分片式裝配樓梯施工技術

何增平

(福州市建設工程質量監督站 福建福州 350007)

0 引言

近年來，隨著社會科學水平的發展和進步，樓梯作為建筑中形式較為常見且施工復雜的一種結構構件，其施工成型過程在人工、材料、工期等方面投入資源較多?，F階段國內裝配式施工技術正處于推廣應用期，樓梯結構非常適合作為預制構件進行裝配式施工。一般住宅單跑樓梯構件凈重約為 4t，采用裝配式樓梯施工常因吊裝構件重量、吊裝構件與塔吊水平距離、塔吊有效吊裝半徑等因素而受到制約，若更換升級塔吊型號，可提高起重能力，但將大大增加建筑施工成本，經濟性差，顯然限制了裝配式樓梯等構件的技術推廣應用。因此，某工程樓梯裝配技術創新采用單跑梯段板分片預制、分片吊裝的方法，在不采用大型塔吊的情況下完成樓梯構件的吊裝，并且保證了梯段的安裝質量，提高了施工效率。

在該工程中，單跑樓梯構件板寬1220mm、投影跨度5460mm、板厚180mm，凈重約4t。通過分片預制、分片吊裝的方法，將單跑樓梯分成兩片進行預制與吊裝施工，每片凈重約2t，寬度610mm。分片式裝配樓梯工藝降低了單片梯段板的自重，不需要使用大型塔吊即可完成預制梯段板的快速吊裝，擴大了裝配式樓梯的應用范圍，經濟效益明顯。

1 工程概況

某住宅小區工程，由 13 棟高層住宅樓、兩棟商住樓，建設項目總建筑面積約16萬m2，總建筑高度98m，地上30 層，地下2 層，結構形式為剪力墻結構，基礎類型為樁筏基礎，設計使用年限為50年。

2 分片式裝配樓梯施工核心技術原理

根據結構設計圖紙深化設計，通過將常規單跑梯段板沿板寬跨中方向分成兩片單獨預制構件，兩片梯段板在安裝階段拼合成一跑樓梯(圖1)。兩片梯段板拼合完成后，通過跨中設置的兩根抗剪銷預留孔植入定型鋼管骨架形成整體(圖2)，利用剛性連接協同受力；梯段板安裝就位后再進行精準調平及復測，利用高強灌漿料填灌樓梯兩端銷栓孔，灌實梯段板上端銷栓孔(固定鉸支座)，下端銷栓孔留設空腔(滑動鉸支座)，梯段板周邊縫隙用聚苯填充，頂部用密封膠封堵。

圖1 樓梯分片設計圖

圖2 定型鋼管骨架大樣圖

3 分片式裝配樓梯施工工藝關鍵技術處理

3.1 施工工藝流程

分片式裝配樓梯施工流程，如圖3所示。

圖3 分片式裝配樓梯施工流程

3.2 主要施工流程

3.2.1樓梯結構圖深化設計

(1)考慮不同的梯段板形狀、結構重量、鋼筋配筋等因素，在梯段板內部設計預埋吊釘和銷栓孔加強筋的規格、位置和數量及預留孔的數量和位置。對梯段板吊運及安裝過程的受力狀態及使用的構配件進行力學驗算。深化設計圖紙和力學驗算，經設計單位批準后實施。

(2)吊釘設置在梯段板側面(立模上表面)位置，用于后期脫模和翻轉，另再設置2個吊釘在踏步板兩端的表面設計位置，用于后期施工吊裝。加強處理吊釘位置周圍鋼筋，保證其足夠的剛度和穩定性(圖4)。

圖4 吊釘加強筋布設示意圖

(3)在距梯段板兩端約樓梯跨徑的9/25 L位置，設置2處Ф50抗剪銷預留孔，由于抗剪銷預留孔設在板筋內，不再另設加強筋；在梯段板兩端的板厚方向各預留2個貫通的銷栓孔，銷栓孔周圍設置加強筋處理(圖5)。

圖5 銷栓孔加強筋示意圖

3.2.2吊釘的受力驗算分析

對吊釘的強度進行驗算計算，即確定不同起吊姿態下的最大起吊重量，其失效形式主要表現為螺紋部分的塑性變形和斷裂。

(1)吊釘最簡單的受力分析情況，即作用力p沿Y軸垂直向上作用力時，p的受力作用分析(圖6)，具體計算詳見式(1)。

(1)

式(1)中：p——作用力，N；

d——螺紋直徑，m；

σs——材料的屈服強度，MPa；

n——安全系數。

圖6 單個吊釘吊裝受力分析簡圖

(2)當吊釘受到水平吊裝的作用力時，p的受力作用分析如圖7所示；當吊釘受到角度調整的作用力時，p的受力作用分析如圖8所示(p′與X軸的夾角均不得小于45°)。具體計算詳見式(2)。

圖7 吊釘水平吊裝受力分析簡圖

圖8 吊釘角度調整吊裝受力分析簡圖

吊釘受力分析計算式(2)：

(2)

3.2.3梯段板預制

依據經設計單位確認的深化設計圖紙以及吊釘的受力驗算分析結果，委托具有相應專業資質的企業設計，加工定型鋼制側立模具。預埋吊釘由專業廠家提供，型號根據驗算確定，產品應有質量證明文件。

