理论教育 混凝土构件安装工艺研究

混凝土构件安装工艺研究

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:无论附件或软吊耳是否需要,必须慎重考虑吊索具的末段和辅助附件及起重设备相匹配。图7-18吊装预制构件的专用吊索具4)构件安装工艺预制墙板安装预制墙板安装流程为:预制墙板进场检查、堆放→按施工图放线→安装调节预埋件和墙板安装位置坐浆→预制墙板起吊、调平→预留钢筋对位→预制墙板就位安放→斜支撑安装→墙板垂直度微调就位→摘钩→浆锚钢筋连接节点灌浆。

混凝土构件安装工艺研究

预制构件安装涉及构件的存放与运输、施工现场临时堆放、构件吊装及灌浆等过程。

1)预制构件的存放与运输

构件预制完成并经质量验收合格后,将存放在工厂内专用场地上,为避免二次运输,存放场地一般设在靠近预制构件的生产线及龙门吊等起重机械所能达到的起重范围内。构件存放应考虑其种类、规格、运输时间、次序等因素进行合理布置,充分利用场地,有效利用起吊与运输设备。

下面对预制楼板、预制楼梯、预制墙板及预制柱、梁等几种典型预制构件的存放与运输方式进行简要论述。

(1)预制楼板、楼梯的存放与运输

预制楼板和楼梯一般采用叠放的存放方式[图7-14(a)、(b)],场地应平整、坚实且排水良好,宜采用混凝土硬化地面。最下层构件应用木方等垫实,预埋吊件向上,标志向外。各层间用100 mm×100 mm的长方木或100 mm×100 mm×200 mm的木垫块垫实,各层垫木或垫块应在同一垂直线上,避免下层预制构件产生弯曲变形。垫木或垫块在构件下的位置宜与脱模、吊装时的起吊位置一致;垫木或垫块应铺设平整、牢固、坚实,堆垛层数应根据构件与垫木或垫块的承载能力及堆垛的稳定性确定。

预制楼板和楼梯运输过程中仍然采用叠放方式,要求与存放相同,见图7-14(c)。

图7-14 预制楼板、楼梯的存放与运输

(2)预制墙板的存放与运输

预制墙板一般采用专门设计的插放架或靠放架并立放的存放方式,运输过程中同样宜采用立放方式(图7-15)。插放架、靠放架应有足够的强度和刚度,并需支垫稳固。对于采用靠放架立放的构件,宜对称靠放且外饰面朝外,其倾斜角度宜与地面保持大于80°,并对称靠放,构件上部宜采用木垫块隔离。

图7-15 预制墙板的存放与运输

(3)预制柱、梁的存放与运输

预制柱与预制梁等细长线型构件在存放与运输过程中宜平放,并采用两道垫木支撑,见图7-16。

图7-16 预制柱、梁平放

2)预制构件的临时堆放

构件运输至现场并通过进场检验后,应在专门场地进行临时堆放,等待吊装。具体堆放方式与构件存放方式基本相同。除此以外,尚需注意以下问题:

(1)堆放场地应平整坚实,堆放应满足地基承载力、构件承载力和防倾覆等要求。

(2)构件堆放区应按吊装顺序和构件种类进行合理分区,再按照吊装顺序、规格、品种、所属楼栋号等分区堆放构件,不同构件堆放之间宜设宽度为0.8~1.2 m的通道。

(3)堆放的位置在塔吊回转半径范围以内,避免起吊盲点和二次倒运。卸放和吊装工作范围内应能满足其周转使用的要求,不能有障碍物阻挡。

(4)构件堆放时,应与周围建筑物保持大于2 m的距离。每2~3堆垛设一条纵向通道,每25 m设一条横向通道,通道宽度为0.8~0.9 m。同时必须留有一定的挂钩和绑扎操作的空间。

(5)对不同的构件宜各自选用合适的堆放方式,堆放应满足规范和设计要求。

(6)各种构件堆放时两端的垫木和端部距离应基本一致,以便吊装时对称地安装索具;否则,板被吊起后两端高低相差较多,不好就位和安装,且吊索可能发生滑动导致构件摔落地面,有安全隐患。

3)吊装机械及吊具

与全现浇高层建筑混凝土结构施工相比,装配式结构施工前更应注意对塔式起重机的型号、位置、回转半径等技术参数的选择,根据工程所在位置与周边道路、卸车区、存放区位置关系,再结合构件拆分图和结构图计算构件数量、重量及各构件吊装部位和工期要求,合理排布吊装机械的位置、数量和型号。吊机尽量布置在靠近最重的构件处,以有效覆盖最大吊装面积为宜。某工程塔吊设置现场照片见图7-17。

