建筑行业分段装配式预制楼梯一体化施工工法

分段装配式预制楼梯一体化施工工法1前言装配式建筑在我国建筑工程领域的应用越来越普及，如何提高装配式建筑的整体性、降低构件加工、安装的难度，提高构件安装的质量，缩短构件吊装时间使其满足社会要求等问题成了影响装配式建筑工程发展的主要因素。传统的现浇楼梯，经过支模、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序，在劳动力和工期及质量控制上有不利影响，并且在现浇楼梯的施工中发生的质量缺陷较多，容易出现涨模、漏浆等问题，而整体预制楼梯又因单块梯段板自重过大，在实际施工中，必须采用大吨位塔式起重机以满足最大吊运半径及最大起重要求，大大增加了塔式租赁成本，制约预制装配式楼梯的应用。分段装配式预制楼梯一体化施工工法即对装配式预制楼梯进行分段深化设计、模具制作、分段预制，分段吊装和分段安装，该工法已在津滨塘（挂）2019-5号地块居住项目二期工程中得以应用，在实际施工中按照此方法加快施工进度、确保施工质量，节约施工成本，技术可靠，效果明显，具有很好的推广性，为装配式建筑的施工技术提供有价值的补充和参考。2工法特点2.1工序简单、节省工期分段装配式预制楼梯提前在工厂预制并运至现场后进行吊装，减少了现浇楼梯现场支模、钢筋绑扎、混凝土浇筑等常规工序所需的时间，减少施工作业量，节省工期。2.2质量高、外观美观分段装配式预制楼梯工厂化预制，工厂化加工，构件质量在预制过程中得以控制，踏步边缘棱角分明、完整美观，构件尺寸满足规范要求，相比于现浇楼梯常出现的涨模、漏浆等质量问题得到了很大的改善。2.3减轻自重降低成本针对楼梯结构形式及施工现场实际塔吊吊装能力，采取深化设计手段，把楼梯构件分成两个梯段，以减轻楼梯构件重量。可以保证现场直接采用常规塔式起重机即可进行分段吊装和楼梯构件分段安装、检测，大大降低了塔吊的使用成本。3适用范围本工法适用于受常规塔式起重机起重能力限制而使得梯段板的最大吊运半径无法满足施工需求的工程，多用于多层、高层装配式预制楼梯的安装。4工艺原理分段装配式预制楼梯采用工厂化制作，钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑和养护均在工厂进行，分段装配式预制楼梯一体化施工的重点是深化设计和楼梯构件模具制作。分段装配式预制楼梯一体化施工的深化设计必须符合现场楼梯间尺寸和位置，各种预留预埋及位置需经设计计算，确保安全准确，楼梯构件模具的制作与深化设计图纸相对应，模具是保证楼梯尺寸、各类预留预埋位置和表观质量的关键工艺所在。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程预制楼梯构件图纸深化设计——预制楼梯构件分段加工生产制作——构件验收——构件进场验收——现场安装准备——控制放线并复核——现浇楼梯处预埋钢筋复核——现浇梯梁处灌浆料找平——预制楼梯构件分段起吊——预制楼梯构件安装调整——连接缝隙灌浆——检查验收——成品保护5.2操作要点5.2.1预制楼梯构件图纸深化设计分段装配式预制楼梯的深化设计是施工的前提，深化的图纸必须符合现场楼梯间尺寸和相对位置关系，各种预留预埋及位置必须经过设计计算，确保安全准确并经设计院同意。根据梯段板形状和结构自重特点，选择确定吊钉和加强筋的规格、位置、数量及预留孔洞的数量、位置等内容。对梯段板吊装及安装过程的受力状态及使用的构配件进行力学验算。深化设计图纸及力学验算经设计单位审核批准后实施。梯段板深化设计示例利用BIM技术对预制楼梯构件拆分建立模型。预制楼梯构件拆分前预制楼梯构件拆分后预制楼梯分段施工有两种节点连接方式：1）梯段板之间的连接两片梯段板在安装阶段拼合成一跑楼梯后，通过跨中设置的两根抗剪销连为一体，利用刚性连接强化协同受力。2）梯段板与主体结构的连接梯段板支座处采用销键连接。在梯段板两端的板厚方向预留销栓孔，支承梯梁相应地预埋固定螺栓，梯段板安装就位后，在销栓孔内灌实高强度灌浆料，形成固定铰支座。在梯段板板侧(立模上表面)设计位置预埋2枚吊钉以备后期脱模、翻转，在梯段板两端踏步设计位置各预埋2枚吊钉以备后期吊装；在踏步面设计位置预埋4枚吊钉以备现场吊装。踏步面的吊钉位置需做加强处理，吊钉加强筋布设如下图所示。吊钉加强筋布设示意在梯段板跨中设置2处抗剪销预留孔，由于抗剪销预留孔设在板钢筋内，不再设置加强筋；在梯段板两端的板厚方向各预留2个贯通的销栓孔，销栓孔周围设置加强筋，如下图所示。