UHPC预制装配式水池安装精度控制研究

殷矫军

[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092]

0 引言

装配式PC构件是建筑工程施工中具有独特优势的施工技术，指的是通过预制的方法将建筑结构提前制好，在施工现场只需要将装配式PC构件吊装组装起来即可完成施工。与传统的现场浇筑施工相比，PC构件施工具有许多优势。但是在实际的运用过程中，装配式PC构件的吊装定位还存在着较多的问题[1-3]。

依托上海市泰和水厂深度处理改造工程项目，本研究通过现状调查找出影响装配式水池池壁安装精度的主要因素。通过方案比选，制定行之有效的针对性措施，对策实施后效果显著，安装精度得到很大提升，确保了装配式水池安装质量的优良率，达到了预期效果，为以后类似项目的实施提供了成功借鉴。

1 工程概况

泰和水厂位于上海市宝山区泰和西路，深度处理改造工程主要建设内容为将水厂现有4条常规生产线进行深度处理改造，建成后将在不改变现有100万m3/d生产规模的前提下，实现供水水质的全面提升。

本工程为上海市水务“十三五”规划重点民生工程，工期紧张，质量要求高。此外，也是预制拼装技术在市政给水厂站盛水构筑物的首次应用，对安装精度、池体防渗等方面的要求高。预制装配式水池共2座，其中叠合板水池1座、UHPC实心板水池1座，均位于厂区东北角1-3系统预臭氧接触池北侧，如图1所示。

图1 预制拼装水池平面图

叠合板水池底板为C30P6现浇钢筋混凝土结构，壁板为预制双面叠合板，现场就位固定后浇筑C30P6混凝土连接节点（4个转角位置）。预制壁板标准件分A、B、C、D四型，底部设置4根M20标高调节螺栓，键槽连接，如图2所示。

图2 叠合板水池平、立面图（单位：mm）

UHPC实心板水池底板为C30P6现浇钢筋混凝土结构，壁板为预制实心板，现场就位固定后浇筑UHPC连接节点（4个转角及相邻两块壁板之间，浆锚搭接连接）。预制壁板标准件分为A、B两型，底部设置4根M20标高调节螺栓，键槽连接，如图3所示。

图3 实心板水池平、立面图（单位：mm）

超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）具有高流态、自密实、高黏结、高抗拉、高应变硬化、工作性长效保持、低收缩高韧性等特征，可满足钢筋简易连接、快速拼装施工等要求[4]。

2 现状调查

根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）、《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB 50141—2008），预制、安装及现浇施工混凝土构筑物允许偏差见表1。

表1 构件安装尺寸允许偏差

根据施工安排，叠合板水池先行施工，在对已施工完毕的叠合板水池进行质量检查中发现，安装精度不合格率较高，具备进一步提升的空间。为找出影响安装精度的主要原因，对已施工完毕的叠合板水池进行了352次检查，并对不合格位置进行了详细的整理、分析，具体问题见表2。

表2 质量问题统计

对检测不合格的项目、频数、累计频率进行排列，如图4所示。

图4 不合格项目检查结果

从现状调查结果可以看出，若“垂直度偏差大”这一问题能够解决80%，则安装不合格点数可减至60个，安装合格率的理论值可从71%增至83%。

计算式：（352-60）÷352×100%=83%。

3 因素分析及要因确认

利用头脑风暴法，从人、机、料、法、环、测6个方面进行系统分析，总结出15条末端因素，具体内容见表3。

表3 末端因素统计

对这些末端因素进行逐一分析，发现如下3条主要因素：

（1）预留钢筋占位。现场水池底板预留钢筋与预制壁板外延钢筋和预制壁板外延钢筋之间均存在重合现象，导致预制壁板无法在设计位置就位。

（2）支撑精度不足。现场采用钢管脚手架斜撑体系调节壁板垂直度，可调节性不高，且施工费时费力。

（3）支撑螺栓强度不足。现场叠合板就位后，部分底部支撑用M20螺栓出现屈曲现象，由于UHPC壁板重量超过叠合板2倍以上（单块最重6.5t），采用M20×4的支撑体系无法满足UHPC壁板安装需要。

4 方案比选

针对3条主要因素，从安全、质量、精度、经济等方面进行可行性方案的比选，最终确定3条主要对策，分别为调整配筋方案、选用专用支撑及调整支撑体系（见表4）。

表4 解决方案对比

5 对策实施及效果检查

根据方案比选结果，细化对策实施方案并严格参照执行（见表5）。

表5 对策实施

5.1 调整配筋布置

调整底板及预制壁板勾筋位置，避免重合。在设计中分析明确力的传递路线，通过“以次让主”的方式将有冲突的钢筋错开布置，让壁板在安装过程中能准确定位，提高安装精度。经现场检查，安装过程中已无钢筋重合现象，壁板可在预定位置就位（见图5）。

图5 配筋三维示意图

5.2 选用专用支撑

采用专用可微调斜撑，逐步调整垂直度。通过一端支座用螺栓固定于垂直壁板的预埋螺母上，另一端支座用螺栓固定于地面，在校正壁板垂直度时，转动斜撑杆件两端的正反丝来达到调节斜撑的长度。经现场检查，壁板垂直度得到有效保障（见图6）。

图6 可调支撑三维示意图

5.3 改用工字钢-角钢支撑体系

对角钢支撑体系进行设计，确保支撑体系可靠稳固。通过计算和实践证明，在常规螺杆支撑体系的基础上补充工字钢-角钢支撑体系，稳定性良好，安装精度高。经现场检查，壁板支撑稳固，满足要求。

5.4 效果检查

经过改进施工工艺，对UHPC装配式水池壁板安装精度进行了逐项质量检查，共计352次。具体结果见表6。

表6 实心板水池合格率检查结果

针对对策实施前后检查问题做饼分图对比（见图7），从中可以看出造成安装精度质量问题的主要原因已由垂直度偏差大变为支座中心位置，垂直度偏差大占比已由52%下降至8.9%。

图7 实施后不合格项目检查结果

6 结 论

本研究依托上海市泰和水厂深度处理改造工程项目，完成了UHPC预制装配式水池的安装，精度满足规范和控制目标要求，并得出以下结论：

（1）配筋方案是影响预制构件就位位置精度的最主要原因，合理的配筋方案可大大减少构件就位时的钢筋调整时间。

（2）传统钢管脚手架支撑不适合用于预制构件就位后的临时固定，预制构件安装后宜采用专用支撑作临时固定。

（3）在预制构件底部预留支撑螺栓孔，构件就位后利用螺栓支撑具有局限性，难以保证支撑螺栓同时受力。底部支撑宜少，同时抗压能力强。