鋼板桁架雙面疊合剪力墻及倒T板的制作及運(yùn)輸

郭延義 朱安標(biāo) 趙 欣

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建工建材科技集團(tuán)股份有限公司 上海 200086

在面對(duì)大型的混凝土結(jié)構(gòu)廠房或污水處理池等特殊結(jié)構(gòu)時(shí)，現(xiàn)有的預(yù)制墻體或預(yù)制板由于其相對(duì)較大的跨度及高度，因而存在較多局限：當(dāng)預(yù)制墻體高度過高，跨度過大時(shí)，其預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量往往達(dá)到幾十噸，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的吊裝產(chǎn)生極大的困難，施工難度較大，施工效率降低，結(jié)構(gòu)性能及安全性能也無法保證[1-5]。

為解決上述問題，本項(xiàng)目采用倒T板結(jié)合鋼板桁架雙面疊合剪力墻新型裝配式結(jié)構(gòu)體系。由于該體系在上海為首次運(yùn)用，全國范圍內(nèi)也極少運(yùn)用，鋼板桁架雙面疊合剪力墻與倒T板的制作工藝及構(gòu)件運(yùn)輸參考經(jīng)驗(yàn)較少，研究意義重大。

本文將講述鋼板桁架雙面疊合剪力墻及倒T板在本次項(xiàng)目應(yīng)用中制作、運(yùn)輸及吊裝的詳細(xì)過程。

1 工程概況

1.1 建筑概況

上海竹園污水處理廠四期工程1.5標(biāo)段工程為新建半地下室污水處理設(shè)施，層高1層。項(xiàng)目基底尺寸為478 m×289 m，包括新建70萬 m3AAO生物反應(yīng)池2座（單個(gè)尺寸214 m×170 m，層高10.1 m）、平流式二沉池（單個(gè)尺寸223 m×101 m，層高6.4 m）、雨水泵房、污水泵房、碳源投加間及管道箱涵等構(gòu)筑物（圖1）。

圖1 裝配式施工范圍示意

1.2 預(yù)制裝配式概況

AAO生物反應(yīng)池缺氧池區(qū)域結(jié)構(gòu)采用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，2座生物反應(yīng)池共8處裝配式施工區(qū)域。

單個(gè)預(yù)制裝配式區(qū)域長47.7 m，寬51 m，面積約2 400 m2，層高10.1 m，共8個(gè)區(qū)域，總面積1.92萬 m2。預(yù)制范圍包括預(yù)制墻、預(yù)制梁、預(yù)制板、預(yù)制觀察窗及預(yù)制電纜溝（圖2、圖3）。

圖2 預(yù)制裝配式區(qū)域示意

圖3 裝配式施工范圍剖面示意

本工程預(yù)制整體裝配式整體結(jié)構(gòu)，層高10.1 m，跨度8 m。原設(shè)計(jì)預(yù)制板厚390 mm，單塊質(zhì)量最大為15.6 t；預(yù)制墻厚500 mm，單塊質(zhì)量最大為31.2 t。原先設(shè)計(jì)存在預(yù)制墻、預(yù)制板過高或過重等問題。

針對(duì)本工程預(yù)制整體裝配式整體結(jié)構(gòu)，以構(gòu)件質(zhì)量輕量化、節(jié)點(diǎn)形式簡單化、施工便捷化考慮，現(xiàn)采用預(yù)制鋼板桁架雙面疊合剪力墻結(jié)合倒T板，并采用超高性能混凝土（UHPC）連接的新型裝配式結(jié)構(gòu)體系。整個(gè)體系中墻板采用鋼板桁架雙面疊合剪力墻，屋面板采用預(yù)制倒T板（含暗梁），節(jié)點(diǎn)等連接處采用UHPC后澆連接，板面整澆層施工，形成一個(gè)具有較大跨度及高度的混凝土工業(yè)化結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后每個(gè)構(gòu)件質(zhì)量控制在8 t左右，現(xiàn)場便于采用塔吊進(jìn)行駁運(yùn)及吊裝。