图7-17 吊装预制构件的塔吊附着臂伸入墙内固定于楼面结构

任何吊具在确定前,都需要根据构件的特点分别设计加工,取吊具要吊装的最大单体构件重量以及最不利状况的取值标准计算对吊具本身的受力、吊点的受力进行验算分析,确保吊具、构件的安全使用,同时要求构件在吊装过程中不断裂、不弯曲、不发生变形。因此必须选择既有足够能力,又能满足使用方式的恰当长度的吊索具;假如多个吊索具被同时使用起吊负载,必须选用同样类型吊索具。无论附件或软吊耳是否需要,必须慎重考虑吊索具的末段和辅助附件及起重设备相匹配。现阶段装配式混凝土结构施工现场索具绝大部分采用钢丝绳或铁链。构件预埋吊点形式多样,有吊钩、吊环、吊耳、可拆卸埋置式接驳器以及型钢、方通等形式,吊点可按构件具体状况选用。预制构件上的吊点承载力要做专门计算复核,考虑混凝土拔出锥的抗剪强度。

同时为了确保预制构件在吊装时吊装钢丝绳的竖直,避免产生水平分力导致构件旋转问题,现场一般采用吊装梁或吊装框架(图7-18)。可根据各种构件吊装时不同的起吊点位置,设置模数化吊点,从而加工模数化通用吊装梁(或结合吊装框架),以此来加快安装速度,提高作业效率。由于构件吊点的埋设难免出现误差,容易导致构件在起吊后出现一边高一边低的情况,为此,可在较短吊索的一端或两端使用手动葫芦,随时可以调整构件的平衡。

图7-18 吊装预制构件的专用吊索具

4)构件安装工艺

(1)预制墙板安装

预制墙板安装流程为:预制墙板进场检查、堆放→按施工图放线→安装调节预埋件和墙板安装位置坐浆→预制墙板起吊、调平→预留钢筋对位→预制墙板就位安放→斜支撑安装→墙板垂直度微调就位→摘钩→浆锚钢筋连接节点灌浆。

根据施工图用经纬仪、钢尺、卷尺等测量工具在施工楼面上弹出轴线以及预制剪力墙构件的外边线,轴线误差不得超过5 mm。同时在预制剪力墙构件中弹出建筑标高1 000 mm控制线以及预制构件的中线。要尽量保证弹出的墨线清晰且不会过粗,以保证预制墙板的安装精度。同时由于预制剪力墙构件的竖向连接基本上通过套筒灌浆连接,套筒内壁与钢筋距离为6 mm左右,因此,为了保证被连接钢筋的位置准确、便于准确对位安装,在浇筑前一层时可以用专用的钢筋定位架来控制其位置准确性(图7-19)。

图7-19 浇筑叠合层楼面混凝土时用定位架控制连接钢筋的准确位置

在起吊前,应选择合适的吊具、钩索,并提前安装支撑系统所需的工具埋件,检查吊装设备和预埋件,检查吊环以及吊具质量,确保吊装安全。预制墙板下部20 mm的灌浆缝可以使用预埋螺栓或者垫片来实现,该垫块的标高误差不得超过2 mm。剪力墙长度小于2 m时,可以在墙端部200~800 mm处设置两个螺栓或者垫片;如果剪力墙长度大于2 m,可适当增加预埋螺栓或者垫片的数量[图7-20(a)]。

开始吊装时,下方配备3人,1人为信号工,负责与塔吊司机联系,其他2人负责确保构件不发生磕碰。设计吊装方案时要注意确保吊索与墙体水平方向夹角大于45°,现场常采用钢扁担起吊[图7-20(b)],能有效达成此项要求。起吊时要遵循“三三三制”,即先将预制剪力墙吊起离地面300 mm的位置后停稳30 s,工作人员确认构件是否水平、吊具连接是否牢固、钢丝绳是否交错、构件有无破损;确认无误后所有人员远离构件3 m以上,通知塔吊司机可以起吊。如果发现构件倾斜等情况,要停止吊装,放回原来位置,重新调整以确保构件能够水平起吊。(www.daowen.com)

预制剪力墙构件的套筒内壁与钢筋距离为6 mm左右,允许的吊装误差很小,因此构件在吊到设计位置附近后,要求将构件缓缓下放,在距离作业层上方500 mm左右的位置停止。安装人员用手扶住预制剪力墙板,配合塔吊司机将构件水平移动到构件安装位置,就位后缓缓下放,安装人员要确保构件不发生碰撞[图7-20(c)]。下降到下层构件的预留钢筋附近停止,用反光镜确认钢筋是否在套筒正下方,微调至准确对位,指挥塔吊继续下放[图7-20(d)]。下降到距离工作面约50 mm后停止,安装人员确认并尽量将构件控制在边线上,然后塔吊继续下放至垫片或预埋螺母处;若不行则回升到50 mm处继续调整,直至构件基本到达正确位置为止。

