大型污泥焚燒車間梁板結構預制拼裝技術研究

管海軍

摘 要：預制拼裝技術已經在民用建筑、橋梁等結構中得到了較為普遍的應用，但是在工業建筑中應用尚未普及。某大型污泥焚燒車間的現澆混凝土梁板改為工廠預制、現場拼裝。本文對其技術準備、設計要點、吊裝作業、接縫技術、工期及費用對比進行了詳細的描述，指出類似項目采用梁板結構預制技術可以提高可靠性和安全性，節約工期，對成本變化進行了分析，給類似項目提供了參考依據。

關鍵詞：污泥焚燒車間;預制拼裝;工期;交叉施工

1工程概況

某污水處理廠污泥處理二期工程采用工程總承包模式建設，污泥處理規模為128tDs/d。其中廠區核心單體為污泥焚燒車間，設計為鋼筋混凝土框排架結構，主要功能為負責污泥接收、干化、焚燒和煙氣處理等污泥處理主要工藝，車間平面尺寸為124m×89.6m，建筑總高度26.8m。

由于污泥焚燒車間內配置有污泥接收、輸送、干化、焚燒及煙氣處理等龐大的設備系統，需要與污泥焚燒車間主體結構同步進行安裝施工。在結構封頂前必須完成焚燒爐、煙氣處理等大型設備拼裝，在此情況下如仍采用現澆，滿堂支架搭拆與設備安裝工序難以協調銜接，已就位的設備區域不具備搭設支架的條件，且存在高支模的安全風險。對于污泥處理系統的部分精密設備而言，任何撞擊都可能造成較大的損失。經過多方商議，結合設備系統的平面布置，最終確定對梁板采用預制拼裝技術，以此解決工期、質量、安全、設備保護的各方面要求。預制范圍為主樓二層預制梁+鋼筋桁架模板樓板的形式，柱間層預制梁，屋頂層預制梁+鋼筋桁架模板樓板的形式。

2預制拼裝的設計

如上圖所示，污泥干化焚燒車間是整個項目的核心區，對于后續設備安裝調試運行極其重要。經過設計與施工各個專業的共同研究討論，預制裝配的需求如下：（1）大跨度——卸料大廳跨度20m;（2）下方施工通道;（3）大荷載——四臺干化機，單臺設備重140噸;（4）干化機安裝協調。

如上圖所示，預制裝配范圍內柱網10m×20m，樓面標高9.6m，屋面標高20m。

2.1概況和基本原則

1.本項目地塊污泥焚燒車間部分區域采用預制混凝土構件進行設計施工。預制范圍為2～屋頂層的部分梁，構件類型為預制梁構件和鋼筋桁架模板。

2.基本原則：

（1）預制構件加工單位應根據設計規定和施工單位的要求編制生產加工方案。

（2）上述生產加工方案和施工專項方案應符合國家、行業、建設所在地的相關標準、規范、規程和地方標準等規定。

（3）工程監理單位、施工承包單位、預制構件加工單位和深化設計單位、其他與工程相關的產品供應廠家，均應嚴格執行本說明的各項規定。

2.2設計方案：

（1）梁柱均在工廠預制，吊裝完成后再澆筑混凝土梁柱節點和樓面板。屋面為鋼結構屋面。

（2）梁柱節點按剛接計算，次梁計算按兩端鉸接。柱截面尺寸1000×1500，主梁采用預應力梁，主要截面尺寸650×2400 ，次梁500×1000，層間連系梁500×1000。

2.3構件生產要求

（1）混凝土原材料選用應符合《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T50476-2008）附錄B的要求，詳參照結構設計。

（2）吊鉤、吊環直徑不大于14mm時，采用HPB300鋼筋;大于14mm時，采用Q235B圓鋼，其材料性能應符合現行國家標準《碳素結構鋼》（GB/T 700）的規定，不得采用加工鋼筋。預埋件錨筋采用HRB400或HPB300鋼筋（除特殊注明外），嚴禁采用冷加工鋼筋。預埋件鋼板采用Q235B鋼材。

