大型污泥焚燒車間梁板結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝技術(shù)研究

管海軍

摘 要：預(yù)制拼裝技術(shù)已經(jīng)在民用建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)中得到了較為普遍的應(yīng)用，但是在工業(yè)建筑中應(yīng)用尚未普及。某大型污泥焚燒車間的現(xiàn)澆混凝土梁板改為工廠預(yù)制、現(xiàn)場拼裝。本文對其技術(shù)準(zhǔn)備、設(shè)計要點、吊裝作業(yè)、接縫技術(shù)、工期及費用對比進(jìn)行了詳細(xì)的描述，指出類似項目采用梁板結(jié)構(gòu)預(yù)制技術(shù)可以提高可靠性和安全性，節(jié)約工期，對成本變化進(jìn)行了分析，給類似項目提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：污泥焚燒車間;預(yù)制拼裝;工期;交叉施工

1工程概況

某污水處理廠污泥處理二期工程采用工程總承包模式建設(shè)，污泥處理規(guī)模為128tDs/d。其中廠區(qū)核心單體為污泥焚燒車間，設(shè)計為鋼筋混凝土框排架結(jié)構(gòu)，主要功能為負(fù)責(zé)污泥接收、干化、焚燒和煙氣處理等污泥處理主要工藝，車間平面尺寸為124m×89.6m，建筑總高度26.8m。

由于污泥焚燒車間內(nèi)配置有污泥接收、輸送、干化、焚燒及煙氣處理等龐大的設(shè)備系統(tǒng)，需要與污泥焚燒車間主體結(jié)構(gòu)同步進(jìn)行安裝施工。在結(jié)構(gòu)封頂前必須完成焚燒爐、煙氣處理等大型設(shè)備拼裝，在此情況下如仍采用現(xiàn)澆，滿堂支架搭拆與設(shè)備安裝工序難以協(xié)調(diào)銜接，已就位的設(shè)備區(qū)域不具備搭設(shè)支架的條件，且存在高支模的安全風(fēng)險。對于污泥處理系統(tǒng)的部分精密設(shè)備而言，任何撞擊都可能造成較大的損失。經(jīng)過多方商議，結(jié)合設(shè)備系統(tǒng)的平面布置，最終確定對梁板采用預(yù)制拼裝技術(shù)，以此解決工期、質(zhì)量、安全、設(shè)備保護(hù)的各方面要求。預(yù)制范圍為主樓二層預(yù)制梁+鋼筋桁架模板樓板的形式，柱間層預(yù)制梁，屋頂層預(yù)制梁+鋼筋桁架模板樓板的形式。

2預(yù)制拼裝的設(shè)計

如上圖所示，污泥干化焚燒車間是整個項目的核心區(qū)，對于后續(xù)設(shè)備安裝調(diào)試運(yùn)行極其重要。經(jīng)過設(shè)計與施工各個專業(yè)的共同研究討論，預(yù)制裝配的需求如下：（1）大跨度——卸料大廳跨度20m;（2）下方施工通道;（3）大荷載——四臺干化機(jī)，單臺設(shè)備重140噸;（4）干化機(jī)安裝協(xié)調(diào)。

如上圖所示，預(yù)制裝配范圍內(nèi)柱網(wǎng)10m×20m，樓面標(biāo)高9.6m，屋面標(biāo)高20m。

2.1概況和基本原則

1.本項目地塊污泥焚燒車間部分區(qū)域采用預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計施工。預(yù)制范圍為2～屋頂層的部分梁，構(gòu)件類型為預(yù)制梁構(gòu)件和鋼筋桁架模板。

2.基本原則：

（1）預(yù)制構(gòu)件加工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)定和施工單位的要求編制生產(chǎn)加工方案。

（2）上述生產(chǎn)加工方案和施工專項方案應(yīng)符合國家、行業(yè)、建設(shè)所在地的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程和地方標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)定。

（3）工程監(jiān)理單位、施工承包單位、預(yù)制構(gòu)件加工單位和深化設(shè)計單位、其他與工程相關(guān)的產(chǎn)品供應(yīng)廠家，均應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行本說明的各項規(guī)定。