销栓孔加强筋示意5.2.2预制楼梯构件模具的制作预制楼梯构件模具的制作必须与深化图纸相符，模具是保证楼梯尺寸、各类预留预埋位置和表观质量的关键所在。构件加工厂根据设计单位审核批准的深化设计图纸，进行模具的制作、加工。5.2.3预制楼梯构件钢筋绑扎预制楼梯构件的钢筋绑扎在工厂进行，并埋设各类预埋件，钢筋规格、间距、预埋件种类与图纸相对应，并经验收合格。5.2.4预制楼梯构件预埋螺栓在梯段板上、下端的支承梯梁上预埋4根C级固定螺栓，位置与梯段板的销栓孔相对应，型号经计算确定。梯梁预埋螺栓如下图所示。梯梁预埋螺栓示意5.2.5预制楼梯构件浇筑、养护预制梯段板在加工厂进行混凝土浇筑，浇筑完成后采用蒸汽恒温养护，强度提高快，养护效果好。预制梯段板采用商品混凝土，粗骨料粒径控制在5～25mm，混凝土入模时坍落度控制在160±20mm，浇筑时投料高度＜500mm。混凝土振捣采用插入式振捣棒，振捣间距＜400mm。5.2.6预制楼梯构件成品保护预制楼梯构件与刚性搁置点之间应设置柔性垫片，防止损伤成品构件；为便于后期吊运作业，预埋吊环宜向上，标识向外。预埋螺栓孔宜采用棉棒进行填塞，保证吊装前预埋螺栓孔的畅通。在装卸预制混凝土楼梯构件时，对构件边角部或链索接触面处的混凝土，宜采用衬垫加以保护。梯段吊装过程中，应采取防护措施，不应受到施工机具碰撞。施工梯架、工程用的物料等不得支撑、顶压或斜靠在部品上。梯段安装完成后的成品应采取有效的产品保护措施。连接止水条、高低口、墙体转角等薄弱部位，应采取定型保护垫块或专用式套件作加强保护。梯段安装后，踏步口宜铺设木条或其他覆盖形式保护。5.2.7预制楼梯构件吊装据施工图纸，弹出楼梯安装控制线，对控制线及标高进行复核。楼梯侧面距结构墙体预留30mm空隙，为后续初装的抹灰层预留空间。在楼梯段上下口梯梁处铺20mm厚C25细石混凝土找平灰饼，找平层灰饼标高要控制准确。预制楼梯板采用水平吊装，用卸扣、吊爪与楼梯板预埋吊装内螺母连接，起吊前检查卸扣卡环、吊爪是否装牢，确认牢固后方可继续缓慢起吊。组合吊绳系统示意待楼梯板吊装至作业面上500mm处略作停顿，根据楼梯板方向调整，就位时要求缓慢操作，严禁快速猛放，以免造成楼梯板震折损坏。楼梯板基本就位后，根据控制线，利用撬棍微调，校正。5.2.8连接节点施工2片楼梯板拼合就位后，在抗剪销预留孔内植入焊有支撑肋的φ48.3钢管骨架，并灌入C40级灌浆料，养护至设计强度后形成抗剪销，保证2片梯段板协同受力。钢管骨架大样及抗剪销结构设计如下图所示。钢管骨架大样抗剪销结构设计梯段板安放至梯梁上后（预埋长螺栓穿过销栓孔），在销栓孔内灌注C40级灌浆料，养护至设计强度即形成固定铰连接。固定铰端节点大样如下图所示。6材料与设备6.1主要材料序号材料名称规格型号1水泥砂浆M152CGM灌浆料C403结构胶-4螺栓M14（C级）5钢管48.3*3.6mm6预埋铁件6.2主要设备序号机械设备名称规格型号单位数量1塔吊XGT6015A、XGA6012台82钢丝绳吊具-套53调节葫芦-个104吊索-个55撬棍-个106插钎-个107灰桶-个158抹子-个159水平尺-台510水准仪-台311垫木-个若干12支撑-个若干7质量控制7.1施工质量要求7.1.1预制梯段板的制作、堆放、运输和安装应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB50666—2011、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2015及《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1—2014的有关规定。7.1.2同条件养护的混凝土立方体试件抗压强度达到设计混凝土强度等级值的75%时方可脱模;预制梯段板吊装时，混凝土强度等级实测值不应低于设计要求。7.1.3预制梯段板吊装、运输时，动力系数取1.5。预制梯段板翻转及安装过程中就位、临时固定时，动力系数取1.2。7.1.4预制构件在生产加工过程尺寸允许偏差按下表执行。