大跨薄壁拱板廠房屋面高支架原位預制橫移技術★

王 悅 王清江

(重慶工商職業學院，重慶 401520)

糧倉等單層大跨空間屋面多采用桁架或拱板結構，以達到輕質、大跨度、成本節約等目的。拱板結構一般為預應力鋼筋混凝土拱板，是集承重、防水、隔熱、頂棚等多功能板架合一的屋架體系，由上弦槽板、下弦槽板、肋梁、內隔板及斜拉桿等組成。

現有施工方法多采用屋面拱板高支架原位澆筑混凝土施工方或預制廠預制拱板屋架，運輸吊裝方案。上述兩種施工方法，第一種需要大量支撐腳手架，用以搭設高支架;第二種拱板屋架預制方便，質量易控制，但運輸和吊裝難度大，易造成拱板屋架構件變形損壞。且上述兩種方法，拱板屋架施工成本較大。

1 工程概況

重慶某新建糧食倉儲中心工程，屋面為預應力混凝土拱板屋面，凈跨24 m，廠房高度10.3 m，板厚僅 40 mm，廠房預節寬1.2 m，屋架結構上弦板為二次拋物線。

2 拱板屋面高支架原位預制橫移技術

經方案比選，該工程屋面采用了高支架原位預制橫移技術。該技術要點有以下幾種。

2.1 高支架原位預制橫移技術

在廠房部分跨度區域搭設滿堂支撐架，鋪設拱板屋面底模，先張法施作屋架下弦板預應力鋼筋，綁扎拱架鋼筋，支立模板，澆筑混凝土，待混凝土強度達到要求后，放張預應力筋，起頂屋架，采用移動滑車、卷揚機水平移動就位，固定屋架后，施作屋架防水層等。

2.2 拱板屋面快拆模具技術

拱板屋架上下弦板采用木模板或鋼模板，上下弦模板間設有預制混凝土中隔板，中隔板作為上弦拱板支撐結構，上弦模板支撐在中隔板上，并采用楔形木塊調整模板的平面及高程位置。上下弦拱板模板外模設有U型固定卡，配楔形木塊，用于固定調整外模的平面位置，實現快速安裝和拆，見圖1。

圖1 拱板屋面快拆模具楔形木塊支撐示意圖

2.3 拱板屋面中隔板安裝定位技術

通過支架將中隔板支撐在下弦板的模板上，避免中隔板在混凝土澆筑過程中下沉，保證下弦板的整體性中隔板的豎直度和位置。

3 拱板屋面高支架原位預制橫移技術實踐

3.1 施工組織

根據工程特點和工程量，將工程劃分為兩個施工區，在倉庫中部廒間搭設高9.50 m支撐架，鋪設模板，形成預制臺座，臺座尺寸L×B=18 m×24 m，作為預制拱板的操作平臺，此平臺一個施工周期可預制14(或15)榀拱板。

拱板采用隔榀澆筑，依次填檔的施工順序，中隔板在預制廠預制，運至現場，與拱板屋架模板同時安裝。

3.2 施工工藝

3.2.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3.2.2 施工準備

平整場地后，測放出高支架位置，搭設支撐架，并在已完成的廠房屋頂圈梁頂面測放出每榀屋架的位置，彈墨線標識，以便屋架安裝施工。

3.2.3 支撐架搭設

支架搭設于倉房地面上，地面由下到上依次為強夯后的地基、150厚級配良好的砂卵石墊層、150厚C25混凝土墊層，墊層施工時向門洞處找坡排水，以便排水。

3.2.4 屋架模板

1)為確保拱板弧度線形順直美觀、矢高準確，上弦板底模板采用定型船型模板及木模板，支撐在中隔板上，橫向采用U型卡固定，并采用扣件式鋼管架輔助支撐，見圖3。

圖3 上弦模板圖

2)下弦板側模底模內側模為40×150 mm木模，外側模為40×200 mm木模，模板加固采用U形鋼筋，間距550 mm一道。

3.2.5 鋼筋工程

1)預應力筋張拉。

拱板下弦預應力筋為CRB800級R5冷軋帶肋鋼筋，預應力鋼筋嚴禁接頭。

a.預應力筋下料及布設。

預應力筋為成盤鋼筋，采用“應力下料法”，將鋼筋用一固定的力拉緊，量出所需要的長度，然后放松，用剪絲鉗切斷。

通過臺座兩端20 mm厚定位鋼板上的預留孔，按設計要求的位置鋪放鋼筋。鋼筋的位置應采用在端模上開槽，用梳筋板加以定位，防止出現鋼筋絞結。

b.張拉。

預應力鋼筋的張拉控制應力:σcon=0.70fptk=0.70×800=560 N/mm2，單根張拉力為19.625 mm2×560 N/mm2=10.99 kN。為減小預應力損失，在預應力鋼筋張拉時，采用5%超張拉。

應力測定，張拉錨定1 h后，采用鋼筋內力測定儀逐根檢查鋼筋的預應力值，并作好記錄。每根鋼筋反復測定3次，取其平均值，鋼筋應力控制在 0.95σcon～1.05σcon( ±5%)，如應力不足應補張拉。

預應力筋放張，拱板下弦預應力鋼筋需混凝土強度達85%后方可放松。根據施工經驗一般澆筑完成2 d～3 d即可。放張前，必須拆除側模板，使構件自由壓縮。放松預應力鋼筋應緩慢，防止突然沖擊。采用剪絲鉗剪斷鋼筋時，兩手用力要均勻，不能采用扭斷的辦法。放松時先放松拱板肋上的預應力鋼筋，后放松拱板中的預應力鋼筋。放松板中預應力鋼筋時按對稱的原則從兩邊同時向中間逐根交錯放松。為了檢查構件放松時鋼筋與混凝土的粘結是否可靠，切斷鋼筋時應測定鋼筋在混凝土內的回縮量。

