超大面積雙曲球型屋面結(jié)構(gòu)層噴射混凝土和預制板迭合法施工
噴射混凝土和預制板迭合法施工工藝是一種采用預制屋面板與現(xiàn)場噴射混凝土迭合作為結(jié)構(gòu)層和防水層的一種方法。它結(jié)合了預制板施工工藝方便、迅速及噴射混凝土施工工藝混凝土致密、強度高的特點,優(yōu)勢互補,共同構(gòu)成建筑屋面結(jié)構(gòu)層,使其具有承重和防水功能。噴射混凝土施工工藝常用于地下工程、邊坡工程及水池等,但用于屋面工程極為少見,青島文化博覽中心屋面采用該工藝,其應(yīng)用是成功的,為解決造型復雜的屋面施工開拓了新的思路。
一、工程概況
青島文化博覽中心工程(見題圖)位于青島市高科技工業(yè)園中心地帶,東臨山東省國際會展中心,西臨青島國際啤酒城,南臨大海,北臨高科技工業(yè)園管委辦公樓,呈矩形地塊,該工程由太平洋設(shè)計有限公司設(shè)計,工程由博物館、美術(shù)館、海爾館三部分組成,地下1層,地上3層,地下室層高4.65米,地上層高6.3米,建筑總面積24350平方米,整個工程在一層通過一層頂板連成一體,呈四分之三圓弧狀,中間為開放型圓柱廊,西側(cè)和南側(cè)為大型廣場,內(nèi)設(shè)6部垂直運轄電梯。
二、屋面構(gòu)造特點及施工方案論證
該工程屋面造型復雜,四周高,中間低,呈雙曲球形,徑向梁分3段,兩段凸形,一段凹形,高差16米多,徑向主梁由兩端正弧和中間反弧組成,標高8米向24米分3段遞增,反弧切線水平角最大為43.8°,正切線水平角最大為67.7°,屋面面積近10000m2,屋面要求一級防水,且為壓型鋼板防水層,此類屋面構(gòu)造復雜程度極為少見,同時該工程工期緊,厘面必須盡快完成,以確保中國第四屆美術(shù)展、海爾集團產(chǎn)品交易會等各項活動的如期順利進行。為此,我公司工程技術(shù)人員會同建設(shè)單位、監(jiān)理單位及設(shè)計院有關(guān)人員經(jīng)過多種方案的技術(shù)、經(jīng)濟、施工難度條件的比較分析和科學論證,最后一致確定采用噴射混凝土和預制板迭合法施工方案,即在3層主體開始施工的同時,進行預制板的制作,待3層主體梁強度達到要求后,迅速展開屋面板吊裝工作,并分區(qū)跟進噴射混凝土的施工。
三、施工難點及措施
1.壓型鋼板預埋件標高控制。預埋件雖然用量較少,但是作用很大,不但用于控制噴射棍凝土厚度,而且控制壓型鋼板的高度,以保證雙曲球形屋面的弧度符合設(shè)計要求,并固定壓型鋼板。要在跨度40多米,高差16多米的雙曲球形屋面上設(shè)置預埋件標高控制點,并且要求同一圓半徑上的點的標高保持一致,確實非常難。對此,我公司工程技術(shù)人員采取了以下措施,對于坡度很陡的1—6段在內(nèi)圓廣場中心架一臺經(jīng)緯儀仰視在1/Y軸立面處,每隔1m打一條徑向線,并將每—條徑向線2m均勻分段,形成1/Y一點,1/Y一②點,……1/Y—N點,仰視2/Y軸立面處,每隔1m打一條徑向線,并將每一條徑向線每隔2m均勻分段形成2/Y一①,2/Y一②……2/y--N點,如經(jīng)類似拽點,再將經(jīng)緯儀移至屋頂,按圖紙設(shè)計要求計算出每一點的高度,利用高差再測出相鄰點的高度。對于坡高較緩的7—9段,采用不同半徑孤線上等分法,再采用前述方法將每一控制點定位,確保標高。
