大跨度預應力鋼筋混凝土拱板屋架空中制作安裝技術應用

任玲華，杜向明

（1.浙江廣廈建設職業技術學院，浙江 金華 322100；2.浙江恒道建設有限公司，浙江 金華 322100）

1 工程概況

某市一國家糧倉項目，共9幢平房倉,1-1～1-6布置樣式：倉長96m，寬24m，平面尺寸為2廒間2×48×24，1-7～1-9布置樣式：倉長108m，寬24m，平面尺寸為3廒間3×36×24。倉房均為單層鋼筋混凝土框排架結構，采用預應力鋼筋混凝土拱板屋蓋，該糧倉屋架體系由預制隔板、上下弦薄殼板、肋梁、斜拉筋等部分組成。該屋面拱板為24m跨，單榀寬1.2m，板厚45mm，下弦肋高180mm，肋寬100mm，拱板屋面工期控制在80d內。

2 施工方案比選

該糧倉屋面為板架合一構件，鑒于屋架桿件數量多，項目質量要求高、工期緊、施工難度大，因此在方案選擇上進行了以下三種方案的比選。

2.1 地面預制吊裝

該方案需設大型預制及堆碼場地，配備大型吊裝機械，施工時只能一棟一棟的施工，根據該工程的實際情況，工期方面保障不了，因此該方案不可行。

2.2 滿堂腳手架現澆

該方案需要大量的輔助材料，若要縮短工期二棟同時生產，則需用大量的上弦、模板、錨板及機器設備，一次性投入費用大，造成不必要的浪費。因所有拱板都是通過一次性現澆，施工質量雖當時可以控制，但經過后期地基沉陷或混凝土收縮不勻等原因，拱板與拱板之間會出現微小縫隙，肉眼很難發現，導致糧倉密閉性漏氣（因為太高）不易處理，從而達不到糧食儲備條件的效果。

2.3 空中制作安裝

該方案只需在地面進行隔板預制，不需要大型的材料堆場及吊裝機械，也不需搭設滿堂腳手架，重點在高空經過一系列的加固改造、張拉、放張、制作、起頂、安裝等工序將拱板放置到設計位置上，該方案可以三棟倉同時生產，不耽誤生產時間，可以保證施工工期。因此該工程經過比選，采用空中制作安裝技術施工屋面拱板屋架。

3 空中制作安裝技術流程

屋面拱板采用空中制作安裝技術主要分兩個環節進行施工：第一環節，隔板預制；第二環節，拱板屋架施工。

3.1 隔板預制

采用重疊生產法在室外提前15d 預制隔板，該項目按照每個臺座每批生產8榀隔板計算，須設置8個作業臺座。按照以下工序進行：測量放線→制作張拉臺座→安放鋼筋→支模板→澆筑混凝土→拆除模板→刷脫模劑等工序重疊生產。

3.2 拱板屋架

待隔板完成后進行拱板屋架施工，具體作業流程：測量放線→張拉臺座搭設→下弦預應力筋張拉敷設→隔板安裝→支上下弦模板→綁扎下弦板的非預應力筋和上弦板鋼筋，同時埋設預埋件→安裝保溫塊→澆下上弦混凝土→拆除模板和剪預應力筋放張→焊斜拉鋼筋→拱板運輸安裝→校正、固定。

3.3 施工步驟

該項目共9棟糧倉，屋面大跨度預應力鋼筋混凝土拱板屋架采用空中制作安裝技術可三棟倉同時施工。具體步驟如下：第一、二棟搭設好10榀內架時馬上生產拱板，第三棟搭設內架，等待一、二棟生產完時，接著生產第三棟，第一棟養護，立即生產第二棟，待第二棟生產完時，第一棟養護期混凝土到達80%時，開始剪筋、焊接斜位筋，待此工續完成后，立即開始運輸第一棟拱板，同時生產第三棟拱板，待第三棟拱板生產完后，第一棟拱板運輸完成，接著生產第一棟拱板，第二棟養護，到達強度后，馬上剪筋、焊接、運輸。如此循環作業，直到每棟倉拱板生產完畢后，最后拆除倉內內架。

4 空中制作安裝技術要點

4.1 隔板制作安裝要點

該項目的所有隔板均需在各棟倉施工前完成，制作隔板時須保證混凝土表面的光滑度和內部的密實度，因此隔板的定型模板須用角鋼焊制，焊縫要打磨光滑，隔板混凝土采用小型平板振動器均勻振搗。預制隔板在安裝時須采用C40混凝土墊塊(規格30mm×30mm×50mm)墊起，再將隔板錨固鋼筋綁扎在拱板鋼筋網片上。

