钢-砼组合梁框结构钢筋桁架楼承板施工工法

'钢-砼组合梁框结构钢筋桁架楼承板施工工法中铁**广深港客运专线ZH-3标项目部1前言自承式钢筋桁架楼板是一种新型的快速施工结构，已经在部分大型的公共建筑工程中得到应用。深圳北站作为广深港客运专线引入深圳市的一个大型交通枢纽站，建筑总面积达17.2万平米（其中9米高架候车层的超长混凝土楼板长345m，宽201m），工程量巨大，交叉施工干扰多，建设工期紧。为此，在9米层旅客进、出站大厅及候车室、15米商务夹层采用自承式楼板的情况下进行“跳仓法”混凝土浇筑施工，确保了混凝土浇筑施工的质量，缩短了施工周期，加快了施工进度，为后续施工创造了良好的条件，获得了良好的社会效益。2.工法特点2.1本工程混凝土楼板施工采用钢筋桁架楼承板施工，与现浇楼板施工工艺相比，减少了现场地基处理、支架搭设、支架及模板拆除三道工序，有效的缩短了施工周期，加快了施工进度。2.2钢筋桁架楼承板由工厂化生产加工成半成品，焊接质量好，钢筋间距、桁架高度等精确度高，楼承板运输到现场后直接安装工序简单，减少了投入生产的人员数量，周转材料对场地的占用。2.3钢筋桁架楼承板安装配合混凝土“跳仓法”流水施工，能减少后浇带内的垃圾清理、两侧原混凝土面剔凿、后浇带支撑等工序，缩短工期。2.4钢筋桁架楼承板铺装快速，能同时提供上下层工作面，减少了上下交叉施工带来的不利影响，有效地解决了垂直作业面间交叉施工带来的安全风险。安装时，必须将每块桁架模板两端的支座竖筋焊接固定在钢梁翼缘上，可以更好地防止坍塌和高空坠落。2.5通过合理设置仓块，科学组织楼承板铺设方向和混凝土浇筑顺序，既方便组织施工，又释放早期温度收缩应力，达到有效地控制裂缝，防止渗漏的效果。3.适用范围钢筋桁架楼承板可应用于工业与民用建筑的楼板和屋盖、一般构筑物的操作平台、市政高架桥（钢-钢筋混凝土叠合梁结构）的桥面等。4.工艺原理4.1结构原理11 自承式楼板系统是将楼板中钢筋设计成三角形钢筋桁架，并在工厂加工成型，再将钢筋桁架与底模板焊接成一体的半成品组合模板；在施工现场，将钢筋桁架模板直接铺设在钢梁上，然后进行简单的面层钢筋安装，便形成了自承式的钢筋桁架模板体系，最后可直接浇注结构混凝土形成自承式楼板体系。施工阶段，钢筋桁架模板能够承受混凝土自重及施工荷载；使用阶段，钢筋桁架与混凝土协同工作，承受使用荷载。该技术部分实现了工厂化生产，简省了传统支架现浇的地基处理、支架搭设和模板拆除三道工序，简化了施工程序，提高了楼板施工效率。参见图4.1-1图4.1-1：自承式楼板结构大样图“跳仓法”施工工艺原理就是采用“抗放兼施，以抗为主，先放后抗”的原则进行施工。通过合理设置跳仓间距，在跳仓施工阶段，释放混凝土的早期应力，即“先放”；在封仓阶段，混凝土的抗拉强度已经有所增长，充分利用混凝土的约束减小应变，即“后抗”。通过封仓后及时养护、做防水层等措施，避免混凝土结构较长时间暴露在空气中，使结构承受的收缩和温差作用减到最小，进而达到控制混凝土裂缝的目的。由于混凝土早期塑性收缩与混凝土强度增长趋势是一致的，温度很大程度影响了强度。混凝土28天后强度还会增长，但如果认为混凝土28天强度为100%，则也可认为混凝土早期塑性收缩应力和温度收缩应力引起的收缩是100%。常温状态下，混凝土7天可以达到28天强度的70%，也可认为完成了28天混凝土早期塑性收缩应力和温度收缩应力引起的收缩的70～80%。对于前7天的收缩值，用“放”的跳仓施工法，7天后混凝土的强度可以抵抗其余的收缩应力，因此采用“抗”的方法。