2.壓型鋼板施工。該工程壓型鋼板施工,最大困難是徑向上反弧壓型鋼板的加工,目前由于國內(nèi)極少有反弧形式的壓型鋼板施工,所以就沒有成套的反弧壓輥機,且按目前工藝水平,不可能把鋼板型材直接壓成曲線形狀。我公司與中國冶金建筑研究總院合作,短期內(nèi)制作了反弧壓輥機,這樣就有效地解決了反弧壓型鋼板的加工。同時征得建設(shè)單位和設(shè)計院的同意,以排水溝的形式,把每—施工段上的壓型鋼板分割,這樣既便于施工,又保證了整個建筑外觀造型的協(xié)調(diào)。
四、施工要點
1.待頂層梁達到要求強度后,用吊裝機械把預制板按設(shè)計規(guī)格和區(qū)域吊裝就位。
2.將預制板與梁內(nèi)已預埋固定件焊接牢固,再用高標號砂漿把縫嵌密實。
3.在板面上鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片(φ12@150),并做好后期工序(壓型屋面板施工)的預留預埋工作,并對整個屋面標高進行統(tǒng)一控制。
4.對屋面進行清理(鋼筋除銹、清除雜物、沖洗浮塵)。
5.在屋面預制板面上,自下而上,分段分片噴鋪一層防水混凝土(平均厚度120cm)。每段噴混凝土施工要求一次性完成,禁留施工縫。
6.覆蓋澆水養(yǎng)護15個晝夜,澆水作滲漏試驗。
五、技術(shù)要求
1.在預制板制作前,技術(shù)人員反復核對、計算各分區(qū)控制板的形狀和尺寸。
2.嚴格控制噴射混凝土用的各種原材料質(zhì)量。
3.為確保預埋件焊接性能及施工簡便,對后續(xù)工序需焊接部位進行塑料膠帶纏繞保護。
4.為保證迭合層間有足夠的粘結(jié)力,在預制板上設(shè)立孔狀預埋件,以便于迭合層穿過,施工前保持板面濕潤。
5.正式施工前,必須進行試射,并留置試塊,以便調(diào)整配合比,考慮到速凝劑對噴射混凝土后期強度的不利影響,取消通常施工中的速凝劑,增加膨脹劑,加強養(yǎng)護。
6.為減少噴射混凝土中預埋件的數(shù)量,將壓型鋼板預埋件與高度控制合二為一。
7.考慮到施工過程中受機械設(shè)備影響較大,各設(shè)備均備用1臺,如有情況,隨時調(diào)換。
六、結(jié)束語
實踐證明,此法用于構(gòu)造復雜的屋面施工,無論是從操作上、工期上,還是從質(zhì)量上都明顯優(yōu)越于普通現(xiàn)澆混凝土的施工。
首先,在工期要求緊的情況下,將部分工作提前,并避免了雙曲球屋面及13米大層高所帶來的繁重且復雜的模板及其支撐系統(tǒng),充分利用了吊裝及噴射混凝土的機械化施工,減少了不安全操作,大大縮短了工期,確保了各項會展活動的如期順利進行。
其次,結(jié)合預制板吊裝工藝和噴射混凝土工藝的優(yōu)點,有效地解決了大坡度屋面混凝土施工的難題,僅利用一些簡單的腳手架和模板就完成了極其復雜結(jié)構(gòu)部位的施工,而且確保了工程質(zhì)量,經(jīng)噴水試驗證明,迭合層防滲漏的效果良好,受到建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計院及質(zhì)監(jiān)站的一致好評。
第三、底層預制板的吊裝就位,既對噴射混凝土施工起到模板和支撐的作用,又為噴射棍凝土施工操作帶來可靠的工作面,大大降低了工人的勞動強度。
第四、有效地簡化了雙曲球形屋面標高控制的復雜工藝,使屋面曲線率近乎完美,同時為以后類似工程的施工提供了成功的經(jīng)驗。
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