钢板桁架双面叠合剪力墙及倒T板的制作及运输

郭延义 朱安标 赵 欣

1. 上海建工二建集团有限公司 上海 200080；2. 上海建工建材科技集团股份有限公司 上海 200086

在面对大型的混凝土结构厂房或污水处理池等特殊结构时，现有的预制墙体或预制板由于其相对较大的跨度及高度，因而存在较多局限：当预制墙体高度过高，跨度过大时，其预制构件质量往往达到几十吨，对现有技术的吊装产生极大的困难，施工难度较大，施工效率降低，结构性能及安全性能也无法保证[1-5]。

为解决上述问题，本项目采用倒T板结合钢板桁架双面叠合剪力墙新型装配式结构体系。由于该体系在上海为首次运用，全国范围内也极少运用，钢板桁架双面叠合剪力墙与倒T板的制作工艺及构件运输参考经验较少，研究意义重大。

本文将讲述钢板桁架双面叠合剪力墙及倒T板在本次项目应用中制作、运输及吊装的详细过程。

1 工程概况

1.1 建筑概况

上海竹园污水处理厂四期工程1.5标段工程为新建半地下室污水处理设施，层高1层。项目基底尺寸为478 m×289 m，包括新建70万 m3AAO生物反应池2座（单个尺寸214 m×170 m，层高10.1 m）、平流式二沉池（单个尺寸223 m×101 m，层高6.4 m）、雨水泵房、污水泵房、碳源投加间及管道箱涵等构筑物（图1）。

图1 装配式施工范围示意

1.2 预制装配式概况

AAO生物反应池缺氧池区域结构采用预制装配式结构，2座生物反应池共8处装配式施工区域。

单个预制装配式区域长47.7 m，宽51 m，面积约2 400 m2，层高10.1 m，共8个区域，总面积1.92万 m2。预制范围包括预制墙、预制梁、预制板、预制观察窗及预制电缆沟（图2、图3）。

图2 预制装配式区域示意

图3 装配式施工范围剖面示意

本工程预制整体装配式整体结构，层高10.1 m，跨度8 m。原设计预制板厚390 mm，单块质量最大为15.6 t；预制墙厚500 mm，单块质量最大为31.2 t。原先设计存在预制墙、预制板过高或过重等问题。

针对本工程预制整体装配式整体结构，以构件质量轻量化、节点形式简单化、施工便捷化考虑，现采用预制钢板桁架双面叠合剪力墙结合倒T板，并采用超高性能混凝土（UHPC）连接的新型装配式结构体系。整个体系中墙板采用钢板桁架双面叠合剪力墙，屋面板采用预制倒T板（含暗梁），节点等连接处采用UHPC后浇连接，板面整浇层施工，形成一个具有较大跨度及高度的混凝土工业化结构。优化后每个构件质量控制在8 t左右，现场便于采用塔吊进行驳运及吊装。

预制墙体采用预制钢板桁架双面叠合剪力墙，叠合剪力墙墙高8.4 m，墙宽为500 mm，幅长1 500～1 650 mm（图4）。

图4 预制钢板桁架双面叠合剪力墙示意

预制楼板采用预制倒T叠合板，板厚100 mm，暗梁高度400 mm，宽2 000 mm，跨度8.12 m（图5）。

图5 预制倒T板示意

预制钢板桁架双面叠合剪力墙与底板节点连接处采用UHPC湿接头施工，钢板桁架双面叠合剪力墙腔内混凝土浇筑密实（图6）。通过吊机将预制倒T板搭设在钢板桁架双面叠合剪力墙上，预制板与预制墙之间用UHPC湿接头连接，后续进行整浇层施工。

图6 钢板桁架双面叠合剪力墙结构倒T板新型装配式结构体系

2 预制构件制作

2.1 钢板桁架双面叠合剪力墙制作技术

钢板桁架双面叠合剪力墙高度为8 400 mm，外叶板单幅幅宽1 650 mm，内叶板单幅幅宽1 500 mm，为超大尺寸，尺寸精度需满足上海市地标《装配整体式混凝土结构预制构件制作与质量检验规程》及设计要求；超大桁架筋制作，桁架筋高420 mm，长8 860 mm。因此，钢板桁架双面叠合剪力墙在制作工艺上也提出了挑战。

