预应力混凝土雁形板屋盖在临洪东泵站厂房改造中的应用

庄前兵 张静西 汪亚超

临洪东泵站位于连云港市新浦区，建于1979年，安装12台单机流量30m3/s立式轴流泵，经30余年的运行，工程出现钢筋锈蚀、混凝土碳化损坏、机电设备老化和屋盖漏雨等现象，现状已难以保证机组安全运行，上级有关部门决定对该站进行更新改造。

泵站厂房跨度11.4m，长度为118.55m，屋面高为15.9m，原厂房屋盖采用预应力钢筋混凝土槽型板，渗漏严重，为彻底解决厂房屋盖渗漏问题，决定将原屋盖更换，经调查和技术经济比较，采用预应力混凝土雁形板结构，设计单块板宽3m、高1.05m、长 13.65m，共 40块，现场预制，后张法施工。

一、雁形板构造特点

1.质轻高强

预应力混凝土雁形板重量为244kg/m2，原槽形板重量为 440kg/m2，雁形板重量是原槽形板的55.5%。雁形板混凝土强度等级为C35，结构呈“V”形（见图1），宽度3m，高度1.05m，由两薄壁翼板相对向下30°倾斜相交，与矩形梁构成板梁结构，翼板厚度5cm，根部7.4～10cm，矩形梁两端部1m范围内为锚拉端，梁断面为353mm×300mm，中间部位断面为270mm×300mm，梁内设置预应力高强钢丝；翼板作为雁形板的受压区，与矩形梁共同工作，承担结构受力，大大提高了板的承载能力和跨度。

2.防水好

屋面依靠混凝土本身的密实性和抗渗性来承担屋面防水，雁形板独特的“V”形结构与SBS柔性防水材料的结合大大增强了防水效果。

3.通风采光好

雁形板的翼板上可以开孔形成天窗，同时“V”形的下部空间可安装百页窗，有效解决屋盖采光与通风等功能要求。

4.造形美观

雁形板安装完成后，独特的多“V”形结构呈现出波浪形，外形视觉效果美观。

二、雁形板预制

1.模板制作安装

雁形板模板支架体系由专用钢模架、通用建筑钢模板及局部专用钢模板组成。

模板安装步骤如下：

（1）平整场地：场地夯实处理使其具备足够承载力。

（2）放线、干砌砖支墩：根据构件平面布置及支架摆放位置确定出支墩位置，砖支墩尺寸为长×宽×高=240mm×240mm×120mm，间距1000mm，中间的砖支墩高度需考虑矩形梁起拱度要求。

（3）安放钢支架：钢支架间距为900～1200mm，安放钢支架时，应按设计要求起拱，纵向起拱度按L/500计算。

（4）先拼装矩形梁及翼板底面模板，待扎好钢筋后安装上边肋模板，再全面校正模板尺寸及起拱度。

2.钢筋安装

（1）雁形板钢筋配置：矩形梁预应力筋采用фP5碳素钢丝束18根，翼板及矩形梁箍筋为CRB550级冷轧带肋钢筋фR5，具体配筋见图2。

（2）矩形梁钢筋：在模外绑扎安装成形后放入模板内。

（3）安装翼板板面纵横向钢筋：翼板板面纵横向钢筋为双层，先人工安装纵向钢筋，并用锥销锚固定在翼板端面模板上，再安装翼板横向钢筋，上下层钢筋保护层均为15mm。

3.浇筑混凝土

（1）雁形板混凝土设计强度等级为C35，采用42.5普通硅酸盐水泥、中砂、5～15mm瓜子片及JM-Ⅷ高效减水剂，混凝土配合比为水泥∶砂∶石∶粉煤灰∶水=1∶1.66∶2.59∶0.14∶0∶45，JM-Ⅷ高效减水剂用量为胶凝材料用量的1.48%，坍落度控制在3～5cm。

