拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》是江蘇邗建集團有限公司、江蘇環盛建設集團有限公司完成的建築類施工工法，完成人是徐永海、汪萬飛、王剛、盛正文、王賢坤，適用於工業與民用建築中大跨度預應力拱板屋架結構。

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》主要的工法特點是：構造簡單、操作方便、機械化程度高；方便多個屋面結構工程間的流水施工節省工期，適用性強，綜合效益高。

2011年9月，《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法
• 工法編號：GJEJGF060-2010
• 完成單位：江蘇邗建集團有限公司江蘇環盛建設集團有限公司
• 主要完成人：徐永海、汪萬飛、王剛、盛正文、王賢坤
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）

形成原因

該類屋架屬於空間薄壁先張預應力拱板結構，具有跨度大、施工簡單、保溫隔熱性能好、經濟指標高等其他類屋蓋無法比擬的優點，被廣泛套用於糧庫工程中，但是拱板的壁薄、跨度大、榀數多、預應力張拉噸位大，成為該類屋架施工的技術關鍵。《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的實施，從根本上解決了拱板施工對場地的依賴，徹底避免了搭設滿堂腳手架，減少了大量模板及周轉材料的投入，節約了工期。

工法特點

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的工法特點是：

1、該施工工法是在高空預製拱板，對施工場地沒有要求，不需要大型的運輸、吊裝機械；僅需搭設部分鋼管支架，對屋面局部圈樑進行加強改造處理，模板和支架材料一次投入量少，並可回收、周轉使用。

2、兩榀或兩榀以上拱板作為一個預製單元，一起張拉、澆築和放張，同時產生預應力，使拱板的反拱度均衡，底板平整度協調，裂縫減少，施工質量得到控制。

3、精加工的“地坦克滑車”、提升架和滑移軌道傳力明確、構造簡單、操作方便、機械化程度高；方便多個屋面結構工程間的流水施工節省工期，適用性強，綜合效益高。

操作原理

適用範圍

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》適用於工業與民用建築中大跨度預應力拱板屋架結構。

工藝原理

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的工藝原理敘述如下：

利用屋面經過加強改造處理的圈樑作為預應力張拉固定台座，並在結構的隔牆兩邊或山牆一側搭設局部（1/3~1/2跨度）滿堂鋼管排架和水平頂撐，在高空分批預製，多榀隔榀預製，兩榀或兩榀以上的拱板作為一個預製單元，待拱板養護到達設計強度後，藉助提升架將拱板單元兩端部整體提升，在拱板下部安裝軌道和“地坦克滑車”，按一定的滑移方法，成組沿圈樑臨時軌道滑移就位，安裝拱板。最後一次，對相應隔榀處的拱板進行原位現澆完成。

施工工藝

• 工藝流程

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的施工工藝流程：

預製平台的搭設→屋面圈樑施工→隔板製作→拱板模板製作→鋼筋安裝和預應力張拉→混凝土澆築→養護及放張→提升、滑移及安裝。

• 操作要點

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的操作要點如下：

一、預製平台的搭設

由於利用屋面的鋼筋混凝土圈樑作為先張法的台座，因此，所搭設的平台架既作為拱板的模板支撐架又作為圈樑的頂撐架，對排架的要求高，必須考慮周密。

1.預製平台搭設的技術關鍵點

1）拱板的上、下底板厚度僅為40毫米，對所搭設的排架平整度要求高，台面的水平誤差控制在±5毫米以內。

2）預應力張拉時的水平頂撐軸力較大，遠高於雙扣件抗滑承載力，因此頂撐接長時必須採用對接扣件連線，不能採用旋轉扣件搭接，且應先初固定，然後擠緊水平桿，最後再第二次擰緊扣件。

