某新型拌和站裝配式料倉隔墻的應用及其受力分析

■鄭培林

（漳州通平漳武高速公路有限公司，漳州 363000）

0 前言

公路建筑工地上均設置有拌和站料倉隔墻， 其目的是為了保證黃砂、碎石等地材集料的各自儲存，防止砂石料混合后造成拌和系統配料不匹配， 導致混凝土或各種混合料強度不能滿足設計要求。 目前傳統的拌和站料倉隔墻一般采用漿砌片石隔墻、磚砼隔墻等形式，亦有鋼絲網填充碎石隔墻、波形鋼板隔墻等較新的結構形式。但采用以上的做法存在許多的缺陷，如漿砌片石隔墻、磚砼隔墻占地寬，外觀形象差，對基礎承載力要求高，而且不可重復回收使用及后期拆除后造成建筑垃圾、 不環保等問題；鋼絲網填充碎石隔墻的鋼絲網易銹蝕破損，破損后砂碎石易造成串料等問題； 波形鋼板隔墻波形鋼板材料投入量大，造價成本高。

近些年我國新型墻體材料發展迅速， 其中蒸壓加氣混凝土板（簡稱ALC 板）的應用得到較大推廣。 它是以水泥、石灰、硅砂等為主要原料再根據結構要求配置添加不同數量經防腐處理的鋼筋網片的一種輕質多孔新型的綠色環保建筑材料。 經高溫高壓、蒸汽養護，反應生產具有多孔狀結晶的蒸壓加氣混凝土板， 其密度較一般水泥質材料小，且具有良好的耐火、防火、隔音、隔熱、保溫等無與倫比的性能。在此基礎上配合鋼結構，我們研發了一種環保可回收利用的裝配式拌和站料倉。

1 工程概況

漳武高速公路南靖段A1 合同段（K0+000）起于南靖豐田鎮五川， 將現有沈海復線上的南靖落地互通改造成南靖東樞紐互通（MK1+313.459）后，路線往西北側展線，經過田、楓山、鴻砵后，路線上跨九龍江，經新樓、赤尾林、于南靖縣城北側山后村處設置南靖互通 （K11+699.880）連接馬山線， 隧道穿龍潭山后， 路線沿著九龍江北岸展線，經坑口、東仔坑后至南坑鎮境內，隧道穿石尖山后至終點（K17+350），路線全長17.359km。

項目采用雙向四車道高速公路標準， 設計速度100km/h，路基寬度26.0m，樁號為K0+000～K17+350。 A1合同段包含橋梁22 座，其中主線橋梁3326.4m/13 座（包含互通主線橋），主線分離式橋梁157m/2 座，上跨主線分離式天橋195.5m/2 座。 匝道橋258.5m/5 座。 橋梁總長3937.1m。 隧道2 座 （龍潭山隧道757.5m， 石尖山隧道364m），互通2 處（南靖東樞紐互通和南靖互通），主線路基長12.6305km， 路基全線挖方約479.9 萬方， 填方約415.53 萬方。 合同工期24 個月，合同金額8.9 億元。

2 隔墻技術方案

鑒于目前高速公路工地上拌和站料倉隔墻普遍存在的問題，我們研發了一種環?？苫厥绽玫难b配式拌和站料倉，并在本項目中得到實施應用。 該裝配式拌和站料倉由多個隔墻組合排列，呈一端開口的U 型結構，每個隔墻包含混凝土基礎預埋件，設置于每個混凝土基礎預埋件上方的H 型鋼立柱，相鄰H 型鋼立柱之間卡合設置ALC 蒸壓加氣混凝土板材， 以及板材頂端的H 型鋼立柱之間卡合有槽鋼。 所述混凝土基礎預埋件、H 型鋼立柱和混凝土板材即組合成一面隔墻。 料倉實景見圖1 和圖2 所示。

圖1 裝配式拌和站料倉實景圖（1）

圖2 裝配式拌和站料倉實景圖（2）

混凝土預埋件和H 型鋼立柱在隔墻的長度和寬度方向上均勻分布，H 型鋼立柱底部設有法蘭盤底座，混凝土預埋件包括法蘭盤和預埋地腳螺栓， 混凝土預埋件和H 型鋼立柱之間通過法蘭盤以及地腳螺栓固定連接。 預埋地腳螺栓通過螺母與H 型鋼立柱底部的法蘭盤底座固定連接。H 型鋼立柱頂端與槽鋼通過螺栓連接。整體結構示意圖如圖3 所示。

3 材料用量和施工步驟

裝配式料倉隔墻需用的材料包括H 型鋼立柱、ALC面板、22a 槽鋼加勁梁、M24 高強螺栓、預埋鋼板（鍍鋅）、C30 混凝土和HRB300 鋼筋， 各材料具體規格和工程數量見表1 所示。