检查项目允许偏差尺寸（长/宽/高）墙板±3mm楼板/楼梯/空调板±5mm侧向弯曲墙板1/1000且≤3mm楼板/楼梯/空调板1/1000且≤3mm对角线预制构件、配件±3mm表面平整度预制构件、配件≤2mm洞口尺寸墙板±3mm主筋砼保护层墙板/楼板/空调板±2mm楼梯±3mm预埋件平整度1/300螺栓外露长度+5mm,-2mm预留孔洞中心线位置±2mm尺寸+5mm,-2mm钢筋中心线位置±2mm外露长度+5mm,-2mm人工粗糙面墙板平均不小于4mm楼板和空调板顶面平均不小于6mm7.2质量保证措施7.2.1安装前，构件外观不应有影响结构性能和使用功能的质量缺陷，连接钢筋和套筒等主要传力部位不应有影响结构性能和构件安装的尺寸偏差。检查数量为全数检查。7.2.2安装完成后，构件外观不应有影响结构性能和使用功能的质量缺陷。7.2.3装配式结构的钢筋接头应符合设计要求。7.2.4对后浇混凝土的强度检验，应以在浇筑地点制备并与结构实体同条件养护的试件强度为依据，也可按国家现行标准规定采用非破损或局部破损的检测方法检测。7.2.5对装配式混凝土楼梯连接部位的钢筋保护层厚度及同条件养护试件的强度等的检验，应按现行国家标准GB50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》及相关标准的有关规定进行。7.2.6吊起的构件不得长时间悬在空中，应采取措施将梯板降落到安全位置。吊运过程应平稳，不应有大幅摆动，不应突然制动。回转未停稳前，不得做反向操作。7.2.7吊装装配式混凝土楼梯前应设楼梯临时支撑，且保证牢固可靠，楼梯吊运时，楼梯对接永久固定以后，方可拆除楼梯支撑。8安全措施8.1严格执行国家、行业和企业的安全生产法规和规章制度，认真落实各级各类人员的安全生产责任制。8.2预制构件运输车辆司机运输前应熟悉现场道路情况，驾驶运输车辆应按现场规划的行车路线行驶;预制构件卸车时，应首先保证车辆平衡，并按照一定的装卸顺序进行卸车;预制构件卸车后，应按照现场规定将构件按编号或按使用顺序依次存放于构件堆放场地，严禁乱摆乱放，构件堆放场地应设置合理稳妥的临时固定措施。8.3制定吊装专项施工方案，吊装前向参与施工人员进行有针对性的培训与交底，明确预制构件进场、卸车、存放、吊装、就位等环节可能存在的作业风险及防护措施。8.4吊装前，应对安装作业区进行围护并树立明显标识，派专人看管，严禁与安装作业无关的人员进入。8.5现场成立吊装领导小组，为吊装制定完善的指挥操作系统，绘制现场吊装岗位设置图，施行定机、定人、定岗、定责任，使整个吊装过程有序进行。8.6吊装作业开始后，应定期、不定期地对预制构件吊装作业所用的机具设备、吊具、锁具进行检查，一经发现有可能存在的使用风险，应立即停止使用。8.7按规定设置安全措施，防止高处坠落，包括各洞口盖严盖牢，临边作业搭设防护栏杆等。8.8五级以上大风天气、雨天、雷天、雾天禁止吊装作业。9环保措施9.1施工现场施工时，必须遵守国家及地方环境保护有关管理规定。9.2堆场进行统一规划，对不同的进场材料设备进行合理分类和储备，并挂牌标识，重要设备材料利用专门的围拦和库房储备，并设专人管理。9.3预制构件运输过程中，应保持车辆的整洁，防止对道路的污染，减少道路扬尘。9.4在施工现场应加强对废水、污水的管理，现场应设置污水池和排水沟。废水、废弃涂料、胶料应统一处理，严禁未经处理而直接排入下水管道。9.5预制构件施工中产生的粘结剂、稀释剂等易燃、易爆化学制品的废弃物应及时收集送至指定储存器内，严禁未经处理随意丢弃和堆放。9.6在预制构件施工期间，应严格控制噪声，遵守《建筑施工场界噪声限值》（GB12523）的规定。加强环保意识的宣传。采用有力措施控制人为的施工噪声，严格管理，最大限度地减少噪音扰民。现场加工区实行封闭式隔音处理。9.7对废料、旧料做到每日清理回收。10效益分析本工程装配式预制楼梯单件重量为2T-2.3T，需配置塔吊（6515），成本较高，通过与设计单位沟通，设计单位对超重构件进行了调整优化，通过深化，将预制楼梯构件沿宽方向拆分成两片成对预制，减轻楼梯构件重量，以满足6015塔吊进行吊装施工。费用类别塔吊型号租期（月）月租金数量总价塔吊租金塔吊6015113500083080000塔吊6515114500083960000差值0100000880000通过6515型塔吊与6015型塔吊租金对比，可知自项目2020年7月1日塔吊进厂安装起至塔吊计划拆除时间2021年5月31号，预制楼梯拆分节省塔吊租金88万元，同时拆分楼梯后的构件受力不足10KN低于危大工程要求，降低了危大工程的管理风险。11应用实例津滨塘（挂）2019-5号地块居住项目二期工程，位于天津市滨海新区新城镇津越道以南，海河南路