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程11 图5.1-1：钢筋桁架楼承板施工工艺流程图5.2加工要点5.2.1钢筋桁架模板半成品采用工厂化集中生产，参见图5.2-1图5.2-1：钢筋桁架模板工厂化生产5.2.2底模采用镀锌卷板时，基板厚度为0.5mm，屈服强度应不低于260N/mm²，镀锌层两面总计不小于120g/m2，质量应符合相应标准的规定。底模采用冷轧钢板时，基板厚度为0.4mm，屈服强度应不低于260N/mm²，质量应符合相应标准的规定。11 5.2.3钢筋桁架与底模板之间的连接，采用电阻点焊，焊点的抗剪承载力标准值应满足下表要求.表5.2-1钢筋桁架与底模焊点抗剪承载力标准值（N）钢板厚度（mm）0.40.50.60.8焊点抗剪承载力7501000135021005.2.4钢筋桁架与底模板之间焊点的抗剪承载力设计值应满足下表要求。表5.2-2钢筋桁架与底模焊点抗剪承载力设计值（N）钢板厚度（mm）0.40.50.60.8焊点抗剪承载力37550067510505.3施工操作要点5.3.1钢筋桁架模板进场检验。检查钢筋桁架模板的出厂合格证，检查每个部位钢筋桁架模板的型号是否与图纸相符合，检查进场钢筋桁架模板的外观质量、几何尺寸及钢筋桁架的构造尺寸是否符合设计要求。5.3.2吊装作业。钢筋桁架模板的装卸、吊装均采用角钢或槽钢制作的专用吊架配合软吊带来吊装，严格执行吊装作业的“十不准”。5.3.3存放。钢筋桁架模板应在厂棚内堆放，若在现场露天存放时，存放场地夯实平整，覆盖并倾斜放置，避免钢筋桁架模板产生锈蚀或水渍。5.3.4钢筋桁架模板安装。钢筋桁架模板安装在结构柱及配套钢梁安装完毕后进行。平面施工顺序：每层钢筋桁架模板的铺设宜根据施工图起始位置由一侧往另一侧按顺序铺设，最后处理边角部分。平面形状变化处，应将钢筋桁架模板采用机械切割切割，补焊端部支座钢筋后，再安装。钢筋桁架模板就位后，将其端部竖向钢筋与钢梁点焊牢固，确保施工安全。5.3.5多层筋桁架自承式楼板施工时，为保证上层钢柱安装时人员操作安全，每节柱铺设钢筋桁架模板时，宜先铺设上层板，后铺设下层板。5.3.6板与板之间的连接采用扣合方式连接紧密，然后，按设计绑扎板顶钢筋及部分附加钢筋。5.3.7“跳仓法”施工时，仓块设置宜小不宜大，面积大致分为长和宽都不大于50m的区域，分仓缝留设在施工方便且受力较小的位置。5.3.8仓间混凝土浇筑时间间隔宜长不宜短。跳仓板块施工间隔为≥7天，以利于跳仓板块混凝土的变形，释放早期温度收缩应力。5.3.9混凝土浇筑施工时，采用“一个斜面、连续浇灌、一次到顶”的施工方法。混凝土初凝前，表面用铁滚筒滚压，增强表面密实性，待混凝土收水后用木抹子搓平不少于三次，以消除混凝土表面层的早期塑性收缩裂缝。5.3.10跳仓板块之间采用普通施工缝处理方法，板施工缝每侧设“快易收口网”11 ，防止混凝土流入另外一侧。板钢筋按正常的板钢筋绑扎方法施工，不作断开处理。5.3.11跳仓浇筑混凝土时，新旧混凝土连接面的清理十分重要。浇筑新混凝土前必须在连接面浇水泥浆，以确保连接面严实。5.3.12混凝土养护宜早不宜迟。为避免新浇筑混凝土表面过快失水和表面温度受气温影响，导致混凝土出现裂缝，采取在混凝土初凝至终凝间立即覆盖塑料膜和麻袋，并喷水保湿、保温养护等措施，养护时间不少于14天。5.3.13混凝土浇灌。结构混凝土平面分区间隔施工，采用泵送法浇注，混凝土浇注过程中，应随时将混凝土铲平，混凝土振捣采用平板振捣。混凝土浇筑完毕后，应及时覆盖养护，避免开裂，参见图5.3-1图5.3-1自承式楼板浇注及养护5.4劳动力组织情况表本工法采用流水法施工组织模式，根据不同施工阶段及开辟的作业面配备现场管理人员及劳动力，其劳动组织情况详见下表6.1-1。