圖3 裝配式拌和站料倉隔墻整體結構示意圖

表1 裝配式料倉隔墻工程數量表

具體建造使用時， 該料倉隔墻的施工方法包括以下步驟：

（1）場地平整：清除地面雜物及積水，做好臨時排水；

（2） 測量放樣： 用全站儀放出隔墻基礎的位置及標高，用石灰灑出基礎的平面位置；

（3）基礎開挖：利用小挖掘機挖出基礎的平面位置，在用人工小心清理基槽，使得基槽尺寸滿足要求；

（4）預埋預留件及基礎澆筑：基礎開挖后，預埋地腳螺栓及法蘭盤， 間距為200cm， 地腳螺栓埋入深度為40cm，外露10cm，法蘭盤平行于混凝土頂面位置，應保證水平;

（5）安裝法蘭盤底座和H 型鋼立柱：在預埋的地腳螺栓套上300cm 高法蘭盤底座和H 型鋼立柱，使得預埋法蘭盤與H 型鋼立柱底座法蘭盤緊密連接，再套上螺母擰緊；

（6）安裝蒸汽加壓混凝土板材：在相鄰的H 型鋼立柱槽口間安裝相匹配的蒸汽加壓混凝土板材；

（7）安裝封頂扣合槽鋼：在H 型鋼立柱頂端扣合槽鋼，將立柱與槽鋼用螺栓擰緊，形成隔墻。

料倉隔墻各部位具體結構尺寸及示意圖見圖4～6 所示。

圖4 單面隔墻各部位結構示意圖

圖5 隔墻基礎結構示意圖

圖6 預埋螺栓規格示意圖

4 結構受力分析

對料倉隔墻進行受力設計驗算， 以確定其是否符合結構安全使用要求。 采用的計算軟件為同濟大學3D3S鋼結構-空間結構設計軟件。 結構計算簡圖如圖7 所示。圖中圓表示支座，數字為節點號。

圖7 結構計算簡圖

4.1 材料

H 型鋼采用Q345，其抗拉強度設計值：345MPa；彈性模量：2.06×105N/mm2；泊松比：0.30；線膨脹系數：1.20×10-5；質量密度：7850kg/m3。

4.2 荷載與組合

（1）荷載

不計地震作用、溫度荷載，僅計入活載（單元荷載），即輸入荷載庫中的荷載，見表2：

表2 活載輸入值

（2）荷載組合：1.00 恒載+1.25 活載。

4.3 設計驗算結果

根據 《鋼結構設計標準》（GB 50017-2017）、《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）、《建筑結構荷載規范》（GB 50009-2012）等，對計算分析模型進行設計驗算，驗算結果見表3 和表4。 結果表明，結構能夠滿足承載力計算要求，應力比最大值為0.97。模型總體應力比分布見圖8。

圖8 桿件應力比分布圖

5 效益分析

（1）提高施工效率：同一項目使用ALC 蒸壓加氣混凝土板結合鋼結構施工，裝配率可達到70%，會比使用普通材料修筑隔墻縮短三分之一的工期；ALC 板材在安裝時多采用干式施工法，工藝簡便、效率高，可鋸、可鉆、可磨、可釘，更容易地體現設計意圖；

（2）經濟效益：可以增加建筑物使用面積約20%；可以降低地基造價， 降低費用約15%；ALC 板材產品尺寸準確、重量輕，可大大地減少人力物力投入；

表3 設計驗算結果表（強度和整體穩定為（應力/設計強度））

表4 最嚴控制表（強度和整體穩定為（應力/設計強度））

（3）施工規范化、文明化：可提高施工現場文明施工規范，減少建筑垃圾的二次產生和倒運；

（4）輕質高強（比重0.5）：為普通混凝土的1/4、粘土磚的1/3， 比水還輕， 和木材相當， 立方體抗壓強度≥4MPa，單點吊掛力≥1000N；

（5）耐火、阻燃（4 小時耐火）：蒸壓加氣混凝土為無機物，不會燃燒，而且在高溫下也不會產生有害氣體；同時，蒸壓加氣混凝土導熱系數很小，這使得熱遷移慢，能有效抵制火災，并保護其結構不受火災影響；

（6） 耐久性好： 蒸壓加氣混凝土板是一種硅酸鹽材料，不存在老化問題，也不易風化，是一種耐久的建筑材料， 其正常使用壽命完全可以和各類永久性建筑物的壽命相匹配；

（7）綠色環保：蒸壓加氣混凝土板沒有放射性，也沒有有害物質溢出。在生產過程中，沒有污染和危險廢物產生。使用時，即使在高溫下和火災中也絕沒有放射性物質和有害氣體產生。各個獨立的微氣泡，使加氣混凝土產品具有一定的抗滲性，可防止水和氣體的滲透。

6 結論

（1） 本新型料倉隔墻屬于裝配式建筑技術領域的研發項目， 是以ALC 蒸壓加氣混凝土板材為基礎，結合H 型鋼立柱等鋼結構研發出來的一個隔墻類型。 其目的是提供一種快速環?？苫厥绽玫难b配式拌和站料倉。

（2）與目前正在普遍使用的高速公路建設工地上的料倉隔墻相比，本料倉隔墻具有明顯的安全可靠、易操作易回收、拆卸簡單、綠色環保、經久耐用、經濟節約等特點，明顯提高了施工效率，促進了工地施工的規范化、文明化。 可以在工地上推廣使用。