預(yù)制墻體采用預(yù)制鋼板桁架雙面疊合剪力墻，疊合剪力墻墻高8.4 m，墻寬為500 mm，幅長1 500～1 650 mm（圖4）。

圖4 預(yù)制鋼板桁架雙面疊合剪力墻示意

預(yù)制樓板采用預(yù)制倒T疊合板，板厚100 mm，暗梁高度400 mm，寬2 000 mm，跨度8.12 m（圖5）。

圖5 預(yù)制倒T板示意

預(yù)制鋼板桁架雙面疊合剪力墻與底板節(jié)點(diǎn)連接處采用UHPC濕接頭施工，鋼板桁架雙面疊合剪力墻腔內(nèi)混凝土澆筑密實(shí)（圖6）。通過吊機(jī)將預(yù)制倒T板搭設(shè)在鋼板桁架雙面疊合剪力墻上，預(yù)制板與預(yù)制墻之間用UHPC濕接頭連接，后續(xù)進(jìn)行整澆層施工。

圖6 鋼板桁架雙面疊合剪力墻結(jié)構(gòu)倒T板新型裝配式結(jié)構(gòu)體系

2 預(yù)制構(gòu)件制作

2.1 鋼板桁架雙面疊合剪力墻制作技術(shù)

鋼板桁架雙面疊合剪力墻高度為8 400 mm，外葉板單幅幅寬1 650 mm，內(nèi)葉板單幅幅寬1 500 mm，為超大尺寸，尺寸精度需滿足上海市地標(biāo)《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件制作與質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)程》及設(shè)計(jì)要求；超大桁架筋制作，桁架筋高420 mm，長8 860 mm。因此，鋼板桁架雙面疊合剪力墻在制作工藝上也提出了挑戰(zhàn)。

鋼板桁架雙面疊合剪力墻選擇在預(yù)制構(gòu)件加工廠進(jìn)行制作，其工藝流程為：模臺(tái)第1面墻體施工，養(yǎng)護(hù)完成后翻轉(zhuǎn)第2面墻體施工。

先將模臺(tái)清掃干凈，模具拼接組裝完成，使用清水脫模劑噴涂于模具表面。

將第1面墻鋼筋模外綁扎完成后，將成形鋼筋骨架入模，完成預(yù)埋件定位安裝，澆筑第1面墻體，并將混凝土振搗密實(shí)。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，待構(gòu)件達(dá)到脫模起吊強(qiáng)度要求后進(jìn)行拆模，使第1面墻體脫模，并將其翻轉(zhuǎn)180°。

第1面墻體脫模后，對(duì)模具進(jìn)行清理、拼裝并噴涂水性脫模劑。重復(fù)第1面墻體制作過程，模外綁扎第2面墻體鋼筋入模后，澆筑第2面墻體混凝土。第2面墻體首次混凝土振搗后，將翻轉(zhuǎn)后的第1面墻體與模臺(tái)上的第2面墻體混凝土完成對(duì)接，并進(jìn)行工裝定位。

定位完成后，進(jìn)行第2面墻體第2次振搗，蒸汽養(yǎng)護(hù)后，當(dāng)同條件混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)脫模強(qiáng)度時(shí)，脫模起吊，堆放于堆場。

需要注意的是，在制作過程中進(jìn)行第1面墻板翻轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)設(shè)置構(gòu)件側(cè)邊保護(hù)裝置，防止構(gòu)件翻轉(zhuǎn)時(shí)與鋼絲繩硬性接觸，對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生破壞。

2.1.1 生產(chǎn)平臺(tái)的選擇

選擇上海建工建材科技集團(tuán)第一構(gòu)件廠的索瑪流水線作為生產(chǎn)平臺(tái)制作鋼板桁架雙面疊合剪力墻（圖7）。

圖7 鋼板桁架雙面疊合剪力墻制作流水線

該生產(chǎn)線主要以智能化裝備為主，主要包括生產(chǎn)軌道及振動(dòng)側(cè)翻一體式熱養(yǎng)護(hù)固定模臺(tái)，縱橫向自行移動(dòng)式清掃劃線脫模劑噴涂一體化集成裝置，物料輸送平臺(tái)小車，橋式混凝土料罐，中央行走平臺(tái)裝置，縱橫向自行移動(dòng)式混凝土布料機(jī)，縱橫向自行移動(dòng)式振動(dòng)側(cè)翻裝置，旋翼式抹平裝置，蒸汽養(yǎng)護(hù)覆蓋裝置等。