3）為頂撐有效傳遞軸力，當所有可調托旋緊一遍後，可能開始旋緊的可調托又與圈樑脫離，必須再將可調托旋緊一遍，直至最後檢查所有可調托都頂緊圈樑為止。

4）頂撐頂緊順序：先頂撐剛度大的部位，如圈樑與構造柱的交接部位，後頂撐剛度大的部位，如窗洞上口等。

5）在預應力張拉前，圈樑上下的鋼筋拉桿必須處於不鬆弛狀態。

6）圈樑拉筋連線施工順序：先焊牢上部鋼筋，再連線下部圈樑處的鋼筋。

2.鋼管排架搭設

1）平台支架

拱板自身荷載不大，鋼管排架（見下圖）的搭設尺寸為：沿橫向（24米跨）排架立桿間距為1600毫米，兩端間距為400毫米。沿縱向（72米方向）排架立桿間距為1200毫米，頂部加密至間距800毫米，掃地桿離地200毫米，步高1600毫米。

鋼管排架

2）鋼管頂撐搭設

從中間蔜牆處，沿屋面混凝土圈樑分別向兩端搭設一定長度的水平頂撐，採用φ48×3.5鋼管，成一排布置，間距200毫米，在拱板肋梁處加密根撐管，即局部間距100毫米。端部用可調托Tr38×4（見下圖），以調整端部長度。頂撐接長時必須採用對接扣件連線，不能採用旋轉扣件搭接，且應先初固定，然後擠緊水平桿，最後再第二次擰緊扣件。

可調托支撐

二、屋面圈樑施工措施

1.為了使圈樑在預應力筋張拉時有足夠的強度承受張拉力，對作為張拉台座的圈樑部分，即從蔜牆處分別向兩邊18.0米的圈樑段，內側加布6φ2（HRB335級）鋼筋。

2.固定預應力筋採用厚度為20毫米的垂直錨板，錨板上鋼絲孔徑為φ7毫米，垂直錨板背部加10毫米厚梯形加勁肋板，橫向一道，縱向六道。

3.在圈樑中預埋φ18的錨桿，以固定錨板，承受張拉預應力筋產生的扭矩。

4.在檐溝和拱板肋部的錨板頂部設定φ16的鋼筋拉桿，以抵銷下部鋼筋拉桿的拉力，使檐溝免受較大的彎矩。

5.在標高+4.600的圈樑處埋設φ16鋼筋拉鉤，拉鉤和檐溝拉筋之間順次用φ16鋼筋拉桿連線。兩榀拱板中間的預埋φ16鋼筋拉鉤的間距應不小於50毫米。

6.在拱板和圈樑擱置面之間必須設定滑移層，以使預應力筋放張後，在拱板中建立有效的預應力（見下圖）。

屋面圈樑構造圖

三、隔板製作

豎向隔板提前在場外預製，場地小時可疊層澆搗，要求模板尺寸準確，混凝土內實外光，隔離均勻，起模時宜在左右側先起，輕起輕放，為使隔板與拱板上下弦接觸良好，隔板上下端應劃毛。

1.放樣：根據圖紙組織有關人員按1:1放出大樣報驗，請監理驗收。

2.配料：根據放樣圖，組織人員配料，要求木料乾燥。

3.模板支設要求：平直、光滑。

4.脫模措施：

1）模板使用均採用油性隔離劑塗刷一遍。

2）內模角部採用帶尖插角。

3）外模做榫插竹梢。

5.拆模：待終凝後1~2天，派人拆模。拆模時，應先拆左右側，後拆上下側，注意不要損壞角部。

四、拱板模板製作

1.配料：曲面支模採用九夾板，每榀上弦分20塊，下弦分10塊，拼裝組成，整塊拆模，每塊分別編號，集中堆放。為加強剛度和強度，配置40毫米×80毫米木枋作為圍楞，四周斜邊模採用25毫米厚木板釘在圍楞上。其餘底板及頂板的側模用40毫米厚的木板製作。支撐均用鋼管扣件，按上弦曲率大樣固定出支撐和橫楞上鋼管扣件位置、固定橫楞，並編號定位。縱向肋用厚40毫米、高80毫米木板按大樣製作，擱置於鋼管上。端模用膠合板鋸出齒槽，插於端部。

