大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁施工技術(shù)分析

劉益華，聶子鈞，苗常利，趙志剛

（1.河南省交通運(yùn)輸發(fā)展集團(tuán)有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 450001；2.北京首鋼建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100041；3.北京泓力建筑工程有限公司，北京 102409；4.中信國安建工集團(tuán)，四川 成都 610046）

0 引言

預(yù)應(yīng)力剛架索梁簡稱剛架索梁，是一種新型現(xiàn)澆空腹預(yù)應(yīng)力梁，常見跨度為9～25m，當(dāng)跨度達(dá)到18m 時為大跨度剛架索梁。預(yù)應(yīng)力剛架索梁與實腹梁的結(jié)構(gòu)承載力是等效的，并且顯著降低了結(jié)構(gòu)自重，增加了結(jié)構(gòu)延性和耗能能力，綜合對比可降低層高，提高經(jīng)濟(jì)性[1]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力剛架索梁被越來越多地應(yīng)用到建筑施工中[2]。

本文從筆者所在項目的大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁施工過程中面臨的實際問題出發(fā)，將“提高大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁一次驗收合格率”作為本次研究的課題，對此進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，分析產(chǎn)生問題的原因，并制定相應(yīng)的對策，最終通過對策的實施解決問題。

1 工程概況

黑龍江省博物館新館續(xù)建工程施工總承包項目建筑面積49996.30m2，地下1 層，地上3 層，建筑高度23.9m。結(jié)構(gòu)類型為框架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的剛架索梁最大跨度達(dá)到32m，最大鋼架索梁的一榀跨度為32.31m，由上梁、索梁、下梁和梁間立柱組成，索梁是拋物線形的折線拱，內(nèi)穿預(yù)應(yīng)力鋼絞線，各桿件截面均為矩形，如圖1所示。

圖1 現(xiàn)澆剛架索梁效果圖

2 施工中存在的主要問題

項目部對2 層已施工完成的3 榀大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁進(jìn)行檢查，每榀抽檢80 個點，共檢查240 個點，匯總統(tǒng)計如表1所示。

表1 驗收合格率統(tǒng)計表

施工的大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁一次驗收合格率平均為85.42%，低于建設(shè)單位制訂的合格率90%，故確定以“提高大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁一次驗收合格率”作為科研課題，并且對檢查的240 個點中不合格的35 點進(jìn)行原因分析，匯總驗收質(zhì)量問題，匯總統(tǒng)計如表2所示。

表2 驗收質(zhì)量問題統(tǒng)計表

小組成員對29 條表觀缺陷的問題進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)查，匯總統(tǒng)計如表3 所示。

表3 表觀缺陷質(zhì)量問題統(tǒng)計表

由表3 可知，“截面尺寸偏差過大”為68.97%，是主要癥結(jié)。如果解決了“截面尺寸偏差過大”主要癥結(jié)的85%，索梁一次施工合格率能提高到（240-35+20×85%）÷240×100%=92.5%。由于施工中存在很多不可預(yù)見因素，綜合考慮決定把目標(biāo)值設(shè)定為92%。

3 原因分析

3.1 原因分析圖

找出主要癥結(jié)后，項目部小組成員召開專題會議，針對截面尺寸偏差過大問題，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測，5M1E 六個方面進(jìn)行分析，并整理如圖2所示。

圖2 原因分析圖

經(jīng)過分析，原因分析圖的末端因素共8 條，即獎罰制度缺失、施工技術(shù)交底不夠徹底、振搗機(jī)具不適用、混凝土坍落度不符合要求、模板厚度過薄、澆筑流程不合理、濕度不符合要求、模板下料尺寸精度低。

3.2 確定主要原因

3.2.1 獎罰制度缺失

小組成員連續(xù)3 天進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織8 人為一組的施工小隊在2 層進(jìn)行3 天的施工對比，一組有明確獎罰制度，另一組未明確獎罰制度，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，施工完成2 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁。

通過3 天對相同施工內(nèi)容進(jìn)行對比，差異不大。因此可以判斷獎罰制度缺失對癥結(jié)的影響程度微小，此條問題是非要因。

3.2.2 施工技術(shù)交底不夠徹底

現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)交底時僅召集班組長講解，內(nèi)容針對性不強(qiáng)，交底不夠徹底。如果班組長及工人對施工工藝的理解有偏差，就很容易導(dǎo)致截面尺寸偏差過大。小組成員對2 層已完成的1 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁進(jìn)行檢查，攜帶圖紙、技術(shù)交底在2 層另1 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁正在安裝部位現(xiàn)場指導(dǎo)工人作業(yè)。

通過兩種方式對比發(fā)現(xiàn)，差異不大。因此可以判斷施工技術(shù)交底不夠徹底對癥結(jié)的影響程度可忽略，此條問題是非要因。

3.2.3 振搗機(jī)具不適用

小組成員進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織4 人為一組的施工小隊在2 層進(jìn)行不同振搗機(jī)具混凝土澆筑的施工對比，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，再對施工完成2榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁施工質(zhì)量進(jìn)行檢查統(tǒng)計。

通過對不同振搗機(jī)具混凝土澆筑結(jié)果進(jìn)行檢查，差異較大。因此可以判斷振搗機(jī)具不適用對癥結(jié)的影響程度很大，此條問題是要因。

3.2.4 混凝土坍落度不符合要求

小組成員進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織在2層進(jìn)行混凝土坍落度不同的混凝土澆筑施工對比，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁施工質(zhì)量進(jìn)行檢查統(tǒng)計。

通過對混凝土坍落度不同的混凝土澆筑結(jié)果進(jìn)行檢查，差異不大。因此可以判斷混凝土坍落度不符合要求對癥結(jié)的影響程度微小，此條問題是非要因。

