大跨度預(yù)應(yīng)力屋面拱板裝配拼裝滑移施工技術(shù)

劉芳，張靜

（重慶建工第三建設(shè)有限責(zé)任公司，重慶 400016）

0 引言

構(gòu)件預(yù)制、在現(xiàn)場裝配拼裝施工的裝配式建筑，是目前發(fā)達(dá)國家廣泛采用的建造方式，而我國建筑施工仍多以現(xiàn)場澆筑作業(yè)為主，裝配式建筑比例較低，與國際先進(jìn)水平相比差距甚大。現(xiàn)場澆（砌）筑的方式，資源能源利用效率低，建筑垃圾排放量大，揚(yáng)塵和噪聲環(huán)境污染嚴(yán)重。裝配式建筑建造階段可以大幅減少材料消耗，減少環(huán)境污染、節(jié)省人工、提高質(zhì)量、加快工期，是目前建筑工業(yè)化潮流之一,是我國建筑業(yè)發(fā)展方向之一[1]。

工程施工準(zhǔn)備階段通過對圖紙進(jìn)行深化和施工組織設(shè)計(jì)，優(yōu)化施工工藝流程，將部分現(xiàn)澆構(gòu)件分解為標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化預(yù)制構(gòu)件，集中生產(chǎn)、現(xiàn)場裝配拼裝，可增加建筑裝配比例，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約成本，為項(xiàng)目帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益和更大的競爭優(yōu)勢[2]。

圖1 屋面拱板效果

1 工程概況

中央儲(chǔ)備糧重慶北碚直屬庫合資建倉項(xiàng)目一標(biāo)段，位于重慶江津區(qū)德感工業(yè)園區(qū)。有3 幢單層平房倉，單庫長×寬=96×24m，建筑高度10.60m，使用性質(zhì)為糧食儲(chǔ)備倉庫。

結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土現(xiàn)澆框排架結(jié)構(gòu)，墻體為磚墻。屋頂結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拱板，拱板跨度L=24m，單榀寬1.18m，上、下弦肋梁高180mm，肋梁寬90mm，板厚45mm；上、下弦由隔板連接成整體，每榀拱板約5m3混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拱板是集承重、防水、隔熱、頂棚等多功能板架合一的屋架體系，它由上、下弦薄殼板、肋梁、內(nèi)隔板及斜拉筋等組成。

拱板上弦為二次拋物線，曲線方程公式為：Y=4fX（L-X）/L2，其公式中：L—跨度，f—矢高，f=L/10。每榀拱板下弦鋼筋為40 根CRB800 級ΦR5 冷軋帶肋預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力先張法施工。單根張拉應(yīng)力10.99kN，隔板鋼筋和上、下弦箍筋（實(shí)為分布鋼筋）為Φb4 鋼筋，其余為HPB300級和HRB400 級鋼筋；混凝土強(qiáng)度等級C40；拱板內(nèi)隔板混凝土C30；混凝土保護(hù)層厚度：上、下弦板為15mm，上、下弦肋梁25mm。

2 施工難點(diǎn)

1）上、下弦間相鄰隔板異形、尺寸小，施工復(fù)雜；

2）每榀拱板混凝土體量較小，拱板的上下弦板和隔板混凝土強(qiáng)度等級不同，混凝土澆筑困難；

3）拱板上弦板、隔板普通鋼筋混凝土，下弦板預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，工序多；

4）庫房層高10.6m，模板支架搭設(shè)高度超高。

3 施工準(zhǔn)備

深化屋面拱板圖紙，統(tǒng)計(jì)每庫共240 榀拱板，每榀有11 塊隔板，且對稱隔板規(guī)格尺寸相同，統(tǒng)計(jì)每庫共6 種規(guī)格隔板，即6 種模塊，每種模塊隔板數(shù)量為480/（240）塊，3 個(gè)庫同種模塊隔板數(shù)量為480×3/（240×3）=1440/720 塊。每種模塊隔板構(gòu)件數(shù)量較多，考慮隔板集中預(yù)制方法。根據(jù)現(xiàn)場場地和施工進(jìn)度，每種規(guī)格隔板制作8 個(gè)臺(tái)座，因隔板構(gòu)件較小、重量較輕，對臺(tái)座要求不高，故僅需利用堅(jiān)硬平整地面作為臺(tái)座，無需單獨(dú)制作。臺(tái)座兩端設(shè)置鋼筋基座，固定隔板鋼筋，每個(gè)臺(tái)座寬度1.18m，長度≤20m，具體長度根據(jù)隔板高度進(jìn)行調(diào)整，如：臺(tái)座長度=（隔板高度+隔板預(yù)留鋼筋長度）×n（隔板塊數(shù)），每種規(guī)格隔板配置8 套鋼筋基座，8 套側(cè)模周轉(zhuǎn)，為更好地節(jié)約能源，側(cè)模采用方鋼管制作。