表5.4-1劳动组织情况表作业项目及人员配备工种人数备注自承式钢筋桁架模板加工机械工18按工厂化作业三班制配备人员电工3电焊工30吊车司机6钢筋工24质检员3安全员3试验员3管理人员611 自承式楼板现场施工混凝土工60按单个作业面三班制人员配备机械操作工12电工6钢筋工30吊车司机6普工6试验员3安全员3质检员3测量员9工地管理人员66.材料与设备6.1材料本工法的原材料材料均按设计要求采用国家或行业标准的材料，其中，圆钢采用现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013中的Q235钢筋，螺纹钢采用现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499中的HRB335级或HRB400级钢筋。结构混凝土根据设计等级采用符合国家标准《混凝土结构设计规范》（GB50010）及《混凝土工程施工质量验收规范》(GB50204)要求的预拌混凝土。底模采用镀锌压型板时，质量应符合《建筑用压型钢板》（GBT12755）标准的规定；底模采用冷轧薄钢板时，质量应符合国家标准《冷轧低碳钢板及钢带》（GBT5213）的规定。6.2设备本工法的主要设备为钢筋桁架的加工设备和现场施工设备，详见下表。表6.2-1主要机具设备表序号类别名称规格单位数量备注1加工机具设备钢筋桁架机HJ320台22压板机YX7.5-110-576-600台23钢筋调直机GT4/14台24钢筋切断机GQ40台25模板焊机MBC台211 6龙门吊自制台27汽车吊QY25A台38现场施工设备汽车吊QY25A台69电焊机BX1-400台310栓焊机RSN-2000台311混凝土拌合站HL75-2F1500个112混凝土运输车6.0m3台4-6根据运距配置13输送泵车台2每个作业面7.质量控制7.1钢筋桁架模板的加工质量控制7.1.1钢筋桁架模板的加工应符合国家及行业的标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204、《冷轧带肋钢筋》GB13788、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18、《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》JGJ/T114、《建筑用压型钢板》GB/T12755的规定。7.1.2桁架的尺寸误差应附合下表的要求。表7.1-1桁架尺寸允许误差(mm)内容允许公差总高度±3下弦筋与钢板之间的距离±2桁架底部总宽±3底脚宽度±2长度5m以下±35m以上±4焊点间距±2桁架底脚不平度±1.07.1.3钢筋桁架模板焊接生产过程中，随时检查制品的焊接质量，焊点不得有裂缝、气孔、烧穿等缺陷。每次焊完后应及时清理并检查，如发现有影响焊接质量的缺陷，应清除后再施焊。支座钢筋与桁架采用手工焊接，支座钢筋之间及支座钢筋与下弦钢筋焊点抗剪承载力不低于6KN，支座钢筋与上弦钢筋焊点抗剪承载力不低于13KN。11 7.1.4成品钢筋桁架模板交叉叠放，每捆高度不超过1300mm，长度不大于12.0m，采用铁皮包扎，捆扎点视长度而定；成品钢筋桁架模板长度不大于3m者捆扎不得小于2道，长度为3m-6m者捆扎不得少于3道，长度大于6m者捆扎不得少于4道。成叠包装捆扎的成品钢筋桁架模板，每捆应在侧面挂有两个标签，标签上应注明标准号、生产厂家名称、原材料牌号、厚度、产品型号、批号、长度、张数、重量。