（2）在浇筑混凝土前，首先检查模板、钢筋、埋件等制作安装质量，混凝土浇筑过程中，注意观察模板、支架、钢筋、预埋件是否会发生变形、位移，并及时处理。

（3）混凝土用平板振动器和插入振动器振捣，用木枋初步刮平，用滚筒反复碾压，再两次搓实。浇筑混凝土时严格控制翼板厚度，用插钎检查翼板厚度，板厚允许偏差+3～-2mm。用2m靠尺检查表面平整度，偏差不得超过5mm。

（4）混凝土养护：因雁形板为薄壁构件，表面积大，且预制期间为冬季，混凝土保温养护是关键工序。采用搭暖棚升温，保持暖棚内温度在15℃以上，养护10d后，再用塑料布与草帘覆盖养护。

经检测，混凝土28d回弹强度推定值为39.5MPa，试块强度43.8MPa。

4.预应力孔道成孔

（1）预应力孔道采用钢管抽芯法成孔，选用壁厚3mm、直径60mm钢管，钢管焊接接头用磨光机打磨光滑，钢管在矩形梁中每隔2m用钢筋井字架固定。

（2）在混凝土浇筑过程中和浇筑后，每间隔20min转动钢管，使之不与混凝土粘结，在混凝土初凝之后抽出钢管。

5.拆模

雁形板混凝土强度达到10MPa以上方可拆模，采取分段分块拆模，拆模同时在翼板下加木支撑。

拆模前在V型翼板上边缘安装拉杆，间距为3m，每根拉杆张紧力为6kN，防止运输吊装过程中翼板根部产生断裂，待雁形板安装就位板缝灌注混凝土达到设计强度后，方可卸去拉杆。

6.预应力张拉及孔道灌浆

雁形板预应力筋采用5.00-1570-WCD型钢丝，张拉端采用圆柱体“OVM”型群锚锚具，锚固端采用“DTM5-21”型镦头锚锚具，待雁形板混凝土强度达到设计强度后张拉预应力筋，采用一端张拉，张拉力1099MPa，超张拉3%。

预应力筋张拉后立即灌浆，水泥浆使用42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.45，灌浆压力为0.4MPa。

三、雁形板安装

1.吊装

单块雁形板重10t，根据泵站厂房高度和吊装场地的实际情况，采用汽车吊配合厂房内行车的吊装方案。

（1）运输：在雁形板两端翼板根部（距端部50cm）设4个吊装孔，主吊绳从孔中穿过捆绑矩形梁，两根副钢丝绳分别从矩形梁两侧的主吊孔穿过捆绑翼板，使雁形板在吊起后不致倾翻。把雁形板从预制场吊至运输车上的“V”型支架上，运至厂房东侧空地上。

（2）吊装：用 50t吊车将雁形板从运输车上吊至厂房行车的“V”型活动支架上，运至安装点，分别在厂房“L”型圈梁上架设两台10t千斤顶，顶在雁形板两端的矩形梁底，将雁形板顶起15cm高，打开行车“V”型活动支架，使雁形板脱离行车。缓慢降落两台10t千斤顶，使雁形板矩形梁降落到厂房圈梁上，40块雁形板如此循环运输吊装。

（3）焊接固定：雁形板就位后进行焊接，每块雁形板将矩形梁两搁支端与圈梁上预埋钢板焊接，翼板翼缘每边设4个连接钢板，两相邻雁形板翼板上连接钢板分别用短钢筋焊接连接。

2.灌缝

采用C35细石混凝土灌缝，混凝土配合比为水泥∶黄砂∶瓜子片∶水=1∶1.51∶2.75∶0.45，待灌缝混凝土强度达到5MPa时，方可卸去拉杆。

3.防水处理

雁形板屋面采用-15℃低温SBS柔性防水卷材处理。

四、结束语

临洪东泵站厂房采用雁形板屋面，经过一个汛期使用，屋面无渗漏现象，达到了预期效果。雁形板作为一种结构合理、技术先进的新型大跨度屋盖构件，具有整体性及抗震性能好、防水处理简单可靠、施工简易快速、用料省、自重轻等优点，适用大跨度厂房改造，具有良好的应用前景，值得推广■