装配式带状景观顶盖成套施工技术研究

倪 寅 白 鷟 马广超

1.中建港务建设有限公司 上海 200433；2.同济大学土木工程学院 上海 200092

1 工程概况

1.1 项目概况

本工程新建规划一路是城市次干路，规划红线宽21 m，路面标高为4.5 m，北侧紧邻长江大堤且与之平行，南侧为开发地块。按控制性详细规划要求，规划一路需满足多层次交通功能，即要将交通、景观、防汛通道等多种功能集于一身，按功能竖向分为10.5、4.5、－0.5 m共3个标高。

中间层4.5 m标高层为市政道路；上层10.5 m标高层为顶盖景观绿化；下层－0.5 m标高层为地下通道，连接南侧各地块地下车库（图1）。本文着重研究的是10.5 m层顶盖部分，即总长约1.4 km呈条形分布的景观屋面。

图1 规划一路三层式标准横断面

1.2 景观顶盖

新建规划一路10.5 m标高顶盖区域，其建设面积为26 830 m2，南侧连接开发地块的商业区与公园，北侧连接江堤绿化形成贯穿东西的休闲步道。按初步设计，顶盖景观内容包含绿化种植、道路地坪、水体、构筑物小品、竖向土方等（图2）。由于整个滨江区域的景观需要综合考虑，方案设计需要更多时间来确定，故规划一路顶盖的最终景观方案是在主体结构完工后才最终落地。

2 特点、难点分析

2.1 顶标高被严格限定

在控制性详规中，规划一路顶盖的10.5 m标高与市政道路的4.5 m标高被严格限定，因此在保证市政道路净高与顶盖结构安全的前提下，已经无法在10.5 m以上进行覆土种植。

图2 顶盖景观示意

2.2 景观方案严重滞后

由于该区域整体景观设计必须一体化完成，但规划一路必须优先于其他工程实施。因此，在未能完成景观方案之前，就要完成整个箱体结构的施工，这也因无法在事先确定如树池、蓄水池、花坛、步道等位置，增加了施工的不确定性与返工风险。

2.3 施工场地受到限制

由于规划一路顶盖是东西走向带状分布，其北侧江堤与南侧地块皆无法使用大型施工设备，且顶盖自身承重受限，较大设备亦无法在顶盖上作业，故极大增加了施工组织的难度。

3 顶盖结构研究

3.1 设计理念

以21.8 m为标准结构段长度，对规划一路的箱体进行分段（图3）。10.5 m层顶盖采用反梁（上反梁）结构，面板位于顶盖底部，横纵梁系位于面板之上[1]，从而形成网格状棋盘式分布的凹坑，以便在景观方案落地后，可根据需求在任意位置的凹坑中填入绿化土种植绿化、改造为景观喷泉的蓄水池或改装成小品构筑物基础着力点等，从而完成景观的布置。

图3 标准10.5 m顶盖结构布置

3.2 结构方案

顶盖的顶板厚0.30 m，顶部横向主框架梁间距10.50 m、宽0.40 m、高1.30 m，纵向框架梁宽0.90 m、高1.60 m，中间横梁间距3.000 m/2.625 m、宽0.40 m、高1.20 m，中间纵梁间距4.10 m、宽0.25 m、高0.80 m。横梁顶标高为10.40 m，预留0.10 m的铺装层，使得整体的完成面顶标高严格控制在10.5 m之内。

3.3 结构计算（分段）

计算采用PMSAP软件对主体结构在恒荷载、活荷载等各类荷载组合作用下的结构内力进行分析（图4）。通过计算文件可以看出，整体结构在恒荷载、活荷载作用下的结构变形均在规范允许范围内。

图4 标准10.5 m顶盖结构受力计算

4 防水与排水研究

4.1 反梁结构防水

研究确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，采取措施控制结构混凝土裂缝的开展，增加混凝土的抗渗能力，以接头防水为重点，做好变形缝、施工缝的接缝防水，辅以外包防水的附加防水措施，形成多道防水、综合治理的防水体系。

10.5 m层外防水措施：先对顶板迎水面顶板用水泥砂浆筑找平层并找坡，形成南高北低的1%坡度用于排水，再于顶板迎水面涂刷聚氨酯涂料，而后铺设耐根穿刺防水卷材，最后铺设细石混凝土保护层，并在保护层下设聚乙烯薄膜隔离层，从而实现多道防水的效果[2]。