2.2設(shè)計方案：

（1）梁柱均在工廠預(yù)制，吊裝完成后再澆筑混凝土梁柱節(jié)點和樓面板。屋面為鋼結(jié)構(gòu)屋面。

（2）梁柱節(jié)點按剛接計算，次梁計算按兩端鉸接。柱截面尺寸1000×1500，主梁采用預(yù)應(yīng)力梁，主要截面尺寸650×2400 ，次梁500×1000，層間連系梁500×1000。

2.3構(gòu)件生產(chǎn)要求

（1）混凝土原材料選用應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》（GB/T50476-2008）附錄B的要求，詳參照結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（2）吊鉤、吊環(huán)直徑不大于14mm時，采用HPB300鋼筋;大于14mm時，采用Q235B圓鋼，其材料性能應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T 700）的規(guī)定，不得采用加工鋼筋。預(yù)埋件錨筋采用HRB400或HPB300鋼筋（除特殊注明外），嚴(yán)禁采用冷加工鋼筋。預(yù)埋件鋼板采用Q235B鋼材。

3.預(yù)制拼裝的施工

3.1施工流程

焚燒車間施工總流程圖如下：

樁基施工→土方開挖→基礎(chǔ)施工→土方回填→立柱施工→現(xiàn)澆梁施工→預(yù)制梁施工→屋面結(jié)構(gòu)施工

二層預(yù)制吊裝施工流程圖如下：

柱間層、屋頂層預(yù)制吊裝施工流程圖如下：

3.2施工準(zhǔn)備

3.2.1生產(chǎn)準(zhǔn)備

組建、成立預(yù)制項目課題攻關(guān)小組和項目實施小組，分析、研究課題對象，實施現(xiàn)場操作與施工，達(dá)到課題目標(biāo)要求。

編制具有可操作性的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工組織設(shè)計，優(yōu)化方案，確保節(jié)點，推行科學(xué)化施工新領(lǐng)域。

加強(qiáng)設(shè)計圖、施工圖和預(yù)制構(gòu)件加工圖的結(jié)合，做好各圖紙的相符性，提供可行的工廠化制作和現(xiàn)場可施工的深化圖，優(yōu)化原設(shè)計圖紙。

做好專業(yè)多工種施工勞動力組織，選擇和培訓(xùn)熟練技術(shù)工人，按照各種工種的特點和要點，加強(qiáng)安排與落實。

落實施工前期工作，包括材料、預(yù)制件制造、養(yǎng)護(hù)、模板、表面裝飾，保護(hù)起吊、運(yùn)輸、儲存、臨時支撐，安裝防水接縫安裝等。

3.2.2交底與溝通

按照三級技術(shù)交底程序要求，逐級進(jìn)行技術(shù)交底，特別是對不同技術(shù)工種的針對性交底，要切實加強(qiáng)和落實。

重視設(shè)計交底工作，每次設(shè)計交底前，由項目工程師具體召集各相關(guān)崗位人員匯總、討論圖紙問題，設(shè)計交底時，切實解決疑難和有效落實現(xiàn)場碰到的圖紙施工矛盾。

切實加強(qiáng)與建設(shè)單位、設(shè)計單位、預(yù)制構(gòu)件加工制作單位、施工單位以及相關(guān)單位的聯(lián)系，及時加強(qiáng)溝通與信息聯(lián)系。

施工前，堅持樣板引路制度，讓施工人員了解預(yù)制構(gòu)件項目的特點和要點，正式施工時，有一個參照和實樣概念。

3.2.3技術(shù)準(zhǔn)備

熟悉施工圖紙及有關(guān)設(shè)計要求，編制高層裝配式結(jié)構(gòu)組織設(shè)計或施工方案，核對柱、樓板的空間就位尺寸和相互間的關(guān)系，會同設(shè)計人員解決施工中的疑難問題。

對有關(guān)施工人員進(jìn)行質(zhì)量、安全、技術(shù)交底做到人人心中有數(shù)（包括施工操作技能，現(xiàn)場施工條件、安全、技術(shù)措施、各部門各工種應(yīng)相互配合協(xié)作要求等）。

組織汽吊及輔助機(jī)械進(jìn)場并進(jìn)行調(diào)試，計劃安排結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)增加的新設(shè)備和工具。