钢板桁架双面叠合剪力墙选择在预制构件加工厂进行制作，其工艺流程为：模台第1面墙体施工，养护完成后翻转第2面墙体施工。

先将模台清扫干净，模具拼接组装完成，使用清水脱模剂喷涂于模具表面。

将第1面墙钢筋模外绑扎完成后，将成形钢筋骨架入模，完成预埋件定位安装，浇筑第1面墙体，并将混凝土振捣密实。采用蒸汽养护，待构件达到脱模起吊强度要求后进行拆模，使第1面墙体脱模，并将其翻转180°。

第1面墙体脱模后，对模具进行清理、拼装并喷涂水性脱模剂。重复第1面墙体制作过程，模外绑扎第2面墙体钢筋入模后，浇筑第2面墙体混凝土。第2面墙体首次混凝土振捣后，将翻转后的第1面墙体与模台上的第2面墙体混凝土完成对接，并进行工装定位。

定位完成后，进行第2面墙体第2次振捣，蒸汽养护后，当同条件混凝土达到设计脱模强度时，脱模起吊，堆放于堆场。

需要注意的是，在制作过程中进行第1面墙板翻转时，应设置构件侧边保护装置，防止构件翻转时与钢丝绳硬性接触，对构件产生破坏。

2.1.1 生产平台的选择

选择上海建工建材科技集团第一构件厂的索玛流水线作为生产平台制作钢板桁架双面叠合剪力墙（图7）。

图7 钢板桁架双面叠合剪力墙制作流水线

该生产线主要以智能化装备为主，主要包括生产轨道及振动侧翻一体式热养护固定模台，纵横向自行移动式清扫划线脱模剂喷涂一体化集成装置，物料输送平台小车，桥式混凝土料罐，中央行走平台装置，纵横向自行移动式混凝土布料机，纵横向自行移动式振动侧翻装置，旋翼式抹平装置，蒸汽养护覆盖装置等。

基于固定模台生产方式，结合流水线中高效的单元装备，通过在轨道上自行移动，使得这些装备在固定模台上进行工作，形成了一种全新的生产方式：模台不动（可侧翻）、清扫划线机、物料输送平台小车、混凝土布料机、移动式振动及侧翻小车在轨道上往复直线移动，生产线之间有中央行走平台装置将各个移动设备进行转运，实现构件在生产线上的柔性生产；同时，结合高效的鱼雷罐综合布料系统，可从搅拌楼自动、定点填加混凝土，自动识别并传递到生产线上的布料机中，使得工厂现场能得到有效管理。

2.1.2 钢筋笼制作技术

钢板桁架双面叠合剪力墙板钢筋采用模外绑扎整体入模的方式，以提升制作效率。钢板桁架双面叠合剪力墙的下部纵向钢筋采用直径为25 mm的HRB400级钢筋，横向钢筋为直径18 mm的HRB400级钢筋。两者采用电焊和绑扎的方式进行固定。上部纵向钢筋采用直径为20 mm的HRB400级钢筋，横向筋为直径18 mm的HRB400级钢筋。两者也采用电焊和绑扎的方式进行固定。上部纵筋与下部纵筋采用钢板-桁架筋连接。

此技术可增大钢筋桁架和钢板桁架双面叠合剪力墙的刚度。因此，在钢板桁架双面叠合剪力墙吊装、运输以及支撑时，可以避免裂缝的产生以及提升双皮墙抵抗变形的能力。

2.2 倒T板制作技术

倒T板的制作工艺流程具体为：图纸深化→模具拼装→钢筋模外绑扎整体入模→倒T肋模具拼装→预埋件安装→混凝土分层浇筑→自然养护→收水抹面→脱模起吊→堆场堆放。

2.2.1 生产平台的选择

选择上海建工建材科技集团第一构件厂的固定模台作为生产平台制作倒T板。

固定模台制作作业具有适用范围广、通用性强的主要特点，可制作各种标准化构件、非标准化构件和异形构件（图8）。

2.2.2 钢筋笼制作技术

倒T板钢筋绑扎时，同样采用模外绑扎、整体入模的方法，预绑扎具体操作流程为：钢筋绑扎胎架检验→样棒划线定位→排布钢筋→钢筋绑扎→布置钢筋间隔件（保护层垫块）并绑扎→钢筋骨架吊运入模→钢筋骨架调整→钢筋骨架自检。