制作單跑樓梯前，先將模板清掃至表面清潔干凈、無損壞、無銹跡、無污染狀態，然后將脫模劑均勻涂抹在模板內側[1]；隨后再將制作完成的樓梯鋼筋網片安裝在模具內，放置鋼筋保護層墊塊并調整好位置，將預埋吊釘及相關加強筋固定于梯段板設計位置。

預制梯段板采用商品混凝土，混凝土用石子粒徑控制在5～25mm范圍內；混凝土入模時，塌落度控制為160±20mm；澆筑時，投料高度不大于500mm；混凝土振搗采用插入式振搗棒，振搗間距不大于400mm。混凝土澆筑完畢靜停后進行蒸汽養護，當混凝土強度等級實測值達到設計強度后進行裝運及吊裝[2]。

3.2.4梯梁預埋螺栓

在分片式梯段板的上下兩端支承梯梁上，預埋4根C級固定螺栓(圖9)，與梯段板的2個銷栓孔對稱對應，螺栓型號經計算確定。在梯段板兩端的“Z”形梯梁翼緣板上表面做20mm厚、強度等級大于等于M10的1∶1水泥砂漿找平層，并精確控制找平層的灰餅標高。梯梁翼緣板在做砂漿找平層前，將混凝土表面鑿除并清理干凈。

圖9 梯梁預埋螺栓示意圖

3.2.5預制梯段板吊裝

(1)根據施工設計圖紙，操作人員彈出分片式樓梯安裝的放樣控制線，質量員復核確認其控制線及標高在規范要求的允許偏差范圍內。

(2)分片式預制梯段板采用塔吊進行吊裝時，用專用吊環與梯段板預埋吊釘螺栓連接牢靠。樓梯吊裝前先進行試吊，即將樓梯從地面往豎直方向起吊500mm停止，檢查吊具吊索連接情況，構件的外觀質量以及根據事先計算的角度進行梯段角度調整，以保證構件吊裝受力狀態與安裝受力狀態一致。在梯段板兩端懸掛牽引繩，由輔助人員牽引，以保證吊裝平穩和避免碰撞。試吊完畢后進行吊裝。

裝配式樓梯吊裝采用水平吊裝法(圖10)，通過吊環螺栓將吊耳與裝配式樓梯內預埋的螺母連接。吊裝過程，先將梯段吊運至樓梯井內，然后慢慢下降至作業面以上300～500mm處停止下吊，通過調整手拉葫蘆鋼鉸鏈的長度，使梯段板調整至設計角度(圖11)。進行微調旨在使梯板邊線與提前設置好的安裝控制線對準，梯段預留洞對準結構預埋件緩慢下降、準確定位，梯段安裝完畢后進行微調校正，校正完畢后脫鉤。

圖10 梯段板水平吊裝示意圖

圖11 梯段板吊裝角度調整示意圖

(3)預制梯段板吊裝、運輸時，動力系數取1.5；預制梯段板翻轉及安裝過程中就位、臨時固定時，動力系數取1.2。整個吊裝過程，鋼絞線最大擴張角不超過120°[3]。

3.2.6節點處理

(1)兩片梯段板整體組裝完成后，兩板接(拼)縫內縫隙采用發泡劑填充密實處理。抗剪銷預留孔內嵌入焊有支撐肋的Ф48.3定型鋼管(圖12)，并采用C40等級CGM灌漿料填實，養護至設計強度后即形成抗剪銷，以確保兩片梯段板能夠整體協同受力作用。同時，在抗剪銷預留孔封閉前對梯段板進行驗收。

圖12 定型鋼管骨架大樣

(2)梯段板安放至梯梁上后(預埋長螺栓穿過銷栓孔)，利用C40等級CGM灌漿料填灌樓梯兩端銷栓孔，灌孔時注意上端灌實(圖13)，下端留設空腔(圖14)；攪拌好的灌漿料必須在30min內灌注完畢，灌漿材料填充操作結束后4h內加強養護[1]，不得對其施加劇烈振動、沖擊。

圖13 上端固定鉸支座

圖14 下端滑動鉸支座

(3)待養護期結束，在兩板接縫等部位進行試水檢測，試(淋)水試驗持續時間為4h(應不小于2h)，每6h檢查一次。

4 結語

該工程分片式裝配樓梯的混凝土澆筑和外觀成型質量效果好，分片式裝配樓梯在使用傳統塔式起重機的基礎上，促使裝配式樓梯構件得到了進一步應用。裝配式樓梯構件可實現工廠化生產，能將施工現場大量重復性的工作利用高度機械化和自動化的預制生產線予以整合，實現勞動效率顯著提高；結合構件的定型化和標準化，可最大限度地提高鋼筋、混凝土等材料的利用效率與模板周轉數；實行裝配式施工，可減少了現場濕作業與支模架搭設工作量，縮短施工工期，避免了因人為因素造成材料浪費。項目在施工過程中受到了參建各方的一致好評，積累了豐富的施工經驗，也為今后其他同類工程的裝配樓梯施工提供了寶貴的經驗借鑒。

參 考 資 料

[1] GB50666-2011 混凝土結構工程施工規范[S].2011.

[2] GB50204-2015 混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].2015.

[3] JGJ1-2014 裝配式混凝土結構技術規程[S].2014.