2)鋼筋制作安裝。

a.鋼筋制作。

鋼筋在下料前，應將翻樣單上同規格鋼筋根據不同的長度，長短合理搭配，統籌排料。一般先下長料后下短料，減少短頭、損耗。并避免短尺量長料，防止出現積累誤差或錯量。

鋼筋接頭，工程拱板下弦受力鋼筋不得有接頭，上弦受力鋼筋可采用綁扎接頭，其搭接長度不小于30d，且不小于200 mm。

b.鋼筋安裝。

鋼筋綁扎前，先用粉筆劃好鋼筋位置，然后再進行布筋、綁扎，保證綁扎整齊，橫平豎直，規格、數量、位置、間距正確。

鋼筋綁扎時，綁絲尾部要全部壓向梁、板的內部，防止綁絲外露。

綁扎鋼筋時，注意預埋件位置準確。

3.2.6 澆筑混凝土

1)混凝土澆筑流程。

a.拱板采用C40混凝土，塔吊起吊，混凝土專用吊斗吊至作業面，入模后采用機械振搗。

b.為保證下弦底板混凝土整體性，中隔板安裝采用專用支撐卡，避免中隔板將底板混凝土切斷，見圖4。

圖4 隔板與拱板上下弦連接大樣

c.混凝土的澆筑應在模板、鋼筋和隔板安裝、預應力筋張拉完畢并經驗收合格后一次性澆筑完成，澆筑時間不超過3 h，上下弦澆筑合龍時差小于1 h，以防止鋼筋的應力損失。混凝土澆筑順序為先下弦，后上弦，由下弦中間開始，在上弦中間結束的澆筑順序連續進行，中途不得停頓。嚴禁振搗器振擊預應力筋、預埋件和模板，做到細部不漏振、不欠振，大面不過振，達到振搗密實、內實外光。

d.混凝土澆筑過程中，設專人監視模板、鋼筋、腳手架等的情況，如發現變形、移動時，立即停止澆筑，采取有效處理措施，修復好后方可繼續澆筑。

2)拱板屋架間隔分批澆筑，第二批拱板澆筑時，利用已成型的拱板作為肋梁側模，并在第一批已澆筑的拱板肋梁刷隔離劑，防止澆筑后粘在一起，導致預應力筋放張后相互受到破壞。

3)混凝土澆筑完成后，采用塑料布覆蓋養護。

4)每榀拱板留置混凝土試件，以評定混凝土強度。

3.2.7 隔板制作

預制混凝土隔板是拱板屋架的主要組成構件，隔板采用長線、重疊生產制作方式進行施工，每條生產線地模長26.0 m，寬1.30 m，生產線預制重疊8層。

3.2.8 拱板屋架移動就位

當拱板屋架混凝土強度達到設計強度的85%以上(一般為3 d)時，才能起頂移動就位。

1)就位順序:起頂→放滑輪車→移位→臨時固定→校正和最后固定。

2)起頂:每榀拱板屋架在臺座圈梁上設置預留洞，放置QYL20T型液壓千斤頂四臺，每端兩臺。液壓千斤頂墊塊為120×120×10鋼板。

3)放滑輪車:液壓千斤頂頂起一定高度后，放置專用滑輪車(滑輪車尺寸1 000 mm×200 mm×140 mm)，下落千斤頂將屋架放在滑輪車上，車下屋面圈梁頂設放300 mm×2 500 mm×5 mm鋼墊板，每端兩塊，在拱板移動過程中替換使用。

4)移位:在山墻圈梁交橫軸上分別埋設兩根18錨拉鋼筋環，用于固定手動葫蘆或卷揚機。拱板中心埋設中10的拉環，拉環距拱板邊500mm。屋架移動時要求速度均勻，屋架兩端拉力一致，勿使屋架結構受扭或歪曲，到達設計位置后，用千斤頂頂起拱板取走滑輪車及鋼板，落下拱板。

5)移位拱板屋架前，標識出拱板屋架中心線，并在圈梁頂面用墨線彈出屋架位置，拱板屋架就位時中線對齊，然后臨時固定。

6)校正最終固定，拱板屋架就位前應將支承面找平，以使拱板平穩就位。就位后采用線錘或經緯儀對拱板的垂直度、相對位置、標高等進行校正，無誤后，立即將拱板支座處預埋件與頂圈梁上的預埋件焊接，每榀拱板屋架的一端為滿焊，另一端為點焊，焊縫高度為hf=5 mm。

7)拱板屋架施工偏差允許值應嚴格按國家現行驗收規范標準執行，施工中不得在拱板上弦施加半跨外加靜、活荷載。

3.2.9 板縫處理

屋架安裝完成后，按設計要求將拱板與圈梁、拱板與拱板間埋件焊接，在上下弦、板縫中灌注C20細石膨脹混凝土，并在縫隙上表面灌10 mm厚聚氨酯密封膏，以保證最終形成的倉庫空間的密封性。

4 結語

經濟的發展，大跨薄壁輕質屋面結構需求越來越大，傳統的施工方法無論是建造成本，還是施工工期均難以滿足高速發展的要求，必然催生大跨屋面結構施工技術的發展，本技術采取高支架原位預制屋架，再水平橫移就位施工，與地面預制吊裝或滿堂腳手架原位現澆施工相比，無需大型預制及大型吊裝機械，也不需要搭設滿堂腳手架，實現了耗費小、成本低、工期快、安全可靠的目標，取得了較好的經濟和社會效益。