2.2.3 混凝土浇筑技术

倒T板混凝土浇筑时采用吊斗分层布料，布料方法及要求如下：

1）用混凝土料斗布料时，吊斗出口应靠近混凝土承接面，混凝土倾落高度即吊斗出口与承接面高度不应大于500 mm，不得与模具、钢筋碰撞。料斗底部的卸料口应开启方便，不得漏浆。

2）先布料水平区域的混凝土，然后布料竖向区域的混凝土。

3）布料时控制混凝土拌和物布料厚度均匀，达到布料厚度要求时停止下料。混凝土上表面与侧模上沿应基本保持在同一个平面，不宜高于或低于侧模上沿。

4）振动棒要快插慢拔，即插入时要快，拔出时要慢，以免在混凝土中留下空隙，并使混凝土内气体从底层逐渐赶到表层最后排出。

5）振捣上层混凝土时，振动棒要插入到下层混凝土20～50 mm，以防止接触面混凝土振捣不密实。

3 预制构件运输及吊装

3.1 预制构件堆架的选择

由于钢板桁架双面叠合剪力墙尺寸大，在构件运输及翻转吊装中需研制出一种防挤压破碎工装架及一种高效无损运输装置。

钢板桁架双面叠合剪力墙板采用专用竖向插放架并通过木楔固定进行堆放与运输。插放架与钢板桁架双面叠合剪力墙板错缝接触面处设有橡胶缓冲垫，以防止运输过程中颠簸碰撞导致构件缺棱掉角（图9）。

图9 钢板桁架双面叠合剪力墙板插放架及堆放运输示意

3.2 吊点设置

为满足生产制作及吊装的要求，需合理设计吊环的数量及位置。在吊装、运输及支撑时，考虑内叶板与外叶板体积与质量，连接件需满足刚度及稳定性的要求。

钢板桁架双面叠合剪力墙可采用2种吊点设置，在沿钢板桁架双面叠合剪力墙长度方向上的一侧设置2个φ25 mm的U1形临时吊钩，便于构件制作、运输吊装（图10）。或者沿钢板桁架双面叠合剪力墙宽度方向上的一侧设置2个φ25 mm的U2形吊钩，便于构件起吊安装，如图11所示。

图10 U1形临时吊钩示意

图11 U2形吊钩示意

3.3 场内吊装

运输车运送构件到指定位置，钢板桁架双面叠合剪力墙侧面安装吊扣，将钢板桁架双面叠合剪力墙吊至地面。待钢板桁架双面叠合剪力墙吊至地面后，翻转工安装底部钢筋保护支架以便竖向翻转。

钢板桁架双面叠合剪力墙顶部安装吊扣，吊点位置更换后，起吊翻转，将钢板桁架双面叠合剪力墙吊放到指定位置。

3.4 吊装注意事项

1）预制构件的混凝土强度达到15 MPa后，方可进行底模翻转、构件起吊等工作，且构件翻转角度控制在80°～85°之间。

2）起吊前需要检查专用吊具及钢丝绳是否存在安全隐患，吊具需要通过受力验算后方可使用，必须保证各液压缸同步工作。

3）起吊时天车操作手保证构件平稳运至成品运输小车上，整个过程需避免发生磕碰且构件不允许在操作面上空起吊以防发生碰撞。

4 结语

本项目墙板结构采用钢板桁架双面叠合剪力墙预制，解决了预制构件高度过高、跨度过大而形成的构件过重问题，大大减轻构件本身的质量，方便运输及吊装施工，起吊和运输费用较低，无需大型起吊机械。

楼板采用预制倒T板，满足板跨度过大时，构件过重、承受荷载能力不够等问题，大大提高施工、吊装效率，提升结构性能，减少结构安全隐患。

钢板桁架双面叠合剪力墙的预制墙板兼作混凝土浇筑的模板，预制倒T板兼作楼板体系混凝土浇筑的模板，省去了大量排架和模板施工的工期和费用，使工程更为高效、经济。

本工程墙采用预制钢板桁架双面叠合剪力墙，板梁采用预制倒T板，形成了一套质量稳定、安全、施工便捷、高效的新型装配式结构体系，为推广工业化绿色化的公共市政建设提供了很好的参考。