4.2 反梁结构排水

10.5 m层顶盖主要是景观绿化、防汛通道。此部分的雨水排至长江。在顶盖靠江侧设排水沟，顶盖雨水及连接桥的雨水由排水沟收集后，每隔一定间距设雨水落水管排入江中。落水管管径为150mm。

在纵横梁之间凹坑中的水，通过找坡形成南高北低1%的梯度，并在纵梁中预埋DN100mm的钢管，管底标高紧贴防水层，将各凹坑内的水引入排水沟中收集。收集后的水，一部分排入江中，其余通过雨水落水管汇集入总管，然后排入市政管网。

5 装配式方案研究

5.1 装配式的理念

待10.5 m结构层完工后，景观方案正式落地，其概念在形式和内容上都体现海港历史文化，将绿化池与人行步道按波浪曲线形布置。在顶盖上布置花卉带、灌木种植池、花坛种植池、景观水池、休闲构筑物、小广场等。研究引入装配式理念，利用小型预制板将10.5 m层景观方案中非种植部分（步道及平台）的凹坑进行封盖，实现装配式施工（图5）。

图5 预制盖板布置示意

5.2 预制盖板设计

由于波浪线弧度尺寸的特殊性，经过统计与归类，共设计使用13种不同尺寸的预制盖板，提前进行预制，累计数量达到6 853块，其中最大的尺寸为宽490mm、厚100mm、长2 900mm。

研究采用简支的方式搁置预制盖板，但由于横梁顶标高已是10.4 m，考虑到10.5 m的顶标高限制，故盖板不能搁置在横梁上，必须另架设支座。在凹坑内紧靠横梁处使用厚204mm的MU20普通实心砖砌筑支座，将盖板搁置在支座上[3]。

5.3 预制盖板的移动与安装

本工程预制盖板规格尺寸较小，但是型号多样，且相对工程量较大。为了有效利用工作面、节约驳运成本，为项目节省机械设备台班费用和施工进度的推进，自主研发短距离、不受场地限制的水平运输工具和配套安装工具。

研究将预制构件场地设置在顶盖之上且位于中间位置，施工面向东西两端延伸，以解决带状施工面的限制问题。

平面运输工具主要运用于顶盖上预制场地与安装预制板点位之间的小范围内转运，沿顶盖向两端纵向运输。由于通道狭窄，障碍杂多，该工具设计成轻便细长的形状，并可在梁系上自由移动，其主要利用杠杆原理并配合机电动力完成半人力运输。

安装设备外形仿照轮胎吊及龙门式起重机，但是尺寸比二者小很多，设计用于两跨横梁之间的运输及垂直吊运，由于规划一路顶盖横梁间距为2.0～3.0 m，为非固定值，故安装设备可调节自身跨度以满足需求。该设备装备有万向轮，可自由调节设备的移动方向，并配有辅助动力设备，可由遥控器控制动力的开关，采用人力与机电结合保证设备的稳定运行[4-7]。

6 结语

1）研究采用反梁（上反梁）结构将顶盖纵横梁布置成棋盘式网格状凹坑，用于绿化土回填，有效地解决标高受限的问题。并利用多道防水及梁系间开孔排水等手段，解决积水问题。如此一来，无需使用特种结构用于降低结构高度，即变相节约投资成本。

2）采用装配式的理念以应对景观方案滞后的问题，利用预制的小型构件来封盖景观绿化不使用的凹坑。这项创新型研究成果，使得项目部在结构层完工后无需停工等待，而可提前预制一定数量的标准型盖板，待景观方案落地后再按照方案要求补充预制的非标盖板，极大地节约了工期及成本。

3）创新性地将预制盖板场地安置在顶盖中段之上，用以满足带状施工面的需求，并自主研发了水平运输工具和配套安装工具，具有小型、灵活、轻便、高效等诸多特点。水平运输设备也极大地降低了人力成本消耗，数吨重的预制盖板只需几个施工人员即可轻松高效搬运；安装设备秉承高效、省力的原则，为项目成本的节约做出了巨大贡献。

4）本文为一种装配式景观顶盖的新技术，综合运用了设计与施工的成套技术手段及措施解决顶标高受限制、景观方案滞后、缺乏有效作业面这3个主要矛盾。实践证明，该技术可有效运用在规划一路项目顶盖施工中，节省了资源与工期，亦可在同类项目中进行推广，有着一定的应用价值。