分片式装配楼梯施工技术

何增平

(福州市建设工程质量监督站 福建福州 350007)

0 引言

近年来，随着社会科学水平的发展和进步，楼梯作为建筑中形式较为常见且施工复杂的一种结构构件，其施工成型过程在人工、材料、工期等方面投入资源较多。现阶段国内装配式施工技术正处于推广应用期，楼梯结构非常适合作为预制构件进行装配式施工。一般住宅单跑楼梯构件净重约为 4t，采用装配式楼梯施工常因吊装构件重量、吊装构件与塔吊水平距离、塔吊有效吊装半径等因素而受到制约，若更换升级塔吊型号，可提高起重能力，但将大大增加建筑施工成本，经济性差，显然限制了装配式楼梯等构件的技术推广应用。因此，某工程楼梯装配技术创新采用单跑梯段板分片预制、分片吊装的方法，在不采用大型塔吊的情况下完成楼梯构件的吊装，并且保证了梯段的安装质量，提高了施工效率。

在该工程中，单跑楼梯构件板宽1220mm、投影跨度5460mm、板厚180mm，净重约4t。通过分片预制、分片吊装的方法，将单跑楼梯分成两片进行预制与吊装施工，每片净重约2t，宽度610mm。分片式装配楼梯工艺降低了单片梯段板的自重，不需要使用大型塔吊即可完成预制梯段板的快速吊装，扩大了装配式楼梯的应用范围，经济效益明显。

1 工程概况

某住宅小区工程，由 13 栋高层住宅楼、两栋商住楼，建设项目总建筑面积约16万m2，总建筑高度98m，地上30 层，地下2 层，结构形式为剪力墙结构，基础类型为桩筏基础，设计使用年限为50年。

2 分片式装配楼梯施工核心技术原理

根据结构设计图纸深化设计，通过将常规单跑梯段板沿板宽跨中方向分成两片单独预制构件，两片梯段板在安装阶段拼合成一跑楼梯(图1)。两片梯段板拼合完成后，通过跨中设置的两根抗剪销预留孔植入定型钢管骨架形成整体(图2)，利用刚性连接协同受力；梯段板安装就位后再进行精准调平及复测，利用高强灌浆料填灌楼梯两端销栓孔，灌实梯段板上端销栓孔(固定铰支座)，下端销栓孔留设空腔(滑动铰支座)，梯段板周边缝隙用聚苯填充，顶部用密封胶封堵。

图1 楼梯分片设计图

图2 定型钢管骨架大样图

3 分片式装配楼梯施工工艺关键技术处理

3.1 施工工艺流程

分片式装配楼梯施工流程，如图3所示。

图3 分片式装配楼梯施工流程

3.2 主要施工流程

3.2.1楼梯结构图深化设计

(1)考虑不同的梯段板形状、结构重量、钢筋配筋等因素，在梯段板内部设计预埋吊钉和销栓孔加强筋的规格、位置和数量及预留孔的数量和位置。对梯段板吊运及安装过程的受力状态及使用的构配件进行力学验算。深化设计图纸和力学验算，经设计单位批准后实施。

(2)吊钉设置在梯段板侧面(立模上表面)位置，用于后期脱模和翻转，另再设置2个吊钉在踏步板两端的表面设计位置，用于后期施工吊装。加强处理吊钉位置周围钢筋，保证其足够的刚度和稳定性(图4)。

图4 吊钉加强筋布设示意图

(3)在距梯段板两端约楼梯跨径的9/25 L位置，设置2处Ф50抗剪销预留孔，由于抗剪销预留孔设在板筋内，不再另设加强筋；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处理(图5)。

图5 销栓孔加强筋示意图

3.2.2吊钉的受力验算分析

对吊钉的强度进行验算计算，即确定不同起吊姿态下的最大起吊重量，其失效形式主要表现为螺纹部分的塑性变形和断裂。

(1)吊钉最简单的受力分析情况，即作用力p沿Y轴垂直向上作用力时，p的受力作用分析(图6)，具体计算详见式(1)。

(1)

式(1)中：p——作用力，N；

d——螺纹直径，m；

σs——材料的屈服强度，MPa；

n——安全系数。

图6 单个吊钉吊装受力分析简图

(2)当吊钉受到水平吊装的作用力时，p的受力作用分析如图7所示；当吊钉受到角度调整的作用力时，p的受力作用分析如图8所示(p′与X轴的夹角均不得小于45°)。具体计算详见式(2)。

图7 吊钉水平吊装受力分析简图

图8 吊钉角度调整吊装受力分析简图

吊钉受力分析计算式(2)：

(2)

3.2.3梯段板预制

依据经设计单位确认的深化设计图纸以及吊钉的受力验算分析结果，委托具有相应专业资质的企业设计，加工定型钢制侧立模具。预埋吊钉由专业厂家提供，型号根据验算确定，产品应有质量证明文件。