組織安裝技術(shù)工人進(jìn)行培訓(xùn)及觀摩，特種作業(yè)人員經(jīng)考核合格后方可持證上崗作業(yè)。組織材料試驗和研究新工藝新方法。

3.2.4構(gòu)件吊裝前的準(zhǔn)備

檢查構(gòu)件型號、數(shù)量及構(gòu)件質(zhì)量，合格方可使用，并將所有的預(yù)埋件及板外插筋，連接筋等進(jìn)行疏整，清除浮漿。

計算構(gòu)件的數(shù)量，單件的重量和安裝就位高度及固定所用的支撐的數(shù)量。采用合格的專用支撐，嚴(yán)格按設(shè)計規(guī)定間距進(jìn)行布設(shè)，并在事先設(shè)置平面圖上作好標(biāo)記，便于數(shù)據(jù)統(tǒng)計和安裝，以及支撐體系有計劃進(jìn)場作為依據(jù)。在施工作業(yè)時，檢查柱支撐是否穩(wěn)定牢固，是否按照設(shè)計要求進(jìn)行間距設(shè)置。

根據(jù)控制軸線和標(biāo)高控制水平線，依次彈出柱的縱、橫軸線，柱兩側(cè)邊線、節(jié)點線，門洞口位置線，樓梯休息平臺板的位置及標(biāo)高線，異形構(gòu)件位置線。各構(gòu)件的編號按照吊裝施工平面圖注寫在構(gòu)件安裝位置邊的樓地面上，以便施工直觀清晰按圖就位。

按設(shè)計要求檢查基面、表面預(yù)留鋼筋，其位置偏移量不得大于10mm，若偏移量超過10mm，應(yīng)采取糾偏措施作相應(yīng)調(diào)整。

吊裝機(jī)具的準(zhǔn)備，檢查汽吊性能是否完好，運(yùn)行是否靈活，檢查專用吊鏈及彈簧防開鉤是否有破壞。每個構(gòu)件起吊前必須檢查卡具是否連接牢固，符合要求方可起吊。

3.3吊裝就位

預(yù)制梁吊裝

1.基層清理：施工前，先對施工完成的牛腿和柱頂?shù)倪B接面進(jìn)行清理;

2.測量放線：根據(jù)施工圖紙，彈出預(yù)制梁安裝控制線，并對控制線及標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，控制安裝標(biāo)高;

3.安裝過程：預(yù)制梁吊裝釆用單機(jī)吊裝法，由內(nèi)向外進(jìn)行。吊裝前先將吊鉤對準(zhǔn)預(yù)制梁中心，以防預(yù)制梁吊起后向一側(cè)傾斜，在構(gòu)件兩端各綁扎一根20～30m長的溜繩，將預(yù)制梁緩慢吊離地面，盡量穩(wěn)住預(yù)制梁，防止其擺動。當(dāng)預(yù)制梁穩(wěn)住后平緩吊起，吊至過牛腿面高約50cm時，采用溜繩配合吊臂轉(zhuǎn)動，使預(yù)制梁兩端對準(zhǔn)牛腿定位點，然后落鉤。當(dāng)預(yù)制梁底與牛腿頂部接觸時，停住吊鉤，用撬棒微微撬動，使預(yù)制梁中心線與設(shè)計位置重合，對準(zhǔn)后落鉤。同時對角施焊，完全焊好后，用短筋將預(yù)制梁頂U(kuò)型箍和框架主梁頂?shù)腢型箍焊接，使預(yù)制梁垂直穩(wěn)定，然后脫鉤。用同樣方法吊裝第二根預(yù)制梁。

4.安裝標(biāo)準(zhǔn)：預(yù)制梁安裝、固定后，經(jīng)檢查校核無誤后，進(jìn)行后一道工序施工。

預(yù)制梁經(jīng)過校正后，就可電焊作最后固定。用電焊作最后固定時，應(yīng)避免同時在預(yù)制梁兩端的同一側(cè)施焊，以免因焊縫收縮使預(yù)制梁傾斜。

3.4拼縫及接頭處理

按照設(shè)計圖紙要求，需要做好以下幾處位置的連接處理：（1）屋頂部分梁柱鋼筋連接構(gòu)造;（2）屋頂部分梁柱連接構(gòu)造;（3）柱間層梁鉸接連接構(gòu)造;（4）二層主次梁鉸接連接構(gòu)造。

