裝配式預制樓梯縱向分段技術的研究與應用

劉敬敏 王新建 秦 康 韋柳盛 張 華

1. 廣西科技大學土木建筑工程學院 廣西 柳州 545006；

2. 廣西建工軌道裝配式建筑產業有限公司 廣西 柳州 545006

預制樓梯作為裝配式建筑重要的水平構件之一，已經得到了廣泛應用[1-2]。預制樓梯的深化設計、生產工藝及施工技術也受到關注[3-5]。房屋建筑樓梯分為單跑樓梯和雙跑樓梯，預制裝配式樓梯分為梁式樓梯和板式樓梯。高層和超高層住宅一般設計為單跑樓梯，預制板式樓梯。寫字樓、Loft公寓層高一般超過3.5 m，有些甚至超過5.0 m，當預制板式樓梯跨度為5 m時，厚度按200 mm算，單個預制樓梯質量達到4～5 t。目前常用的施工塔吊（QTZ63）在2倍率的情況下只能吊裝3 t，在4倍率的情況下離標準節20 m的位置也只能吊裝4 t，無法滿足預制板式樓梯的吊裝要求。為此，需要尋求一種新的技術措施，從而在滿足吊裝施工要求的同時，降低施工成本并保證工程工期。

1 工程概況

南寧千方·百境1#、2#樓項目位于南寧市青秀區百花嶺吉祥路，為裝配式混凝土框架-剪力墻結構。1#樓建筑高度為55.25 m，2#樓建筑高度為59.60 m，兩幢號樓標準層層高均為5.09 m。多跑樓梯的單個樓梯質量為5 t。1#樓塔吊型號為TCT6012，吊裝半徑22 m，起重量4.5 t，不滿足施工要求；2#樓塔吊型號為TCT6513，吊裝半徑27 m，起重量4.7 t，不滿足施工要求。該項目在選定構件生產單位之前，塔吊基礎已澆筑完畢，若采用整體預制的方法，必須增大塔吊型號，將增加垂直運輸費用約32萬元，重新設計施工塔吊基礎增加費用16萬元，耽誤工期約30 d。

針對該工程的特點和難點，經與原設計單位溝通，擬采用分段技術將整個樓梯分為兩半預制，從而減少預制樓梯質量。兩半樓梯為獨立預制構件，分別承重，預制構件上部為固定連接端、下部為滑動連接端，踏步面均設有防滑條。樓梯在工廠預制生產，施工現場拼裝，整個設計、生產、安裝過程可控，經濟效益顯著。

2 預制樓梯分段設計方案

2.1 樓梯分段設計方案

本項目預制樓梯共計62個，每個樓梯16個階踏步，單個現澆樓梯的質量約4.6 t。可采取2種分段設計方案。

方案一：橫向分段，即從橫向將樓梯拆分為2段預制，其結構形式如圖1所示。該方法的優點是樓梯踏步完整，同一踏步無縱向拼接縫，2段均為獨立安裝，施工時控制中部梯梁的誤差即可較好地完成對接，是預制樓梯分段技術中較常采用一種設計方法。但是該方法需在橫向分段位置處設置梯梁和梯柱以分別支撐2段預制樓梯，并使樓梯與主體結構連接，且增設樓梯梁、樓梯柱會影響美觀和拼接處的凈高，同時也增加不少費用。

圖1 樓梯橫向分段示意

方案二：縱向分段，即從樓梯中間處把樓梯分為左右兩半分別預制，然后進行現場拼裝，樓梯縱向分段設計如圖2所示。該方案的優點是不用在主體結構上設置梯梁、梯柱，降低結構施工成本，相比于樓梯橫向分段預制降低約10%的費用。難點是預制生產、安裝拼接精度要求高，拼接縫處左右易產生高低差。

圖2 縱向分段預制示意

本項目為雙跑樓梯，建筑結構不適合設置梯梁和梯柱。綜合考慮，最終選定縱向分段技術，樓梯縱向分段之后單個預制樓梯質量約2.3 t，滿足現場塔吊施工要求。

2.2 連接節點設計

連接節點采用上部固定連接，下部滑動與梯梁錨固連接的方式，樓梯分段深化設計后，即上部、下部均設有2個連接孔，如圖3和圖4所示。

圖3 滑動端節點連接示意

2.3 吊點設計

圖4 固定端節點連接示意

樓梯縱向分段設計后，預制樓梯的水平投影尺寸為740 mm×5 300 mm，構件的質量約2.3 t，吊裝時均屬于高危作業。吊點是預制生產、現場安裝的重要安全保障，吊點的設置須滿足安全吊裝的要求，吊點尺寸間距宜采用1∶（2～4）∶1比例，樓梯縱向分段預制后的施工吊點分布如圖5所示。

圖5 施工吊點分布

3 預制樓梯的模具設計

預制樓梯縱向分段設計后，施工安裝時可能會出現防滑條左右錯位，樓梯拼接處有左右高低差的情況。因此，在模具設計時應優先控制拼接處的質量。從脫模便利性、踏步質量等方面綜合評選，確定采用立打工藝生產預制樓梯。邊模通過鉸鏈或滾輪連接，操作工人稍用力即可推動或旋轉各個邊模、側模，從而實現快速組模、快速拆模，同時樓梯的分縫貼合在模具底面，底面為固定鋼板，鋼板采用厚10 mm板，變形小、平整度高，構件成形后，拼接處的平整度滿足設計要求。另外，樓梯底面和踏步面均貼合模具，無需手工收面，有效減小上踏步和下踏步的厚度誤差，提高生產精度。