2.放樣：拱板上弦為二次拋物線，施工前應按曲率1:1實地放出大樣。拱板上下弦厚僅40毫米，因此製作尺寸必須滿足設計及規範要求，確保上弦拋物線幾何尺寸，支撐體系有足夠的剛度、強度。

3.模板加固

1）因立桿間距為1200毫米，KB板正好設定在立桿上，故採用兩KB板中間的上部水平桿上生根，立豎向桿。要求與下部三根水平桿連線，共同傳遞豎向荷載。

2）立桿在縱、橫向均採用鋼管和木楔夾緊KB板，防止側向位移。

3）每個立桿的頂標高應超過底板標高，用來固定肋梁。

4.接縫處理：由於採用拼接，模板間縫隙採用海綿填實並貼好膠帶紙。下弦板同時墊橫木，以此防漏漿。

5.拆模：混凝土強度達到拆模強度後，項目部下達拆模通知單。拆模順序：先拆幫模，後拆底模。

五、鋼筋安裝和預應力張拉

1.拱板使用的預應力筋進場前必須經原材料逐盤抽樣檢驗，合格後方可投入使用。冷軋帶肋鋼筋要實行使用認證制度，未領取“使用認可證書”的冷軋帶肋鋼筋不得使用。

2.預應力鋼絲的張拉採用前卡式液壓千斤頂張拉。考慮到所採用的錨具為錐銷錨，張拉後應力損失略大，採用超張拉程式為：0→1.05σ_con錨固。單根φ5冷軋帶肋鋼絲的張拉力為：N_con=1.05×A_s×0.7f_ptk=1.03×19.6×0.7×800=11.305千牛。每塊板張拉完成後，實際張拉力用“鋼絲應力儀”及時測試。

3.非預應力鋼筋在模板支好後進行綁紮。必要時拱板兩端設砂包，以防止滑絲傷人。

4.預應力鋼筋錨具做好錨固性能試驗。安排有上崗證的張拉工進行張拉工作，操作前由施工員作全面的技術、質量、安全操作規程交底，要達到“懂原理，會操作”，對張拉機具定期做好檢測、保養工作。

5.預應力鋼絲不得有接頭。施工中若發現有斷筋應調換，重新張拉。

6.張拉完應儘早澆混凝土。穿筋時台面應墊木橫楞，防止脫模油沾污鋼絲。混凝土保護層用15毫米厚混凝土墊塊加墊。

六、混凝土澆築

1.拱板屋架屬薄壁構件，澆築時應採用乾硬性混凝土，混凝土坍落度控制在1~3厘米。水泥採用525號，中粗河砂，碎石粒徑控制在5~15毫米。混凝土內摻減水早強複合外加劑。

2.用於拌制混凝土的材料應事先做到檢測，控制配合比，砂石採用應力計量，每台班澆築混凝土時做試塊兩組，其中1組提供剪筋放張參考，且該組試塊必須為同條件養護。

3.屋面圈樑混凝土澆築時需製作兩組試塊，一組標準養護，一組與圈樑同條件養護。屋面圈樑混凝土達到80%強度後方可張拉預應力筋。

4.澆築順序先下弦板，後上弦板。澆底板和頂板應由兩端向跨中對稱進行。每榀屋架應一次澆築完成，不得留設施工縫。

5.由於拱板屬於薄壁構件，且肋部鋼筋密集，宜選用插片式振搗器，沿拱板連續振搗，應在端部和隔板處加強振搗，不可漏振，混凝土表面隨搗隨抹，多次抹面抹光，直到表面收水硬化。控制混凝土振搗時間，操作時應提起振動器，不得強振預應力筋及模板。上下弦模板交接處用振動器振實後用長柄鐵鏟抹平。

七、養護及放張

混凝土澆築後立即覆蓋薄膜加草袋養護，謹防收縮裂縫。冬期施工時，採用塑膠薄膜雙層覆蓋，使養護溫度保持在15攝氏度左右，經5~7天同條件養護試塊，滿足設計強度的75%以上或按設計人員要求後，兩榀板同時放張。可先放張拱板一端的預應力筋，再剪斷另一端的預應力筋。應從兩榀拱板的兩側向中間對稱放張，防止拱板側向彎曲。