根據(jù)工程施工進(jìn)度，屋面板施工不滿堂搭設(shè)支撐架，在每庫邊20m×24m（長方向×跨度方向）范圍搭設(shè)滿堂腳手架，每榀拱板的上、下弦板和隔板在滿堂架上拼裝現(xiàn)澆，頂推滑移就位。庫房未搭設(shè)滿堂架位置的天棚、墻面、地面能提前穿插施工，加快施工進(jìn)度。滿堂架上能容納16 榀拱板，2 個(gè)流水段施工。

屋面拱板下弦板預(yù)應(yīng)力，張拉位置在屋面圈梁上，聯(lián)系設(shè)計(jì)對屋面圈梁進(jìn)行加固，滿足預(yù)應(yīng)力張拉臺(tái)座要求，簡化施工，節(jié)約材料、加快進(jìn)度、節(jié)約成本。

4 施工技術(shù)應(yīng)用

4.1 施工工藝流程

隔板：場地平整→測量放線→端頭固定鋼筋基座安裝→隔板底隔離層施工→隔板鋼筋→隔板側(cè)?！舭寤炷翝仓舭寤炷琉B(yǎng)護(hù)→隔板底隔離層施工→（重復(fù)上述工序）……→隔板混凝土養(yǎng)護(hù)。

拱板：場地平整→測量放線→滿堂架搭設(shè)→測量放線→下弦板鋼筋→上、下弦板模板→隔板拼裝固定→上弦板鋼筋施工→下弦板鋼筋張拉→上、下弦板混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆上、下弦板側(cè)模（混凝土強(qiáng)度≥2.5MPa）→混凝土養(yǎng)護(hù)→（混凝土強(qiáng)度≥75%）放張→封錨→拱板頂推滑移就位。

4.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.2.1 屋面圈梁施工

圈梁考慮滿足預(yù)應(yīng)力臺(tái)座要求，聯(lián)系設(shè)計(jì)，按設(shè)計(jì)要求對圈梁進(jìn)行加固，強(qiáng)化鋼筋、混凝土強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉施工。

4.2.2 滿堂架搭設(shè)

該工程滿堂架超高，按現(xiàn)行建辦質(zhì)文件要求編制滿堂架專項(xiàng)施工方案并按規(guī)定組織專家論證，技術(shù)負(fù)責(zé)人按審核通過專家論證方案進(jìn)行交底，模板架體按方案搭設(shè)，架體分階段驗(yàn)收，架體基礎(chǔ)、架體搭設(shè)時(shí)第一步架、搭設(shè)中途、搭設(shè)完、混凝土澆筑前分次檢查驗(yàn)收，合格后掛牌施工[3]。

4.2.3 隔板預(yù)制與拼裝

隔板在現(xiàn)場集中預(yù)制，鋼筋、模板、混凝土專人施工，隔板按拱板位置從外向內(nèi)編號(hào)為1—6，每塊隔板上面標(biāo)注：編號(hào)、澆筑時(shí)間。下層隔板混凝土強(qiáng)度≥5MPa 才能進(jìn)行上層隔板施工，每層隔板底部鋪設(shè)薄膜隔離，每個(gè)臺(tái)座隔板層數(shù)≤6 層。

同一榀拱板的隔板混凝土齡期時(shí)間應(yīng)相近，最多不能超過10 天。隔板混凝土≥75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度才能進(jìn)行隔板吊裝和拼裝施工[2]。

構(gòu)件專職管理人員應(yīng)建立現(xiàn)場構(gòu)件堆放臺(tái)賬，進(jìn)行構(gòu)件收、發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)的管理。

4.2.4 上、下弦板混凝土施工

上、下弦板跳榀施工，每庫鋼筋、模板、混凝土劃分兩個(gè)施工段流水作業(yè)，3 個(gè)庫共有6 個(gè)施工段流水作業(yè)。

上弦板混凝土從拱底向拱頂對稱澆筑，混凝土塌落度控制在180～200mm 范圍，振動(dòng)棒振動(dòng)密實(shí)，混凝土不冒泡表面出現(xiàn)浮漿即可停振，及時(shí)進(jìn)行混凝土表面收光和二次收光，終凝后，覆膜養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥14 天。