7.2钢筋桁架自承式楼板结构的质量控制7.2.1应符合现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）的规定。7.2.2进场钢筋桁架模板的外观质量、几何尺寸及钢筋桁架的构造尺寸是否符合相关要求。7.2.3钢筋桁架模板伸入梁边的长度，必须满足设计要求。模板长度方向搭接长度（指钢梁的上翼缘边缘与端部竖向支座钢筋的距离）不宜小于5d（d为钢筋桁架下弦钢筋直径）及50mm中的较大值；模板宽度方向底模与钢梁的搭接长度不宜小于30mm，确保在浇注混凝土时不漏浆。7.2.4严格按照图纸及相应规范的要求来调整钢筋桁架模板的位置，板的直线度误差为10mm，板的错口误差要求＜5mm。7.2.5楼板混凝土生产及浇灌应符合国家标准《预拌混凝土》（GBT14902）、《混凝土工程施工质量验收规范》GB50204中的有关规定。8.安全措施8.1钢筋桁架模板制作安全措施8.1.1建立健全工厂化生产的各项安全规章制度及操作规程，并将各项规章制度及操作规程张贴于各个岗位及各工种的工作场所的醒目位置，提示员工遵守安全规章制度和操作规程。8.1.2厂房、库房、料场及办公房屋的消防安全距离符合公安消防法律和法规的规定，室内不堆放易燃品，禁止在加工厂房、库房、料场等处吸烟，随时清理加工厂房内的杂物，做到加工厂区文明整洁。8.1.3对进厂员工进行三级安全教育，其中电焊工、电工、吊装作业人员等特种作业人员必须经考试合格并持证上岗。8.1.4定期对各种加工设备进行检查和维修，建立设备管理台账，保证加工设备处于良好工作状态，预防机械事故的发生。8.1.5组织专职安全员定期对生产作业线进行巡视检查，发现安全隐患立即整改，预防安全事故的发生。8.2现场施工安全措施11 8.2.1建立健全现场施工的各项安全规章制度，并将各项规章制度张贴于各个岗位及各工种的作业场所的醒目位置，警示作业人员遵守安全规章制度及操作规程。8.2.2对进场员工进行三级安全教育，其中电焊工、电工、吊车司机及信号工必须经过培训，持证上岗。吊运中信号工与司机必须统一信号，禁止违章指挥和操作。8.2.3钢筋桁架模板的装卸、吊装均采用软吊带或其它角铁吊具。软吊带必须配套，多次使用后应检查，有破损则需报废换新。8.2.4钢筋桁架模板铺设时必须做到随打开包装随铺，模板就位后应立即点焊固定，禁止随意切断钢筋桁架上的任何杆件，禁止利用安装后的钢筋桁架模板作临时铺设、临时堆料及作业平台，禁止其他人员从钢筋桁架模板施工楼层下方穿行。8.2.5不得在未焊接固定牢靠或未按设计要求设置临时支撑梁的板材上行走，行走时应在钢筋桁架上铺上薄木板做通道，不得直接踩踏钢筋桁架模板。8.2.6施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术规范》的有关规范规定执行。电缆线路应采用“三相五线”接线方式，电气设备和电气线路必须绝缘良好，场内架设的电力线路其悬挂高度和线间距除按安全规定要求进行外，将其布置在专用的电线支架上。8.2.7六级以上大风应停止吊运作业。9.环保措施9.1加工厂区应设于远离居民区的地带，生活、办公及生产区域要合理布局，厂址满足国家及当地环保部门的环评要求。9.2按照国家节能减排的要求，应选用低能耗、低噪音的加工设备和节能的照明灯具，降低能耗并预防加工废气、噪音扰民。9.3混凝土应优先选用当地有资质的商品混凝土拌合站，若自行建设集中拌合站时，应选择远离居民区的规划预留地或储备地作为站址，拌合站生产、生活的废水经沉淀处理后排放，减少对当地居民生活的干扰，保护当地环境。