八、提升、滑移及安裝

1.頂升起板

拱板混凝土澆筑前，在每榀拱板的兩端各預埋1φ18鋼筋吊環。混凝土澆築完成後待混凝土強度達到設計強度後，兩端各放置兩台30噸動液壓千斤頂，由專制的提升架（下圖1），兩端同步將拱板頂起，使拱板脫離台座15厘米後，將事先準備好的“地坦克”滑車及槽鋼軌道墊於拱板底部，落下拱板後，準備滑移。為防止前後滑車偏離，在滑車的兩側採用10毫米厚鋼板連線前後兩台滑車（下圖2）放置。

2.滑移就位安裝

在屋面圈樑兩端各安裝一條輕型軌道（下圖1），軌道單根長度為拱板施工單元的寬度，上覆“地坦克”滑車。兩端山牆各安裝1台小型卷揚機牽引，頂端增加四門滑輪（下圖2）以調整卷揚機的速度，使滑移速度控制在3米/分鐘，保持兩端的協調性，將拱板緩慢滑至設計位置（下圖3），再利用千斤頂和提升架將拱板上抬，抽去滑車及軌道，板底用1:3水泥砂漿坐漿，縱向圈樑表面應平整，標高誤差控制在±6毫米以內。最後放下拱板校正定位和固定（下圖4），以此類推。

3.板縫處理

根據設計要求將拱板與圈樑、拱板與拱板間預埋件焊接，在上、下弦板縫中灌注膨脹混凝土，並在縫隙上表面灌10毫米厚聚氨脂密封膏。

材料設備

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》所採用的機具設備見下表。

施工主要材料設備

序號	設備名稱	用途	數量	備註
1	卷揚機	滑移用	2台	/
2	千斤頂	提升用	4台	/
3	鋼絲繩	滑移用	/	根據實際需求
4	槽鋼	製作提升架	6米	/
5	滑輪	滑移用	4組	/
6	吊環	提升用	8套	/
7	槽鋼	軌道	15米	/
8	地坦克滑車	滑車	2台	/
9	鋼板	連線滑車	/	根據實際需求
10	電焊機	焊接鋼板	1台	/

質量控制

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的質量控制要求如下：

1、儘管施工時主要危險出現在預應力張拉階段，但該技術成敗關鍵在於土建中腳手架、圈樑、磚牆等施工質量，因此必須增強質量意識，提高素質，嚴格按照施工方案進行施工，嚴把質量關。

2、平台排架頂層水平支撐桿搭設時，應先初固定，在兩端略微頂緊後，再最後擰緊扣件。

3、排架頂部鋼管端部的可調托應頂撐牢屋面圈樑，但不能用力過大，以桿件不鬆動為宜，頂撐力要均勻。頂撐順序：先頂撐剛度大的部位（如有構造柱的部位），後頂撐剛度小的部位（如窗洞上部）。

4、屋面圈樑邊的縱向水平鋼管應使木楞緊靠圈樑，孔隙處用木鍥塞緊，且縱向水平鋼管與橫向水平頂撐鋼管雙扣件扣牢，使木鍥、縱向水平鋼管和橫向水平頂撐鋼管共同支撐屋面圈樑的水平推力。

5、根據計算分析，屋面圈樑張拉時位移在4毫米範圍內較為理想。若超過4毫米應加強監測，積極、慎重採取措施減小位移量。考慮到預應力張拉力為臨時荷載，在放張後圈樑變形會有所恢復，另外考慮該技術加強圈樑的安全儲備，因此屋面圈樑最大位移應控制在5毫米範圍內。

6、由於拱板屬於薄壁構件，而肋部鋼筋密集，而澆築的混凝土為乾硬性混凝土，因此宜選用插片式振搗器，沿拱板連續振搗，在端部和隔板處加強振搗，不可漏振，否則易出現蜂窩現象。