4.2 拱板張拉臺座搭設

在每棟倉中央各搭設一個張拉臺座,注意倉頂圈梁的混凝土澆搗時須事先埋設張拉臺座所需構件，混凝土強度等級提高一級，澆搗完混凝土后頂圈梁頂面要求平整，預埋位置準確。

4.3 臺座腳手架搭設

該項目臺座采用滿堂腳手架施工，腳手架的搭設須經過嚴密計算，以保證承載拱板全部荷載的要求。滿堂腳手架框架支撐體系設計由立桿（8m）、橫桿（4m、m）、扣件組成，框架單元尺寸為1.35m×1.35m×1.54m，通過計算立桿縱橫間距設計為1.35m，步距為1.54m。在頂部立桿與立桿之間中部設置1根中48×3.5鋼管頂撐，然后用40×100木楞間隔100mm鋪設，底模采用20厚復合模板。

計算參數：La=1.35m，橫距Lb＝1.35m，步距h=1.54m；立桿截面積A=489mm2；立桿截面抵抗矩W＝（5.08×103）mm2；立桿回轉半徑i＝15.8mm；鋼材抗壓強度設計值fc＝205kN/mm2。

4.4 鋼筋工程

預應力拱板屋架鋼筋分為三種：Φ-Ι 級Ф-Ⅱ級和ФR鋼筋，ФR 鋼筋作為拱板的預應力筋。單根張拉應力平均8.93kN,預應力鋼筋嚴禁接頭，并且應嚴格按照國家現行施工規程張拉并控制好混凝土的保護層厚度。拱板隔板預應力筋為CRB550級ФR4冷軋帶肋鋼筋，其應力值150N/mm2。單根張拉力為1.8kN。預應力筋張拉采用單根對稱張拉張拉控制行程為65mm,錨具回縮值a≤4mm。混凝土強度達到80%及以上時預應力筋才能放松，先放松肋梁鋼筋，再放松板面鋼筋，預應力筋應從兩側逐根交錯放松。

4.5 拱板高空就位

每棟倉屋面拱板就位均須按五步流程進行保障拱板安裝精確。

①起頂：起頂時間需要在拱板混凝土強度達到設計強度的80%以上時方可起頂，起頂前須在每榀拱板的兩端各設2臺千斤頂、2塊規格為120mm×120mm×10mm鋼板墊塊。

②放滑輪車：液壓千斤頂將拱板頂至一定高度后放置滑輪車，將2塊規格為300mm×2500mm×10mm的鋼板墊置滑輪車下兩端，在拱板移動過程中，2塊鋼板墊塊替換使用。

③運輸：準備工作，事先須在山墻圈梁縱橫軸上預埋2根中18錨拉鋼筋環，在拱板中心埋設中10的拉環，將手動葫蘆固定在中18錨拉鋼筋環上，然后沿橫軸線拉動拱板，直到就位位置。用力均勻地拉動電動葫蘆，保證速度均勻，拱板拉至設計位置后，用液壓千斤頂頂起拱板，此時將滑輪車及鋼板撤離，落下拱板。控制拱板中心線是運輸工作前的一項必備工作，可用墨線彈于墻上，當拱板預制中心線與控制中心線完全吻合時，然后將拱板臨時固定。

④校正、固定：屋面拱板運輸安裝就位后需要用經緯儀或線垂檢查校正拱板的垂直偏差，若校正無誤立即將支座處預埋件與頂圈梁預埋件焊牢，至此拱板固定完畢。

5 空中制作安裝技術效應

5.1 材料使用

該技術不需要整棟倉搭設內架，只需每棟倉失搭設10榀臺座，即可把整棟倉拱板生產完成，使這10榀臺座架可重復利用，直到整棟倉生產完成后拆除，節省了大量輔材。

5.2 拱板質量

每批次生產拱板通過運輸、安裝，每榀拱板都分離，便于檢查每塊拱板的質量是否合格，可通過荷載試驗證明。若采用搭設滿堂架，每塊拱板不能獨立分開，如果發現哪一塊拱板出現質量問題，不能及時糾正，如果要糾正，也會造成相鄰兩塊拱板不必要的傷害，同時，荷載實驗也很難完成，所以也不清楚該批次拱板是否合格。

5.3 倉內密封度

生產拱板時，專門留下拱板與拱板的間隙，通過專業人員處理，即塞縫、灌漿、防水油膏等，使每條板縫與整體倉庫相結合，從而達到不漏任何氣體，使整體倉內達到完全密封，從而達到應有的效果。若采用搭設滿堂架，所有拱板都是通過一次性現澆，除收縮縫外，當時是還可以，但時間稍長，由于地基深陷或混凝土收縮不勻，拱板與拱板之間露出小縫隙，肉眼很難發現，導致漏氣（因為太高）不易處理，從而達不到糧食儲備條件的效果。

5.4 工期

該項目采用空中制作技術準備投入2個班組，每個班組同時生產3棟倉拱板，二個班組同時生產6棟倉拱板，最終工期180d，比預計工期縮短20d。

實踐證明大跨度預應力鋼筋混凝土拱板空中制作安裝技術在工程項目中的應用取得了預期的效果。

[1]GB50204－2002,混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2002.

[2]GBJ107－87,混凝土強度檢驗評定標準[S].北京:中國計劃出版社，1988.

[3]JGJ95-2003,冷軋帶肋鋼筋混凝土結構技術規程[S].北京:中國建筑工業出版社，2003.