3.預制拼裝的施工

3.1施工流程

焚燒車間施工總流程圖如下：

樁基施工→土方開挖→基礎施工→土方回填→立柱施工→現澆梁施工→預制梁施工→屋面結構施工

二層預制吊裝施工流程圖如下：

柱間層、屋頂層預制吊裝施工流程圖如下：

3.2施工準備

3.2.1生產準備

組建、成立預制項目課題攻關小組和項目實施小組，分析、研究課題對象，實施現場操作與施工，達到課題目標要求。

編制具有可操作性的裝配式混凝土結構施工組織設計，優化方案，確保節點，推行科學化施工新領域。

加強設計圖、施工圖和預制構件加工圖的結合，做好各圖紙的相符性，提供可行的工廠化制作和現場可施工的深化圖，優化原設計圖紙。

做好專業多工種施工勞動力組織，選擇和培訓熟練技術工人，按照各種工種的特點和要點，加強安排與落實。

落實施工前期工作，包括材料、預制件制造、養護、模板、表面裝飾，保護起吊、運輸、儲存、臨時支撐，安裝防水接縫安裝等。

3.2.2交底與溝通

按照三級技術交底程序要求，逐級進行技術交底，特別是對不同技術工種的針對性交底，要切實加強和落實。

重視設計交底工作，每次設計交底前，由項目工程師具體召集各相關崗位人員匯總、討論圖紙問題，設計交底時，切實解決疑難和有效落實現場碰到的圖紙施工矛盾。

切實加強與建設單位、設計單位、預制構件加工制作單位、施工單位以及相關單位的聯系，及時加強溝通與信息聯系。

施工前，堅持樣板引路制度，讓施工人員了解預制構件項目的特點和要點，正式施工時，有一個參照和實樣概念。

3.2.3技術準備

熟悉施工圖紙及有關設計要求，編制高層裝配式結構組織設計或施工方案，核對柱、樓板的空間就位尺寸和相互間的關系，會同設計人員解決施工中的疑難問題。

對有關施工人員進行質量、安全、技術交底做到人人心中有數（包括施工操作技能，現場施工條件、安全、技術措施、各部門各工種應相互配合協作要求等）。

組織汽吊及輔助機械進場并進行調試，計劃安排結構施工中應增加的新設備和工具。

組織安裝技術工人進行培訓及觀摩，特種作業人員經考核合格后方可持證上崗作業。組織材料試驗和研究新工藝新方法。

3.2.4構件吊裝前的準備

檢查構件型號、數量及構件質量，合格方可使用，并將所有的預埋件及板外插筋，連接筋等進行疏整，清除浮漿。

計算構件的數量，單件的重量和安裝就位高度及固定所用的支撐的數量。采用合格的專用支撐，嚴格按設計規定間距進行布設，并在事先設置平面圖上作好標記，便于數據統計和安裝，以及支撐體系有計劃進場作為依據。在施工作業時，檢查柱支撐是否穩定牢固，是否按照設計要求進行間距設置。

根據控制軸線和標高控制水平線，依次彈出柱的縱、橫軸線，柱兩側邊線、節點線，門洞口位置線，樓梯休息平臺板的位置及標高線，異形構件位置線。各構件的編號按照吊裝施工平面圖注寫在構件安裝位置邊的樓地面上，以便施工直觀清晰按圖就位。

按設計要求檢查基面、表面預留鋼筋，其位置偏移量不得大于10mm，若偏移量超過10mm，應采取糾偏措施作相應調整。

吊裝機具的準備，檢查汽吊性能是否完好，運行是否靈活，檢查專用吊鏈及彈簧防開鉤是否有破壞。每個構件起吊前必須檢查卡具是否連接牢固，符合要求方可起吊。

3.3吊裝就位

預制梁吊裝

1.基層清理：施工前，先對施工完成的牛腿和柱頂的連接面進行清理;

2.測量放線：根據施工圖紙，彈出預制梁安裝控制線，并對控制線及標高進行復核，控制安裝標高;

