大跨度预应力屋面拱板装配拼装滑移施工技术

刘芳，张静

（重庆建工第三建设有限责任公司，重庆 400016）

0 引言

构件预制、在现场装配拼装施工的装配式建筑，是目前发达国家广泛采用的建造方式，而我国建筑施工仍多以现场浇筑作业为主，装配式建筑比例较低，与国际先进水平相比差距甚大。现场浇（砌）筑的方式，资源能源利用效率低，建筑垃圾排放量大，扬尘和噪声环境污染严重。装配式建筑建造阶段可以大幅减少材料消耗，减少环境污染、节省人工、提高质量、加快工期，是目前建筑工业化潮流之一,是我国建筑业发展方向之一[1]。

工程施工准备阶段通过对图纸进行深化和施工组织设计，优化施工工艺流程，将部分现浇构件分解为标准化、模块化预制构件，集中生产、现场装配拼装，可增加建筑装配比例，提高产品质量，节约成本，为项目带来较好的经济效益和更大的竞争优势[2]。

图1 屋面拱板效果

1 工程概况

中央储备粮重庆北碚直属库合资建仓项目一标段，位于重庆江津区德感工业园区。有3 幢单层平房仓，单库长×宽=96×24m，建筑高度10.60m，使用性质为粮食储备仓库。

结构形式为钢筋混凝土现浇框排架结构，墙体为砖墙。屋顶结构为预应力钢筋混凝土拱板，拱板跨度L=24m，单榀宽1.18m，上、下弦肋梁高180mm，肋梁宽90mm，板厚45mm；上、下弦由隔板连接成整体，每榀拱板约5m3混凝土。预应力钢筋混凝土拱板是集承重、防水、隔热、顶棚等多功能板架合一的屋架体系，它由上、下弦薄壳板、肋梁、内隔板及斜拉筋等组成。

拱板上弦为二次抛物线，曲线方程公式为：Y=4fX（L-X）/L2，其公式中：L—跨度，f—矢高，f=L/10。每榀拱板下弦钢筋为40 根CRB800 级ΦR5 冷轧带肋预应力筋，预应力先张法施工。单根张拉应力10.99kN，隔板钢筋和上、下弦箍筋（实为分布钢筋）为Φb4 钢筋，其余为HPB300级和HRB400 级钢筋；混凝土强度等级C40；拱板内隔板混凝土C30；混凝土保护层厚度：上、下弦板为15mm，上、下弦肋梁25mm。

2 施工难点

1）上、下弦间相邻隔板异形、尺寸小，施工复杂；

2）每榀拱板混凝土体量较小，拱板的上下弦板和隔板混凝土强度等级不同，混凝土浇筑困难；

3）拱板上弦板、隔板普通钢筋混凝土，下弦板预应力钢筋混凝土，工序多；

4）库房层高10.6m，模板支架搭设高度超高。

3 施工准备

深化屋面拱板图纸，统计每库共240 榀拱板，每榀有11 块隔板，且对称隔板规格尺寸相同，统计每库共6 种规格隔板，即6 种模块，每种模块隔板数量为480/（240）块，3 个库同种模块隔板数量为480×3/（240×3）=1440/720 块。每种模块隔板构件数量较多，考虑隔板集中预制方法。根据现场场地和施工进度，每种规格隔板制作8 个台座，因隔板构件较小、重量较轻，对台座要求不高，故仅需利用坚硬平整地面作为台座，无需单独制作。台座两端设置钢筋基座，固定隔板钢筋，每个台座宽度1.18m，长度≤20m，具体长度根据隔板高度进行调整，如：台座长度=（隔板高度+隔板预留钢筋长度）×n（隔板块数），每种规格隔板配置8 套钢筋基座，8 套侧模周转，为更好地节约能源，侧模采用方钢管制作。

根据工程施工进度，屋面板施工不满堂搭设支撑架，在每库边20m×24m（长方向×跨度方向）范围搭设满堂脚手架，每榀拱板的上、下弦板和隔板在满堂架上拼装现浇，顶推滑移就位。库房未搭设满堂架位置的天棚、墙面、地面能提前穿插施工，加快施工进度。满堂架上能容纳16 榀拱板，2 个流水段施工。

屋面拱板下弦板预应力，张拉位置在屋面圈梁上，联系设计对屋面圈梁进行加固，满足预应力张拉台座要求，简化施工，节约材料、加快进度、节约成本。

4 施工技术应用

4.1 施工工艺流程

隔板：场地平整→测量放线→端头固定钢筋基座安装→隔板底隔离层施工→隔板钢筋→隔板侧模→隔板混凝土浇筑→隔板混凝土养护→隔板底隔离层施工→（重复上述工序）……→隔板混凝土养护。

拱板：场地平整→测量放线→满堂架搭设→测量放线→下弦板钢筋→上、下弦板模板→隔板拼装固定→上弦板钢筋施工→下弦板钢筋张拉→上、下弦板混凝土浇筑→混凝土养护→拆上、下弦板侧模（混凝土强度≥2.5MPa）→混凝土养护→（混凝土强度≥75%）放张→封锚→拱板顶推滑移就位。