4.2.5 預(yù)應(yīng)力張拉

預(yù)應(yīng)力張拉采用兩端張拉，專業(yè)持證工人操作，張拉前先進(jìn)行試張拉，滿足要求后開始正式張拉，預(yù)應(yīng)力放張應(yīng)待下弦板混凝土強(qiáng)度≥75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，放張前拆除下弦板側(cè)模。

4.2.6 拱板頂推滑移就位[4]

拱板預(yù)應(yīng)力筋放張完成錨固后即可進(jìn)行拱板頂推滑移工作。拱板用千斤頂頂升后在其下放置專用滑移小車，滑移小車下放置鐵皮減小滑動(dòng)摩擦阻力，鋼絲繩鎖扣在拱板錨環(huán)上，用卷揚(yáng)機(jī)牽引鋼絲繩滑移拱板，拱板滑移過程及時(shí)小角度糾偏，在拱板兩端設(shè)置專人牽引、專人糾偏。

拱板施工完畢后開始進(jìn)行頂推作業(yè)，頂推過程由專人統(tǒng)一指揮，保證兩端同時(shí)頂推。

滑動(dòng)到位后拱板用千斤頂頂升取出滑移小車和鐵皮，就位拱板。

圖2 隔板集中預(yù)制

圖3 拱板混凝土澆筑

圖4 拱板滑移

5 結(jié)語

近年隨著建設(shè)增多，競爭日漸加劇，出現(xiàn)人材機(jī)成本逐年增長、工期要求緊、利潤越來越低的市場環(huán)境。為響應(yīng)國家結(jié)構(gòu)裝配式施工要求，該工程在屋面施工中采用屋面構(gòu)件現(xiàn)場集中預(yù)制，高空集中拼裝、現(xiàn)澆、滑移就位施工方式，使現(xiàn)場豎向、水平流水穿插施工，達(dá)到節(jié)約人、材、機(jī)、縮短工期，提高屋面拱板施工質(zhì)量，降低安全隱患，提高市場競爭優(yōu)勢的目的[5]。

1）節(jié)約材料方面：分解可以預(yù)制構(gòu)件，編制預(yù)制構(gòu)件清單，構(gòu)件集中預(yù)制節(jié)約周轉(zhuǎn)材料。屋面拱板集中施工，拱板滿堂架體跨度×長度方向搭設(shè)24m×20m 范圍，滿堂架體搭設(shè)工程量約為全庫搭設(shè)的1/5，節(jié)約周轉(zhuǎn)材料約4/5。

屋面拱板下弦板預(yù)應(yīng)力張拉臺(tái)座通過加固原有屋面圈梁構(gòu)件達(dá)到張拉臺(tái)座要求，在圈梁和屋面滿堂模板支架上完成下弦板預(yù)應(yīng)力筋張拉，不需要單獨(dú)制作，節(jié)約預(yù)應(yīng)力張拉臺(tái)座的鋼筋、混凝土、周材等材料；

2）節(jié)約人工：隔板模塊化，集中預(yù)制，工人在預(yù)制場地內(nèi)流水作業(yè)隔板鋼筋、模板、混凝土。庫與庫屋面之間搭設(shè)施工通道，拱板施工在單庫和相鄰庫屋面流水進(jìn)行。整個(gè)場地按隔板和拱板鋼筋、模板、混凝土、滑移施工配置2 個(gè)班組，流水作業(yè)，節(jié)約人工成本；

3）節(jié)約工期：該工程隔板尺寸較小，對預(yù)制場地要求不高，隔板可以在工程開工起就在現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)制。隔板、拱板鋼筋、模板、混凝土、預(yù)應(yīng)力、滑移流水施工。拱板施工時(shí)，沒有搭設(shè)滿堂腳手架的庫房的天棚、墻面、地面、門窗、水電等工序施工可以穿插進(jìn)行，節(jié)約工期；

4）節(jié)約垂直運(yùn)輸工程量：隔板集中預(yù)制和屋面拱板在空中集中現(xiàn)澆，節(jié)約了塔吊垂直運(yùn)輸工程量；

5）提高工程施工質(zhì)量：隔板在現(xiàn)場集中預(yù)制，固定隔板鋼筋基座大小、預(yù)留孔位置統(tǒng)一，隔板模板定型化制作，同規(guī)格隔板鋼筋能同位、大小能同一，隔板鋼筋、混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)專人施工，集中檢查，質(zhì)量有保證。拱板在屋面集中現(xiàn)澆，拱板鋼筋、模板、混凝土專人施工，集中檢查，質(zhì)量有保證；

6）減少安全隱患：隔板、拱板施工位置集中，滿堂架體搭設(shè)面積減少，高處作業(yè)減少，相應(yīng)的安全隱患減少。