4 預制樓梯的生產

1）施工準備：提前準備模臺、模具、鐵鏟、刷子、行車、掃把、脫模劑、卷尺、水平儀等工器具，同時安排工人按照設計圖紙加工鋼筋、預埋件。

2）模具檢驗：首先，檢查模具各個邊模的連接情況，預埋件和工裝定位情況，如發現模具變形應及時矯正；其次，根據模具設計圖紙，核對模具的輪廓尺寸，長度和寬度使用卷尺測量，誤差控制在2 mm以內，測量次數和測量點處不少于3次（處）；模具厚度使用直角尺測量，每處測量不少于3次，間隔選取3個點進行測量讀數；模具底面的水平度使用水平儀測量；模具拼接處的縫隙使用塞尺測量，如有大于3 mm的縫隙，應及時做好標記并返修處理，小于3 mm的縫隙打結構膠進行封堵。

3）模臺清理：使用抹布、掃把等工具進行清理，保證模臺、模具干凈整潔，然后噴涂脫模劑和密封打膠。

4）鋼筋綁扎：嚴格按圖紙要求進行鋼筋綁扎，不能漏綁；扎絲必須滿綁；按規范要求放置保護層墊塊；吊點位置要設置加強筋。

5）隱蔽驗收：通知駐廠監理，共同進行隱蔽驗收，并做好相關記錄。

6）澆筑振搗：隱蔽工程驗收合格后，開始澆筑混凝土，嚴格控制混凝土坍落度，坍落度宜控制在180 mm±10 mm，混凝土振搗時振搗棒可以短時接觸模具壁，但不應長時間接觸，振搗從一端按規定間隔往另一端有序進行，每次振搗棒均要快插慢拔，振搗至混凝土微微泛漿為止。

7）養護收光：振搗完成后靜置自然養護，在混凝土初凝前及時進行人工抹面壓光處理。

8）脫模起吊：當構件強度達到設計強度的75%及以上時方可脫模，脫模時吊鉤要緊緊扣住構件的吊點，將可移動邊模移動到固定位置，避免構件與模具干涉，起吊時行車緩慢起吊，邊起吊邊敲擊固定邊模，使構件與固定邊模完全脫離。起吊時先離地試吊，當確認吊鉤掛牢時，再繼續起吊。構件脫模后吊至緩存區，進行成品驗收，待強度達到100%后運往工地安裝。

5 預制樓梯縱向分段技術的安裝

吊裝前，需提前準備塔吊、吊裝葫蘆、調節棍、構件吊裝平衡梁、墊片、刷子、刮板、掃把、卷尺、直角尺、錨頭調節器、聚苯填充板、同強度水泥砂漿等。特別注意，吊裝時吊裝設備的安全系數應采用1.5。預制樓梯吊裝如圖6所示。

圖6 預制樓梯吊裝

預制樓梯進入工地時，由監理單位組織進場驗收，檢驗預制樓梯的外形尺寸、預埋洞口尺寸、裂縫、吊點等，驗收合格方可進行樓梯安裝。

吊裝前先檢查預埋在梯梁內的錨頭定位精度，使用錨頭調節器調節預埋偏差大于±5 mm的錨頭，清掃梯梁上的混凝土殘渣。使用直角尺和卷尺測量梯梁的凸臺高度，高度誤差小于3 mm，然后確定坐漿層的厚度和墊片的組合數量，墊片宜采用1～3個進行疊加，放墊片處要平整，不能有凸起的石子。

切割寬約20 mm、高20 mm的聚苯填充板放置固定在梯梁的邊緣用于封堵砂漿，在梯梁上鋪滿砂漿，鋪設厚度約20 mm，用刮板刮平。兩組墊片分別放置在上踏步、下踏步梯梁處定位點上，隨后吊裝預制樓梯。

采用塔吊、型鋼平衡梁和吊裝葫蘆共同吊裝。吊裝時，檢查好吊點掛鉤狀況，保證掛鉤穩住后再起吊，起吊時先把樓梯起吊離地面約0.3 m處，靜置1～2 min判定是否具備吊裝條件，確定可以安全吊裝時，提升樓梯并轉吊到安裝處。

塔吊把樓梯吊移到距放落點0.3 m高時，轉由吊裝葫蘆進行控制，調節吊裝葫蘆使樓梯緩慢下降，配合調節棍微調樓梯位置，直至把樓梯架設到梯梁上。吊裝完成后，使用卷尺、直角尺測量，檢查安裝效果，對安裝不到位的微微調節吊裝葫蘆，使用調節棍再次微調，直至精準放置。采用同一方式進行另一半分段樓梯的吊裝。吊裝完成后及時對樓梯踏步、凈空、預埋件位置和樓梯裂縫情況進行測量檢查。

樓梯安裝完成后，要及時對固定端和滑動端洞口進行封堵，然后使用加工好的舊模板對樓梯的踏步進行保護，防止附近墻和梁混凝土澆筑時對預制梯段造成影響，以及通過樓梯輸送建筑材料時對踏步造成損壞。

6 結語

本文結合南寧市項目實例，介紹了裝配式預制樓梯縱向分段技術及其生產施工工藝的操作要點、質量控制要點、樓梯施工安裝要點等內容，旨在為相似的裝配式項目提供有價值的借鑒。

項目預制樓梯的順利安裝，解決了塔吊配重不足、塔吊成本高、梯梁結構難施工等問題，促進了裝配式的發展。但在項目實施過程中也發現了一些不足，如構件生產過程的模具成本、人工成本高，安裝施工過程人工成本、吊裝成本高，構件多次吊裝進度慢，樓梯組拼后中間存在施工縫等，在以后的項目中需要不斷地優化預制方式、降低成本。