4.2 施工技术要点

4.2.1 屋面圈梁施工

圈梁考虑满足预应力台座要求，联系设计，按设计要求对圈梁进行加固，强化钢筋、混凝土强度，混凝土强度满足设计要求后才能进行预应力钢筋张拉施工。

4.2.2 满堂架搭设

该工程满堂架超高，按现行建办质文件要求编制满堂架专项施工方案并按规定组织专家论证，技术负责人按审核通过专家论证方案进行交底，模板架体按方案搭设，架体分阶段验收，架体基础、架体搭设时第一步架、搭设中途、搭设完、混凝土浇筑前分次检查验收，合格后挂牌施工[3]。

4.2.3 隔板预制与拼装

隔板在现场集中预制，钢筋、模板、混凝土专人施工，隔板按拱板位置从外向内编号为1—6，每块隔板上面标注：编号、浇筑时间。下层隔板混凝土强度≥5MPa 才能进行上层隔板施工，每层隔板底部铺设薄膜隔离，每个台座隔板层数≤6 层。

同一榀拱板的隔板混凝土龄期时间应相近，最多不能超过10 天。隔板混凝土≥75%设计强度才能进行隔板吊装和拼装施工[2]。

构件专职管理人员应建立现场构件堆放台账，进行构件收、发、储运等环节的管理。

4.2.4 上、下弦板混凝土施工

上、下弦板跳榀施工，每库钢筋、模板、混凝土划分两个施工段流水作业，3 个库共有6 个施工段流水作业。

上弦板混凝土从拱底向拱顶对称浇筑，混凝土塌落度控制在180～200mm 范围，振动棒振动密实，混凝土不冒泡表面出现浮浆即可停振，及时进行混凝土表面收光和二次收光，终凝后，覆膜养护时间≥14 天。

4.2.5 预应力张拉

预应力张拉采用两端张拉，专业持证工人操作，张拉前先进行试张拉，满足要求后开始正式张拉，预应力放张应待下弦板混凝土强度≥75%设计强度后进行，放张前拆除下弦板侧模。

4.2.6 拱板顶推滑移就位[4]

拱板预应力筋放张完成锚固后即可进行拱板顶推滑移工作。拱板用千斤顶顶升后在其下放置专用滑移小车，滑移小车下放置铁皮减小滑动摩擦阻力，钢丝绳锁扣在拱板锚环上，用卷扬机牵引钢丝绳滑移拱板，拱板滑移过程及时小角度纠偏，在拱板两端设置专人牵引、专人纠偏。

拱板施工完毕后开始进行顶推作业，顶推过程由专人统一指挥，保证两端同时顶推。

滑动到位后拱板用千斤顶顶升取出滑移小车和铁皮，就位拱板。

图2 隔板集中预制

图3 拱板混凝土浇筑

图4 拱板滑移

5 结语

近年随着建设增多，竞争日渐加剧，出现人材机成本逐年增长、工期要求紧、利润越来越低的市场环境。为响应国家结构装配式施工要求，该工程在屋面施工中采用屋面构件现场集中预制，高空集中拼装、现浇、滑移就位施工方式，使现场竖向、水平流水穿插施工，达到节约人、材、机、缩短工期，提高屋面拱板施工质量，降低安全隐患，提高市场竞争优势的目的[5]。

1）节约材料方面：分解可以预制构件，编制预制构件清单，构件集中预制节约周转材料。屋面拱板集中施工，拱板满堂架体跨度×长度方向搭设24m×20m 范围，满堂架体搭设工程量约为全库搭设的1/5，节约周转材料约4/5。

屋面拱板下弦板预应力张拉台座通过加固原有屋面圈梁构件达到张拉台座要求，在圈梁和屋面满堂模板支架上完成下弦板预应力筋张拉，不需要单独制作，节约预应力张拉台座的钢筋、混凝土、周材等材料；

2）节约人工：隔板模块化，集中预制，工人在预制场地内流水作业隔板钢筋、模板、混凝土。库与库屋面之间搭设施工通道，拱板施工在单库和相邻库屋面流水进行。整个场地按隔板和拱板钢筋、模板、混凝土、滑移施工配置2 个班组，流水作业，节约人工成本；

3）节约工期：该工程隔板尺寸较小，对预制场地要求不高，隔板可以在工程开工起就在现场进行预制。隔板、拱板钢筋、模板、混凝土、预应力、滑移流水施工。拱板施工时，没有搭设满堂脚手架的库房的天棚、墙面、地面、门窗、水电等工序施工可以穿插进行，节约工期；

4）节约垂直运输工程量：隔板集中预制和屋面拱板在空中集中现浇，节约了塔吊垂直运输工程量；

5）提高工程施工质量：隔板在现场集中预制，固定隔板钢筋基座大小、预留孔位置统一，隔板模板定型化制作，同规格隔板钢筋能同位、大小能同一，隔板钢筋、混凝土浇筑、养护专人施工，集中检查，质量有保证。拱板在屋面集中现浇，拱板钢筋、模板、混凝土专人施工，集中检查，质量有保证；

6）减少安全隐患：隔板、拱板施工位置集中，满堂架体搭设面积减少，高处作业减少，相应的安全隐患减少。