7、在拱板和圈樑之間應設定滑動層。圈樑找平層控制在10毫米厚左右，以防止預應力筋放張時使找平層開裂。

8、預應力張拉時，屋面圈樑的混凝土強度必須達到100%。預應力放張時，拱板混凝土強度須達到75%以上或達到設計要求。

安全措施

採用《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1、成立安全領導小組，建立健全的安全生產責任制，將安全生產落實到人，保證項目的順利實施。

2、結合工程特點，制定有效的安全技術措施，進行全面針對性的安全技術交底。

3、各種用電裝置必須裝漏電開關，電焊機、卷揚機等做好可靠的接地裝置。

4、整體提升時，應有專人指揮，兩端同步進行。

5、滑移過程中，安排專人嚴密監視滑移的同步性，確保結構的自身安全。

環保措施

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的環保措施如下：

1、施工現場地面要進行灑水防塵，水泥庫房等粉塵較多的材料庫應加設彩布圍護；木工操作面要及時清理木屑、鋸末；鋼筋棚內，加工成型的鋼筋要碼放整齊，鋼筋頭放在指定地點，鋼筋屑當天清理。

2、施工現場的區域施工過程中要作到工完場清，各區域內的建築垃圾隨著區域施工的進展及時清理，要求活完底清，不許將垃圾從高處直接倒入低處，每個區域要設有垃圾區，即時將垃圾運入垃圾站。

效益分析

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的效益分析如下：

1、拱板屋架高空預製成組滑移施工技術，不需要大型的吊裝、運輸機械，對施工場地沒有依賴；僅需搭設部分鋼管支架，對部分屋面圈樑進行加強改造處理，模板和支架材料一次投入量少，並可回收、周轉使用，提高了工作效率，節省了材料及人工開支；兩榀或兩榀以上拱板作為一個預製和滑移單元，整鋪模板，整體進行張拉、澆築和放張，同時產生預應力，使拱板的反拱度均衡，底板平整度協調，混凝土裂縫減少，施工質量得到控制，有利於工程的質量驗收；精加工的“地坦克滑車”、提升架和滑移軌道傳力明確、構造簡單、操作方便、機械化程度高；方便多個屋面結構工程間的流水施工，節省工期，適用性強，綜合效益高。

人工費節約：每幢倉腳手架搭設拆除1.5萬元，機具租賃費：445元/天；材料節約：模板35元/平方米×860平方米=3萬元；木方1100元/立方米×30平方米=3.3萬元；合計：7.8萬元。

2、通過對施工過程計算和分析，採用成組滑移技術，每幢倉工期節約3~5天左右，減少了機械設備及管理等費用，扣除滑移施工措施、材料費用，每幢倉合計降低工程成本約7萬元左右。

註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算

套用實例

《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》的套用實例如下：

1、揚州糧食儲運加工中心1~8號倉工程位於揚州市邗江區槐泗鎮運河村，工程建築面積13824平方米，於2008年8月開工，2009年2月竣工，見下圖1、圖2。倉型為24米跨預應力鋼筋混凝土拱板屋蓋平房倉，預應力拱板高空預製、整體提升、成組滑移的施工技術在揚州糧食儲運加工中心工程中成功推廣套用，與原來的施工方法相比，該技術具有優越性及經濟效益和社會效益。

2、揚州國家儲備庫二期工程位於揚州市寶塔路7號，工程建築面積10368平方米，於2009年5月開工，2009年12月竣工。該工程相比揚州糧食儲運加工中心滑移技術進一步完善與成熟，降低了施工措施費用，協調拱板反拱度，提高了下底板平整度，減少了混凝土拱板裂縫。

3、江蘇省姜堰糧食儲備中心二期工程位於姜堰市新田村，工程建築面積10368平方米，於2009年7月開工，2010年4月竣工。

榮譽表彰

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009-2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《拱板屋架高空預製及成組滑移施工工法》被評定為2009-2010年度國家二級工法。