UHPC預制裝配式水池安裝精度控制研究

殷矯軍

[上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引言

裝配式PC構件是建筑工程施工中具有獨特優勢的施工技術，指的是通過預制的方法將建筑結構提前制好，在施工現場只需要將裝配式PC構件吊裝組裝起來即可完成施工。與傳統的現場澆筑施工相比，PC構件施工具有許多優勢。但是在實際的運用過程中，裝配式PC構件的吊裝定位還存在著較多的問題[1-3]。

依托上海市泰和水廠深度處理改造工程項目，本研究通過現狀調查找出影響裝配式水池池壁安裝精度的主要因素。通過方案比選，制定行之有效的針對性措施，對策實施后效果顯著，安裝精度得到很大提升，確保了裝配式水池安裝質量的優良率，達到了預期效果，為以后類似項目的實施提供了成功借鑒。

1 工程概況

泰和水廠位于上海市寶山區泰和西路，深度處理改造工程主要建設內容為將水廠現有4條常規生產線進行深度處理改造，建成后將在不改變現有100萬m3/d生產規模的前提下，實現供水水質的全面提升。

本工程為上海市水務“十三五”規劃重點民生工程，工期緊張，質量要求高。此外，也是預制拼裝技術在市政給水廠站盛水構筑物的首次應用，對安裝精度、池體防滲等方面的要求高。預制裝配式水池共2座，其中疊合板水池1座、UHPC實心板水池1座，均位于廠區東北角1-3系統預臭氧接觸池北側，如圖1所示。

圖1 預制拼裝水池平面圖

疊合板水池底板為C30P6現澆鋼筋混凝土結構，壁板為預制雙面疊合板，現場就位固定后澆筑C30P6混凝土連接節點（4個轉角位置）。預制壁板標準件分A、B、C、D四型，底部設置4根M20標高調節螺栓，鍵槽連接，如圖2所示。

圖2 疊合板水池平、立面圖（單位：mm）

UHPC實心板水池底板為C30P6現澆鋼筋混凝土結構，壁板為預制實心板，現場就位固定后澆筑UHPC連接節點（4個轉角及相鄰兩塊壁板之間，漿錨搭接連接）。預制壁板標準件分為A、B兩型，底部設置4根M20標高調節螺栓，鍵槽連接，如圖3所示。

圖3 實心板水池平、立面圖（單位：mm）

超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）具有高流態、自密實、高黏結、高抗拉、高應變硬化、工作性長效保持、低收縮高韌性等特征，可滿足鋼筋簡易連接、快速拼裝施工等要求[4]。

2 現狀調查

根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204—2015）、《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》（GB 50141—2008），預制、安裝及現澆施工混凝土構筑物允許偏差見表1。

表1 構件安裝尺寸允許偏差

根據施工安排，疊合板水池先行施工，在對已施工完畢的疊合板水池進行質量檢查中發現，安裝精度不合格率較高，具備進一步提升的空間。為找出影響安裝精度的主要原因，對已施工完畢的疊合板水池進行了352次檢查，并對不合格位置進行了詳細的整理、分析，具體問題見表2。

表2 質量問題統計

對檢測不合格的項目、頻數、累計頻率進行排列，如圖4所示。

圖4 不合格項目檢查結果

從現狀調查結果可以看出，若“垂直度偏差大”這一問題能夠解決80%，則安裝不合格點數可減至60個，安裝合格率的理論值可從71%增至83%。

計算式：（352-60）÷352×100%=83%。

3 因素分析及要因確認

利用頭腦風暴法，從人、機、料、法、環、測6個方面進行系統分析，總結出15條末端因素，具體內容見表3。

表3 末端因素統計

對這些末端因素進行逐一分析，發現如下3條主要因素：

（1）預留鋼筋占位。現場水池底板預留鋼筋與預制壁板外延鋼筋和預制壁板外延鋼筋之間均存在重合現象，導致預制壁板無法在設計位置就位。

（2）支撐精度不足。現場采用鋼管腳手架斜撐體系調節壁板垂直度，可調節性不高，且施工費時費力。

（3）支撐螺栓強度不足。現場疊合板就位后，部分底部支撐用M20螺栓出現屈曲現象，由于UHPC壁板重量超過疊合板2倍以上（單塊最重6.5t），采用M20×4的支撐體系無法滿足UHPC壁板安裝需要。

4 方案比選

針對3條主要因素，從安全、質量、精度、經濟等方面進行可行性方案的比選，最終確定3條主要對策，分別為調整配筋方案、選用專用支撐及調整支撐體系（見表4）。

表4 解決方案對比

5 對策實施及效果檢查

根據方案比選結果，細化對策實施方案并嚴格參照執行（見表5）。

表5 對策實施

5.1 調整配筋布置

調整底板及預制壁板勾筋位置，避免重合。在設計中分析明確力的傳遞路線，通過“以次讓主”的方式將有沖突的鋼筋錯開布置，讓壁板在安裝過程中能準確定位，提高安裝精度。經現場檢查，安裝過程中已無鋼筋重合現象，壁板可在預定位置就位（見圖5）。

圖5 配筋三維示意圖

5.2 選用專用支撐

采用專用可微調斜撐，逐步調整垂直度。通過一端支座用螺栓固定于垂直壁板的預埋螺母上，另一端支座用螺栓固定于地面，在校正壁板垂直度時，轉動斜撐桿件兩端的正反絲來達到調節斜撐的長度。經現場檢查，壁板垂直度得到有效保障（見圖6）。

圖6 可調支撐三維示意圖

5.3 改用工字鋼-角鋼支撐體系

對角鋼支撐體系進行設計，確保支撐體系可靠穩固。通過計算和實踐證明，在常規螺桿支撐體系的基礎上補充工字鋼-角鋼支撐體系，穩定性良好，安裝精度高。經現場檢查，壁板支撐穩固，滿足要求。

5.4 效果檢查

經過改進施工工藝，對UHPC裝配式水池壁板安裝精度進行了逐項質量檢查，共計352次。具體結果見表6。

表6 實心板水池合格率檢查結果

針對對策實施前后檢查問題做餅分圖對比（見圖7），從中可以看出造成安裝精度質量問題的主要原因已由垂直度偏差大變為支座中心位置，垂直度偏差大占比已由52%下降至8.9%。

圖7 實施后不合格項目檢查結果

6 結 論

本研究依托上海市泰和水廠深度處理改造工程項目，完成了UHPC預制裝配式水池的安裝，精度滿足規范和控制目標要求，并得出以下結論：

（1）配筋方案是影響預制構件就位位置精度的最主要原因，合理的配筋方案可大大減少構件就位時的鋼筋調整時間。

（2）傳統鋼管腳手架支撐不適合用于預制構件就位后的臨時固定，預制構件安裝后宜采用專用支撐作臨時固定。

（3）在預制構件底部預留支撐螺栓孔，構件就位后利用螺栓支撐具有局限性，難以保證支撐螺栓同時受力。底部支撐宜少，同時抗壓能力強。