9.4现场作业人员的临时生活区、办公区应设于施工现场的临近区域，现场施工的生产、生活废水、废弃物排放应符合国家环保法律法规的要求，实现达标排放。10.社会经济效益10.1经济效益采用该工法，简省了地基处理、支架搭设、模板安拆三道工序，同时，楼板混凝土浇筑后可直接插入安装、装修工程施工，与传统楼板相比，正常组织条件下，每一单循环的工期可缩短9天，缩短45%，参见下表（表中斜线以上为传统钢筋混凝土楼板单工序时间，以下为自承式钢筋桁架楼板单工序时间）。11 表11.1-1支架现浇楼板与自承式楼板工期对比表工序作业名称地基处理脚手架搭设模板安装绑扎钢筋混凝土浇注养护拆除模型支架合计工序时间（天）3/03/02/22/21/17/73/021/12施工中结合现场实际情况，因地制宜，在主站房大面积楼板施工中采用钢筋桁架楼承板与“跳仓法”施工工艺相结合的方式，有效解决了垂直交叉施工带来的施工风险，同时开拓成倍的施工作业面，有效组织了流水施工作业，减少劳动力、设备和物质材料的投入，缩短施工周期2个多月（60天×100人×150元/天+设备租赁费及安全防护措施费30万元=120万元，节约施工成本约120万元。在建设过程中，坚持科技攻关与工程施工同步，针对深圳北站建筑特点和环境条件，组织专家不断论证，优化施工方案、工序、人机料的配置，不断进行适应性修正，直至达到最佳效果，取得了良好的环境经济效益及社会效益，共节约施工成本约120万元。10.2社会效益项目围绕钢-砼组合梁框结构钢筋桁架楼承板施工开展系统研究和分析。成功运用了钢-砼组合梁框结构钢筋桁架楼承板施工工法，为深圳北站大面积楼板施工提供了有力支撑，及时有效地解决了建造过程中的一系列施工难题，有力地推进了深圳北站工程建设工作的顺利开展。通过对施工完成的钢筋桁架楼承板质量检测，各项验收指标均满足设计及规范要求，工程实体质量优良，得到各方好评。通过对钢-砼组合梁框结构钢筋桁架楼承板施工工法的研究，并直接应用于深圳北站的建设中，其成功运用得到社会各界的高度评价，取得了相关专利技术，并得到了推广应用为同类工程建造提供宝贵的参考依据。取得了一系列技术成果，并及时将研究成果转化为生产力，为施工服务。在成果的推广运用过程中，不但确保了施工安全、质量，而且创造了良好的社会经济效益。11.应用实例深圳北站工程11.1工程概况深圳北站站房建筑总面积㎡，其中房屋建筑面积74573㎡，站前平台面积34146㎡，主体屋面南北侧悬挑面积4292㎡，无站台柱雨棚面积68024㎡，建筑总高度42.795m。站房主体钢结构最大跨度约86m，最大悬挑65m，站房总用钢量达6.3万吨。9米高架候车层及15米商务预留层混凝土楼板结构总面积达9㎡。11.2施工情况深圳北站9米高架候车层及15米商务预留层均采用本工法进行楼板施工，加快了工程施工进度，有效提高了工程施工质量，创造了的良好的经济效益，保证了深圳北站的现场施工的顺利完成。11 该部分现浇楼板于2010年5月开工，2010年9月完工。11.3工程评价通过对钢-砼组合梁框结构钢筋桁架楼承板施工工法的研究，并直接应用于深圳北站的建设中，其成功运用得到社会各界的高度评价，取得了相关专利技术，并得到了推广应用为同类工程建造提供宝贵的参考依据。取得了一系列技术成果，并及时将研究成果转化为生产力，为施工服务。在成果的推广运用过程中，不但确保了施工安全、质量，而且创造了良好的社会经济效益。通过采用本工法进行施工的桩基工程已经成功应用到深圳北站桩基工程中，桩基质量优良。深圳北站工程已于2011年10月通过竣工验收，主体结构工程被评为“深圳市结构优质工程”，正在为创省部级优质工程奖及建筑工程“鲁班奖”做好准备。11'