大跨度預應力剛架索梁施工技術分析

劉益華，聶子鈞，苗常利，趙志剛

（1.河南省交通運輸發展集團有限公司洛陽分公司，河南 洛陽 450001；2.北京首鋼建設集團有限公司，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，四川 成都 610046）

0 引言

預應力剛架索梁簡稱剛架索梁，是一種新型現澆空腹預應力梁，常見跨度為9～25m，當跨度達到18m 時為大跨度剛架索梁。預應力剛架索梁與實腹梁的結構承載力是等效的，并且顯著降低了結構自重，增加了結構延性和耗能能力，綜合對比可降低層高，提高經濟性[1]。隨著科學技術的不斷發展，預應力剛架索梁被越來越多地應用到建筑施工中[2]。

本文從筆者所在項目的大跨度預應力剛架索梁施工過程中面臨的實際問題出發，將“提高大跨度預應力剛架索梁一次驗收合格率”作為本次研究的課題，對此進行現狀調查，分析產生問題的原因，并制定相應的對策，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。結構類型為框架結構，應用的剛架索梁最大跨度達到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，內穿預應力鋼絞線，各桿件截面均為矩形，如圖1所示。

圖1 現澆剛架索梁效果圖

2 施工中存在的主要問題

項目部對2 層已施工完成的3 榀大跨度預應力剛架索梁進行檢查，每榀抽檢80 個點，共檢查240 個點，匯總統計如表1所示。

表1 驗收合格率統計表

施工的大跨度預應力剛架索梁一次驗收合格率平均為85.42%，低于建設單位制訂的合格率90%，故確定以“提高大跨度預應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 點進行原因分析，匯總驗收質量問題，匯總統計如表2所示。

表2 驗收質量問題統計表

小組成員對29 條表觀缺陷的問題進行了進一步調查，匯總統計如表3 所示。

表3 表觀缺陷質量問題統計表

由表3 可知，“截面尺寸偏差過大”為68.97%，是主要癥結。如果解決了“截面尺寸偏差過大”主要癥結的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見因素，綜合考慮決定把目標值設定為92%。

3 原因分析

3.1 原因分析圖

找出主要癥結后，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、料、法、環、測，5M1E 六個方面進行分析，并整理如圖2所示。

圖2 原因分析圖

經過分析，原因分析圖的末端因素共8 條，即獎罰制度缺失、施工技術交底不夠徹底、振搗機具不適用、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3 天進行驗證，現場組織8 人為一組的施工小隊在2 層進行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應力索梁，施工完成2 榀大跨度預應力索梁。

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

3.2.2 施工技術交底不夠徹底

現場調查發現交底時僅召集班組長講解，內容針對性不強，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 榀大跨度預應力索梁進行檢查，攜帶圖紙、技術交底在2 層另1 榀大跨度預應力索梁正在安裝部位現場指導工人作業。

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

3.2.3 振搗機具不適用

小組成員進行驗證，現場組織4 人為一組的施工小隊在2 層進行不同振搗機具混凝土澆筑的施工對比，利用相同的大跨度預應力索梁，再對施工完成2榀大跨度預應力索梁施工質量進行檢查統計。

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

3.2.4 混凝土坍落度不符合要求

小組成員進行驗證，現場組織在2層進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應力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預應力索梁施工質量進行檢查統計。

通過對混凝土坍落度不同的混凝土澆筑結果進行檢查，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

小組成員進行驗證，現場組織在2層進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應力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預應力索梁施工質量進行檢查統計。

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

3.2.6 澆筑流程不合理

小組成員進行驗證，現場組織在2層進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應力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預應力索梁施工質量進行檢查統計。

通過對不同澆筑流程的混凝土澆筑結果進行檢查，差異很大。因此可以判斷澆筑流程不合理對癥結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

小組成員進行驗證，現場組織在2層進行不同養護條件的混凝土澆筑施工對比，利用相同的大跨度預應力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預應力索梁施工質量進行檢查統計。

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

3.2.8 模板下料尺寸精度底

小組成員進行驗證，現場組織在2層進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應力索梁，再對施工完成2 榀大跨度預應力索梁施工質量進行檢查統計。

通過對模板下料不同精度的混凝土澆筑結果進行檢查，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 條末端原因進行逐一確認，本小組共找出2 條主要原因，即振搗機具不適用、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場召開專項技術會議，重新優化澆筑流程。

優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，框架柱和梁間立柱可作為澆筑口，從此處澆筑混凝土，下梁每跨跨中留設溢漿孔，待穩定出漿時，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按常規施工方法澆筑上梁至樓板底面標高，按結構設計梁板混凝土標號更換混凝土，繼續澆筑梁板，完成本層結構混凝土澆筑。

小組成員在現場會議室組織所有施工人員進行專項優化后的澆筑流程交底。

5 效果檢查

通過開展“提高大跨度預應力剛架索梁一次驗收合格率”的小組活動，大跨度預應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%。活動的效果超過了預設合格率92%的目標值，課題目標完成。

小組成員對黑龍江博物館3 層3 區索梁2、索梁2a、索梁3 進行綜合檢查，共檢查240 個點，不合格點數為17 點，小組成員針對17 條表觀缺陷問題進行調查分析后繪制餅分圖，并與對策實施前后進行對比，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”已從關鍵的少數變為次要的多數，不再是問題癥結了，癥結得到了解決。

6 結語

該項目大跨度預應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應力剛架索梁一次驗收合格率的目標。