3.2.5 模板厚度過薄

小組成員進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織在2層進(jìn)行不同厚度模板支模的混凝土澆筑施工對比，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁施工質(zhì)量進(jìn)行檢查統(tǒng)計。

通過對不同厚度模板支模的混凝土澆筑結(jié)果進(jìn)行檢查，差異不大。因此可以判斷模板厚度過薄對癥結(jié)的影響程度可忽略，此條問題是非要因。

3.2.6 澆筑流程不合理

小組成員進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織在2層進(jìn)行不同澆筑流程的混凝土澆筑施工對比，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁施工質(zhì)量進(jìn)行檢查統(tǒng)計。

通過對不同澆筑流程的混凝土澆筑結(jié)果進(jìn)行檢查，差異很大。因此可以判斷澆筑流程不合理對癥結(jié)的影響程度程度很大，此條問題是要因。

3.2.7 濕度不符合要求

小組成員進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織在2層進(jìn)行不同養(yǎng)護(hù)條件的混凝土澆筑施工對比，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁施工質(zhì)量進(jìn)行檢查統(tǒng)計。

通過對不同養(yǎng)護(hù)條件的混凝土澆筑結(jié)果進(jìn)行檢查，差異不大。因此可以判斷濕度不符合要求對癥結(jié)的影響程度微小，此條問題是非要因。

3.2.8 模板下料尺寸精度底

小組成員進(jìn)行驗證，現(xiàn)場組織在2層進(jìn)行模板下料不同精度的混凝土澆筑施工對比，利用相同的大跨度預(yù)應(yīng)力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預(yù)應(yīng)力索梁施工質(zhì)量進(jìn)行檢查統(tǒng)計。

通過對模板下料不同精度的混凝土澆筑結(jié)果進(jìn)行檢查，差異不大。因此可以判斷模板下料尺寸精度底對癥結(jié)的影響程度微小，此條問題是非要因。

3.2.9 要因確定

通過對以上8 條末端原因進(jìn)行逐一確認(rèn)，本小組共找出2 條主要原因，即振搗機(jī)具不適用、澆筑流程不合理。

4 制定對策

4.1 對策表

小組成員遵循“5W1H”原則，制定了對策表，如表4所示。

表4 對策表

4.2 對策的實施

4.2.1 橫向底梁、索梁采用手持式振動器

小組成員要求施工隊伍對2 層3 區(qū)索梁1、索梁2 混凝土澆筑，采用手提式小型平板振動器，解決索梁和下梁無法插入振搗棒振搗的問題。

在使用平板振動器振搗底梁、索梁的同時，觀察溢漿孔，確保振搗充分。

4.2.2 優(yōu)化澆筑流程，確保每個部位混凝土填充密實且不漲模

小組成員組織全體人員在現(xiàn)場召開專項技術(shù)會議，重新優(yōu)化澆筑流程。

優(yōu)化后的索梁混凝土澆筑步驟為下梁澆筑混凝土→索梁和梁間立柱下部澆筑混凝土→梁間立柱澆筑混凝土→澆筑上梁混凝土。

剛架索梁采用分層澆筑，澆筑時長為4h左右，具體操作步驟如下。

①框架柱與剛架索梁分兩次澆筑，柱混凝土澆筑至剛架索梁梁下300mm處，留設(shè)施工縫。

②澆筑下梁混凝土，澆筑宜從中間向兩邊對稱澆筑，也可由一端向另一端推進(jìn)，框架柱和梁間立柱可作為澆筑口，從此處澆筑混凝土，下梁每跨跨中留設(shè)溢漿孔，待穩(wěn)定出漿時，泵管移至下一個澆注口（即梁間立柱）。澆筑時除使用振搗棒外，安排人員使用手提式平板振搗器通過模板傳振，使水平構(gòu)件混凝土澆筑密實。

③澆筑索梁和梁間立柱下部混凝土，澆筑方式類似下梁澆筑。

④澆筑上部索梁和上部梁間立柱混凝土，澆筑方式類似下梁澆筑。

⑤按常規(guī)施工方法澆筑上梁至樓板底面標(biāo)高，按結(jié)構(gòu)設(shè)計梁板混凝土標(biāo)號更換混凝土，繼續(xù)澆筑梁板，完成本層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑。

小組成員在現(xiàn)場會議室組織所有施工人員進(jìn)行專項優(yōu)化后的澆筑流程交底。

5 效果檢查

通過開展“提高大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁一次驗收合格率”的小組活動，大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁一次驗收合格率由實施前的85.42%提升到了92.92%?；顒拥男Ч^了預(yù)設(shè)合格率92%的目標(biāo)值，課題目標(biāo)完成。

小組成員對黑龍江博物館3 層3 區(qū)索梁2、索梁2a、索梁3 進(jìn)行綜合檢查，共檢查240 個點，不合格點數(shù)為17 點，小組成員針對17 條表觀缺陷問題進(jìn)行調(diào)查分析后繪制餅分圖，并與對策實施前后進(jìn)行對比，如圖3所示。

圖3 對策實施前后對比圖

從餅分圖得出，實施后，“截面尺寸偏差過大”已從關(guān)鍵的少數(shù)變?yōu)榇我亩鄶?shù)，不再是問題癥結(jié)了，癥結(jié)得到了解決。

6 結(jié)語

該項目大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁施工存在“截面尺寸偏差過大”這一主要問題，小組成員采取“橫向底梁、索梁采用手持式振動器”及“優(yōu)化后的澆筑流程”兩項措施，使得該博物館項目完成了提高大跨度預(yù)應(yīng)力剛架索梁一次驗收合格率的目標(biāo)。