基于固定模臺(tái)生產(chǎn)方式，結(jié)合流水線中高效的單元裝備，通過在軌道上自行移動(dòng)，使得這些裝備在固定模臺(tái)上進(jìn)行工作，形成了一種全新的生產(chǎn)方式：模臺(tái)不動(dòng)（可側(cè)翻）、清掃劃線機(jī)、物料輸送平臺(tái)小車、混凝土布料機(jī)、移動(dòng)式振動(dòng)及側(cè)翻小車在軌道上往復(fù)直線移動(dòng)，生產(chǎn)線之間有中央行走平臺(tái)裝置將各個(gè)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件在生產(chǎn)線上的柔性生產(chǎn)；同時(shí)，結(jié)合高效的魚雷罐綜合布料系統(tǒng)，可從攪拌樓自動(dòng)、定點(diǎn)填加混凝土，自動(dòng)識(shí)別并傳遞到生產(chǎn)線上的布料機(jī)中，使得工廠現(xiàn)場能得到有效管理。

2.1.2 鋼筋籠制作技術(shù)

鋼板桁架雙面疊合剪力墻板鋼筋采用模外綁扎整體入模的方式，以提升制作效率。鋼板桁架雙面疊合剪力墻的下部縱向鋼筋采用直徑為25 mm的HRB400級(jí)鋼筋，橫向鋼筋為直徑18 mm的HRB400級(jí)鋼筋。兩者采用電焊和綁扎的方式進(jìn)行固定。上部縱向鋼筋采用直徑為20 mm的HRB400級(jí)鋼筋，橫向筋為直徑18 mm的HRB400級(jí)鋼筋。兩者也采用電焊和綁扎的方式進(jìn)行固定。上部縱筋與下部縱筋采用鋼板-桁架筋連接。

此技術(shù)可增大鋼筋桁架和鋼板桁架雙面疊合剪力墻的剛度。因此，在鋼板桁架雙面疊合剪力墻吊裝、運(yùn)輸以及支撐時(shí)，可以避免裂縫的產(chǎn)生以及提升雙皮墻抵抗變形的能力。

2.2 倒T板制作技術(shù)

倒T板的制作工藝流程具體為：圖紙深化→模具拼裝→鋼筋模外綁扎整體入?！筎肋模具拼裝→預(yù)埋件安裝→混凝土分層澆筑→自然養(yǎng)護(hù)→收水抹面→脫模起吊→堆場堆放。

2.2.1 生產(chǎn)平臺(tái)的選擇

選擇上海建工建材科技集團(tuán)第一構(gòu)件廠的固定模臺(tái)作為生產(chǎn)平臺(tái)制作倒T板。

固定模臺(tái)制作作業(yè)具有適用范圍廣、通用性強(qiáng)的主要特點(diǎn)，可制作各種標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件、非標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件和異形構(gòu)件（圖8）。

2.2.2 鋼筋籠制作技術(shù)

倒T板鋼筋綁扎時(shí)，同樣采用模外綁扎、整體入模的方法，預(yù)綁扎具體操作流程為：鋼筋綁扎胎架檢驗(yàn)→樣棒劃線定位→排布鋼筋→鋼筋綁扎→布置鋼筋間隔件（保護(hù)層墊塊）并綁扎→鋼筋骨架吊運(yùn)入?！摻罟羌苷{(diào)整→鋼筋骨架自檢。

2.2.3 混凝土澆筑技術(shù)

倒T板混凝土澆筑時(shí)采用吊斗分層布料，布料方法及要求如下：

1）用混凝土料斗布料時(shí)，吊斗出口應(yīng)靠近混凝土承接面，混凝土傾落高度即吊斗出口與承接面高度不應(yīng)大于500 mm，不得與模具、鋼筋碰撞。料斗底部的卸料口應(yīng)開啟方便，不得漏漿。

2）先布料水平區(qū)域的混凝土，然后布料豎向區(qū)域的混凝土。

3）布料時(shí)控制混凝土拌和物布料厚度均勻，達(dá)到布料厚度要求時(shí)停止下料。混凝土上表面與側(cè)模上沿應(yīng)基本保持在同一個(gè)平面，不宜高于或低于側(cè)模上沿。

4）振動(dòng)棒要快插慢拔，即插入時(shí)要快，拔出時(shí)要慢，以免在混凝土中留下空隙，并使混凝土內(nèi)氣體從底層逐漸趕到表層最后排出。

5）振搗上層混凝土?xí)r，振動(dòng)棒要插入到下層混凝土20～50 mm，以防止接觸面混凝土振搗不密實(shí)。

3 預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸及吊裝

3.1 預(yù)制構(gòu)件堆架的選擇

由于鋼板桁架雙面疊合剪力墻尺寸大，在構(gòu)件運(yùn)輸及翻轉(zhuǎn)吊裝中需研制出一種防擠壓破碎工裝架及一種高效無損運(yùn)輸裝置。

鋼板桁架雙面疊合剪力墻板采用專用豎向插放架并通過木楔固定進(jìn)行堆放與運(yùn)輸。插放架與鋼板桁架雙面疊合剪力墻板錯(cuò)縫接觸面處設(shè)有橡膠緩沖墊，以防止運(yùn)輸過程中顛簸碰撞導(dǎo)致構(gòu)件缺棱掉角（圖9）。

