調(diào)整至設(shè)計(jì)角度(圖11)。進(jìn)行微調(diào)旨在使梯板邊線與提前設(shè)置好的安裝控制線對(duì)準(zhǔn)，梯段預(yù)留洞對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)預(yù)埋件緩慢下降、準(zhǔn)確定位，梯段安裝完畢后進(jìn)行微調(diào)校正，校正完畢后脫鉤。

圖10 梯段板水平吊裝示意圖

圖11 梯段板吊裝角度調(diào)整示意圖

(3)預(yù)制梯段板吊裝、運(yùn)輸時(shí)，動(dòng)力系數(shù)取1.5；預(yù)制梯段板翻轉(zhuǎn)及安裝過(guò)程中就位、臨時(shí)固定時(shí)，動(dòng)力系數(shù)取1.2。整個(gè)吊裝過(guò)程，鋼絞線最大擴(kuò)張角不超過(guò)120°[3]。

3.2.6節(jié)點(diǎn)處理

(1)兩片梯段板整體組裝完成后，兩板接(拼)縫內(nèi)縫隙采用發(fā)泡劑填充密實(shí)處理。抗剪銷預(yù)留孔內(nèi)嵌入焊有支撐肋的Ф48.3定型鋼管(圖12)，并采用C40等級(jí)CGM灌漿料填實(shí)，養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即形成抗剪銷，以確保兩片梯段板能夠整體協(xié)同受力作用。同時(shí)，在抗剪銷預(yù)留孔封閉前對(duì)梯段板進(jìn)行驗(yàn)收。

圖12 定型鋼管骨架大樣

(2)梯段板安放至梯梁上后(預(yù)埋長(zhǎng)螺栓穿過(guò)銷栓孔)，利用C40等級(jí)CGM灌漿料填灌樓梯兩端銷栓孔，灌孔時(shí)注意上端灌實(shí)(圖13)，下端留設(shè)空腔(圖14)；攪拌好的灌漿料必須在30min內(nèi)灌注完畢，灌漿材料填充操作結(jié)束后4h內(nèi)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)[1]，不得對(duì)其施加劇烈振動(dòng)、沖擊。

圖13 上端固定鉸支座

圖14 下端滑動(dòng)鉸支座

(3)待養(yǎng)護(hù)期結(jié)束，在兩板接縫等部位進(jìn)行試水檢測(cè)，試(淋)水試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為4h(應(yīng)不小于2h)，每6h檢查一次。

4 結(jié)語(yǔ)

該工程分片式裝配樓梯的混凝土澆筑和外觀成型質(zhì)量效果好，分片式裝配樓梯在使用傳統(tǒng)塔式起重機(jī)的基礎(chǔ)上，促使裝配式樓梯構(gòu)件得到了進(jìn)一步應(yīng)用。裝配式樓梯構(gòu)件可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，能將施工現(xiàn)場(chǎng)大量重復(fù)性的工作利用高度機(jī)械化和自動(dòng)化的預(yù)制生產(chǎn)線予以整合，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)效率顯著提高；結(jié)合構(gòu)件的定型化和標(biāo)準(zhǔn)化，可最大限度地提高鋼筋、混凝土等材料的利用效率與模板周轉(zhuǎn)數(shù)；實(shí)行裝配式施工，可減少了現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)與支模架搭設(shè)工作量，縮短施工工期，避免了因人為因素造成材料浪費(fèi)。項(xiàng)目在施工過(guò)程中受到了參建各方的一致好評(píng)，積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，也為今后其他同類工程的裝配樓梯施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)借鑒。

參 考 資 料

[1] GB50666-2011 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[S].2011.

[2] GB50204-2015 混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].2015.

[3] JGJ1-2014 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].2014.