3.安裝過程：預制梁吊裝釆用單機吊裝法，由內向外進行。吊裝前先將吊鉤對準預制梁中心，以防預制梁吊起后向一側傾斜，在構件兩端各綁扎一根20～30m長的溜繩，將預制梁緩慢吊離地面，盡量穩住預制梁，防止其擺動。當預制梁穩住后平緩吊起，吊至過牛腿面高約50cm時，采用溜繩配合吊臂轉動，使預制梁兩端對準牛腿定位點，然后落鉤。當預制梁底與牛腿頂部接觸時，停住吊鉤，用撬棒微微撬動，使預制梁中心線與設計位置重合，對準后落鉤。同時對角施焊，完全焊好后，用短筋將預制梁頂U型箍和框架主梁頂的U型箍焊接，使預制梁垂直穩定，然后脫鉤。用同樣方法吊裝第二根預制梁。

4.安裝標準：預制梁安裝、固定后，經檢查校核無誤后，進行后一道工序施工。

預制梁經過校正后，就可電焊作最后固定。用電焊作最后固定時，應避免同時在預制梁兩端的同一側施焊，以免因焊縫收縮使預制梁傾斜。

3.4拼縫及接頭處理

按照設計圖紙要求，需要做好以下幾處位置的連接處理：（1）屋頂部分梁柱鋼筋連接構造;（2）屋頂部分梁柱連接構造;（3）柱間層梁鉸接連接構造;（4）二層主次梁鉸接連接構造。

預制梁與現澆主梁、柱牛腿之間的連接方式為鋼板焊接連接，角焊縫，焊縫高度16mm。

上一層混凝土澆筑前，應按照預制構件設計圖紙中將各層預制構件所需臨時支撐和臨時、永久固定預埋件進行預埋，并在預制構件施工前檢查預埋件數量、規格、位置是否正確。

根據預制構件深化圖紙，交界層在現澆部位的預埋主要有預制梁的固定預埋鋼板。

在現澆混凝土澆筑前要確保預留插筋數量、規格、位置正確。

3.5與設備安裝交叉施工

土建與設備安裝交叉施工在建筑安裝領域較多，如何做到施工時對彼此不受影響是本項目的重難點。

首先，對彼此分界面做到詳細區分，分清各自領域的施工時間，詳細到小時。施工前，土建與安裝單位要分別交底到每個施工班組成員，做到心中有數，避免施工造成不必要的損失。

按照施工順序安排，土建單位需完成設備基礎的施工后由設備安裝單位進行設備吊裝，待吊裝完成再由土建單位進行后續各項施工工作。

現場土建施工與設備安裝交叉施工期間，執行每日施工作業票申請制度，嚴格按照雙方提前制定的施工作業指導書進行作業，作業內容施工前提前進行申報，經各專業審批同意后方可施工。

4工期、造價對比分析

通過采取工廠化批量生產，構件質量相比以往類似現澆構件質量明顯提升，并且提高了尺寸精度，現場偏差甚小，效果好。采取工廠化生產符合國家大力推行綠色施工的要求，相較現澆施工減少了大量腳手架搭設工作，安全可靠，降低施工風險的同時給現場施工帶來諸多便利。根據項目進度計劃，原定車間結構施工周期為10個月，實際7個月完成施工，節省3個月，給后續土建施工及設備安裝提供了良好的工期保障。

根據費控部門的造價測算比對，原現澆方案總費用約為3330萬元，預制費用約為3456萬元，增加費用126萬元。根據后續施工工期節約、效率提高、風險降低等綜合對比，費用的多投入，方案的調整對于整個項目來說是可控的。

5結語

本次污泥焚燒車間梁板結構預制拼裝減少了大規模的水平面的高支模，有效完成了設備安裝與梁板結構施工的協同。通過預制拼裝減少了大量的現場施工作業，車間生產的標準化預制構件總體加工質量特別是混凝土表觀質量優于現場現澆作業。預制拼裝的總體施工速度優于現澆結構，但總體成本略高于現澆施工，考慮到工期的節約因素，綜合效益較為明顯。相較增加成本主要在于一次性投入的鋼模板制作費用，由于工業類項目標準化程度相較民用建筑和橋梁項目低，鋼模板較難在其他項目上繼續周轉使用，在今后的設計中應綜合考慮結構形式的通用性，以提高周轉率并降低相應投入。

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