圖9 鋼板桁架雙面疊合剪力墻板插放架及堆放運(yùn)輸示意

3.2 吊點(diǎn)設(shè)置

為滿足生產(chǎn)制作及吊裝的要求，需合理設(shè)計(jì)吊環(huán)的數(shù)量及位置。在吊裝、運(yùn)輸及支撐時(shí)，考慮內(nèi)葉板與外葉板體積與質(zhì)量，連接件需滿足剛度及穩(wěn)定性的要求。

鋼板桁架雙面疊合剪力墻可采用2種吊點(diǎn)設(shè)置，在沿鋼板桁架雙面疊合剪力墻長度方向上的一側(cè)設(shè)置2個(gè)φ25 mm的U1形臨時(shí)吊鉤，便于構(gòu)件制作、運(yùn)輸?shù)跹b（圖10）?；蛘哐劁摪彖旒茈p面疊合剪力墻寬度方向上的一側(cè)設(shè)置2個(gè)φ25 mm的U2形吊鉤，便于構(gòu)件起吊安裝，如圖11所示。

圖10 U1形臨時(shí)吊鉤示意

圖11 U2形吊鉤示意

3.3 場內(nèi)吊裝

運(yùn)輸車運(yùn)送構(gòu)件到指定位置，鋼板桁架雙面疊合剪力墻側(cè)面安裝吊扣，將鋼板桁架雙面疊合剪力墻吊至地面。待鋼板桁架雙面疊合剪力墻吊至地面后，翻轉(zhuǎn)工安裝底部鋼筋保護(hù)支架以便豎向翻轉(zhuǎn)。

鋼板桁架雙面疊合剪力墻頂部安裝吊扣，吊點(diǎn)位置更換后，起吊翻轉(zhuǎn)，將鋼板桁架雙面疊合剪力墻吊放到指定位置。

3.4 吊裝注意事項(xiàng)

1）預(yù)制構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度達(dá)到15 MPa后，方可進(jìn)行底模翻轉(zhuǎn)、構(gòu)件起吊等工作，且構(gòu)件翻轉(zhuǎn)角度控制在80°～85°之間。

2）起吊前需要檢查專用吊具及鋼絲繩是否存在安全隱患，吊具需要通過受力驗(yàn)算后方可使用，必須保證各液壓缸同步工作。

3）起吊時(shí)天車操作手保證構(gòu)件平穩(wěn)運(yùn)至成品運(yùn)輸小車上，整個(gè)過程需避免發(fā)生磕碰且構(gòu)件不允許在操作面上空起吊以防發(fā)生碰撞。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目墻板結(jié)構(gòu)采用鋼板桁架雙面疊合剪力墻預(yù)制，解決了預(yù)制構(gòu)件高度過高、跨度過大而形成的構(gòu)件過重問題，大大減輕構(gòu)件本身的質(zhì)量，方便運(yùn)輸及吊裝施工，起吊和運(yùn)輸費(fèi)用較低，無需大型起吊機(jī)械。

樓板采用預(yù)制倒T板，滿足板跨度過大時(shí)，構(gòu)件過重、承受荷載能力不夠等問題，大大提高施工、吊裝效率，提升結(jié)構(gòu)性能，減少結(jié)構(gòu)安全隱患。

鋼板桁架雙面疊合剪力墻的預(yù)制墻板兼作混凝土澆筑的模板，預(yù)制倒T板兼作樓板體系混凝土澆筑的模板，省去了大量排架和模板施工的工期和費(fèi)用，使工程更為高效、經(jīng)濟(jì)。

本工程墻采用預(yù)制鋼板桁架雙面疊合剪力墻，板梁采用預(yù)制倒T板，形成了一套質(zhì)量穩(wěn)定、安全、施工便捷、高效的新型裝配式結(jié)構(gòu)體系，為推廣工業(yè)化綠色化的公共市政建設(shè)提供了很好的參考。