預(yù)制梁與現(xiàn)澆主梁、柱牛腿之間的連接方式為鋼板焊接連接，角焊縫，焊縫高度16mm。

上一層混凝土澆筑前，應(yīng)按照預(yù)制構(gòu)件設(shè)計圖紙中將各層預(yù)制構(gòu)件所需臨時支撐和臨時、永久固定預(yù)埋件進(jìn)行預(yù)埋，并在預(yù)制構(gòu)件施工前檢查預(yù)埋件數(shù)量、規(guī)格、位置是否正確。

根據(jù)預(yù)制構(gòu)件深化圖紙，交界層在現(xiàn)澆部位的預(yù)埋主要有預(yù)制梁的固定預(yù)埋鋼板。

在現(xiàn)澆混凝土澆筑前要確保預(yù)留插筋數(shù)量、規(guī)格、位置正確。

3.5與設(shè)備安裝交叉施工

土建與設(shè)備安裝交叉施工在建筑安裝領(lǐng)域較多，如何做到施工時對彼此不受影響是本項目的重難點。

首先，對彼此分界面做到詳細(xì)區(qū)分，分清各自領(lǐng)域的施工時間，詳細(xì)到小時。施工前，土建與安裝單位要分別交底到每個施工班組成員，做到心中有數(shù)，避免施工造成不必要的損失。

按照施工順序安排，土建單位需完成設(shè)備基礎(chǔ)的施工后由設(shè)備安裝單位進(jìn)行設(shè)備吊裝，待吊裝完成再由土建單位進(jìn)行后續(xù)各項施工工作。

現(xiàn)場土建施工與設(shè)備安裝交叉施工期間，執(zhí)行每日施工作業(yè)票申請制度，嚴(yán)格按照雙方提前制定的施工作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)內(nèi)容施工前提前進(jìn)行申報，經(jīng)各專業(yè)審批同意后方可施工。

4工期、造價對比分析

通過采取工廠化批量生產(chǎn)，構(gòu)件質(zhì)量相比以往類似現(xiàn)澆構(gòu)件質(zhì)量明顯提升，并且提高了尺寸精度，現(xiàn)場偏差甚小，效果好。采取工廠化生產(chǎn)符合國家大力推行綠色施工的要求，相較現(xiàn)澆施工減少了大量腳手架搭設(shè)工作，安全可靠，降低施工風(fēng)險的同時給現(xiàn)場施工帶來諸多便利。根據(jù)項目進(jìn)度計劃，原定車間結(jié)構(gòu)施工周期為10個月，實際7個月完成施工，節(jié)省3個月，給后續(xù)土建施工及設(shè)備安裝提供了良好的工期保障。

根據(jù)費控部門的造價測算比對，原現(xiàn)澆方案總費用約為3330萬元，預(yù)制費用約為3456萬元，增加費用126萬元。根據(jù)后續(xù)施工工期節(jié)約、效率提高、風(fēng)險降低等綜合對比，費用的多投入，方案的調(diào)整對于整個項目來說是可控的。

5結(jié)語

本次污泥焚燒車間梁板結(jié)構(gòu)預(yù)制拼裝減少了大規(guī)模的水平面的高支模，有效完成了設(shè)備安裝與梁板結(jié)構(gòu)施工的協(xié)同。通過預(yù)制拼裝減少了大量的現(xiàn)場施工作業(yè)，車間生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件總體加工質(zhì)量特別是混凝土表觀質(zhì)量優(yōu)于現(xiàn)場現(xiàn)澆作業(yè)。預(yù)制拼裝的總體施工速度優(yōu)于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，但總體成本略高于現(xiàn)澆施工，考慮到工期的節(jié)約因素，綜合效益較為明顯。相較增加成本主要在于一次性投入的鋼模板制作費用，由于工業(yè)類項目標(biāo)準(zhǔn)化程度相較民用建筑和橋梁項目低，鋼模板較難在其他項目上繼續(xù)周轉(zhuǎn)使用，在今后的設(shè)計中應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)形式的通用性，以提高周轉(zhuǎn)率并降低相應(yīng)投入。

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