制作单跑楼梯前，先将模板清扫至表面清洁干净、无损坏、无锈迹、无污染状态，然后将脱模剂均匀涂抹在模板内侧[1]；随后再将制作完成的楼梯钢筋网片安装在模具内，放置钢筋保护层垫块并调整好位置，将预埋吊钉及相关加强筋固定于梯段板设计位置。

预制梯段板采用商品混凝土，混凝土用石子粒径控制在5～25mm范围内；混凝土入模时，塌落度控制为160±20mm；浇筑时，投料高度不大于500mm；混凝土振捣采用插入式振捣棒，振捣间距不大于400mm。混凝土浇筑完毕静停后进行蒸汽养护，当混凝土强度等级实测值达到设计强度后进行装运及吊装[2]。

3.2.4梯梁预埋螺栓

在分片式梯段板的上下两端支承梯梁上，预埋4根C级固定螺栓(图9)，与梯段板的2个销栓孔对称对应，螺栓型号经计算确定。在梯段板两端的“Z”形梯梁翼缘板上表面做20mm厚、强度等级大于等于M10的1∶1水泥砂浆找平层，并精确控制找平层的灰饼标高。梯梁翼缘板在做砂浆找平层前，将混凝土表面凿除并清理干净。

图9 梯梁预埋螺栓示意图

3.2.5预制梯段板吊装

(1)根据施工设计图纸，操作人员弹出分片式楼梯安装的放样控制线，质量员复核确认其控制线及标高在规范要求的允许偏差范围内。

(2)分片式预制梯段板采用塔吊进行吊装时，用专用吊环与梯段板预埋吊钉螺栓连接牢靠。楼梯吊装前先进行试吊，即将楼梯从地面往竖直方向起吊500mm停止，检查吊具吊索连接情况，构件的外观质量以及根据事先计算的角度进行梯段角度调整，以保证构件吊装受力状态与安装受力状态一致。在梯段板两端悬挂牵引绳，由辅助人员牵引，以保证吊装平稳和避免碰撞。试吊完毕后进行吊装。

装配式楼梯吊装采用水平吊装法(图10)，通过吊环螺栓将吊耳与装配式楼梯内预埋的螺母连接。吊装过程，先将梯段吊运至楼梯井内，然后慢慢下降至作业面以上300～500mm处停止下吊，通过调整手拉葫芦钢铰链的长度，使梯段板调整至设计角度(图11)。进行微调旨在使梯板边线与提前设置好的安装控制线对准，梯段预留洞对准结构预埋件缓慢下降、准确定位，梯段安装完毕后进行微调校正，校正完毕后脱钩。

图10 梯段板水平吊装示意图

图11 梯段板吊装角度调整示意图

(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。整个吊装过程，钢绞线最大扩张角不超过120°[3]。

3.2.6节点处理

(1)两片梯段板整体组装完成后，两板接(拼)缝内缝隙采用发泡剂填充密实处理。抗剪销预留孔内嵌入焊有支撑肋的Ф48.3定型钢管(图12)，并采用C40等级CGM灌浆料填实，养护至设计强度后即形成抗剪销，以确保两片梯段板能够整体协同受力作用。同时，在抗剪销预留孔封闭前对梯段板进行验收。

图12 定型钢管骨架大样

(2)梯段板安放至梯梁上后(预埋长螺栓穿过销栓孔)，利用C40等级CGM灌浆料填灌楼梯两端销栓孔，灌孔时注意上端灌实(图13)，下端留设空腔(图14)；搅拌好的灌浆料必须在30min内灌注完毕，灌浆材料填充操作结束后4h内加强养护[1]，不得对其施加剧烈振动、冲击。

图13 上端固定铰支座

图14 下端滑动铰支座

(3)待养护期结束，在两板接缝等部位进行试水检测，试(淋)水试验持续时间为4h(应不小于2h)，每6h检查一次。

4 结语

该工程分片式装配楼梯的混凝土浇筑和外观成型质量效果好，分片式装配楼梯在使用传统塔式起重机的基础上，促使装配式楼梯构件得到了进一步应用。装配式楼梯构件可实现工厂化生产，能将施工现场大量重复性的工作利用高度机械化和自动化的预制生产线予以整合，实现劳动效率显著提高；结合构件的定型化和标准化，可最大限度地提高钢筋、混凝土等材料的利用效率与模板周转数；实行装配式施工，可减少了现场湿作业与支模架搭设工作量，缩短施工工期，避免了因人为因素造成材料浪费。项目在施工过程中受到了参建各方的一致好评，积累了丰富的施工经验，也为今后其他同类工程的装配楼梯施工提供了宝贵的经验借鉴。

参 考 资 料

[1] GB50666-2011 混凝土结构工程施工规范[S].2011.

[2] GB50204-2015 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].2015.

[3] JGJ1-2014 装配式混凝土结构技术规程[S].2014.