图7-20 预制墙板吊装就位基本作业过程

预制剪力墙板就位后,塔吊卸力之前,需要采用可调节斜支撑螺杆将墙板进行固定。螺杆与钢板相互连接,再使用螺栓和连接垫板与预埋件连接固定在预制构件上,确保牢固,就可以实现斜支撑的功能。每一个剪力墙构件至少用不少于2根斜支撑进行固定。现场工地常使用两长两短4根斜支撑或者两根双肢可调螺杆支撑外墙板(图7-21),内墙板常使用2根长螺杆支撑。斜支撑一般安装在竖向构件的同一侧面,并要求呈“八”字形,斜撑与预制墙板间的投影水平夹角为70°~90°,与楼面的竖向夹角为45°~60°。斜撑安装前,首先清除楼面和剪力墙板表面预埋件附近包裹的塑料薄膜及迸溅的水泥浆等,露出预埋连接钢筋环或连接螺栓丝扣,检查是否有松动现象,如出现松动,必须进行处理或更换。然后将连接螺栓拧到预埋的内螺纹套筒中,留出斜撑构件连接铁板厚度。接着将撑杆上的上下垫板沿缺口方向分别套在构件及地面上的螺栓上。安装时应先将一个方向的垫板套在螺杆上,再通过调节撑杆长度,将另一个方向的垫板套在螺杆上。最后将构件上的螺栓及地面预埋螺栓的螺母收紧。此处调节撑杆长度时要注意构件的垂直度能够满足设计要求。

图7-21 预制墙板就位后用可调节斜支撑校正垂直度

构件安装标高调整可以通过构件上弹出的1 000 mm线以及水准仪来测量,每个构件都要在左右各测一个点,误差控制在±3 mm以内。如果超过标准,可能是以下问题:①垫片抄平时出现问题或者后来被移动过;②水准仪操作有误或者水准仪本身有问题;③某根钢筋过长导致构件不能完全下落;④构件区域内存在杂物或者混凝土面上有个别突出点使得构件不能完全下落。重新起吊构件后可以从这些因素上进行检查,然后重新测量,直至误差满足要求。

左右位置调整有整体偏差和旋转偏差之分。如果是整体偏差,让塔吊施加80%构件重量的起升力,用人工手推或者撬棍的方式整体移位。如果是旋转偏差,可以通过伸缩斜支撑的螺杆来进行调整。如果前后位置也不能满足要求,在调整完左右位置后,塔吊施加80%构件重量的起升力,用斜支撑收缩往内和伸长往外的方式调整构件的前后位置。

通常情况下,垂直度与高度调整完毕后不会出现倾斜的情况,如果出现了倾斜的情况,可能是构件自身存在质量问题,最好能再次检查构件本身;否则就要注意到垫片是否出现了移动、损坏等偶然状况。在完成上述微调后,剪力墙板即可临时固定,然后方可松开构件吊钩,进行下一块构件的吊装。

(2)预制梁板安装

预制梁板的安装施工流程:预制梁板进场检查、堆放→按图放线→设置梁底和板底临时支撑→起吊→就位安放→微调就位→摘钩。

根据施工图运用经纬仪、钢尺、卷尺等测量工具在施工平面上弹出轴线以及预制梁板构件的外边线和中线,作为安装和调整位置的主要依据,轴线误差不得超过5 mm,以保证预制梁板的安装精度。如果由于剪力墙安装高度有所误差,导致预制梁板的高度误差较大,可以在剪力墙构件上放上垫片(剪力墙高度不够时采用,注意进行混凝土浇筑前要做好封堵工作,以免出现漏浆的情况)或者进行剔凿处理(剪力墙高度太高)。

预制板构件安装前应根据测量放线结果安装支撑构件的架体。预制板底支撑可以采用普通扣件式或者盘扣式钢管支架(图7-22)。板中间也可以选择采用高度可调的独立钢支撑,一根独立钢支撑的受荷面积不应大于3 m×3 m,具体的钢管间距及布置应当按照设计规范并计算验证是否满足强度和稳定要求来确定。临时支撑顶部的木枋水平标高利用水准仪调整至准确位置,间距不宜大于1.8 m,距离墙、梁边净距不宜大于0.5 m,竖向连续支撑层数不应少于2层。首层支撑架体的地基必须坚实,架体必须有足够的刚度和稳定性。

图7-22 预制板下的钢管支撑

预制板的面积较大,厚度一般为60 mm,相对平面内刚度较小,质量较大。因此,预制板的吊装一般采用专用的钢框式吊装架,进行多点吊装,吊点应沿垂直于桁架筋的方向设置(图7-23)。

图7-23 钢筋桁架预制板的多点吊装

预制梁吊装一般利用钢扁担采用两点吊装,注意吊装过程中需控制吊索长度,使其与钢梁的夹角不小于60°,钢扁担下的索具与梁垂直,尽量保证构件的垂直受力。预制梁下部的竖向支撑可采取点式支撑(图7-24),支撑间距应根据适当的计算来确定。单根预制梁至少设置两道可靠的端部支撑,双节预制梁的每一节按照单根预制梁的要求设置临时支撑。注意预制梁和现浇部分交接的地方要增设一根竖向支撑。

图7-24 安装预制梁下部设置的临时点式支撑

预制梁板起吊前要试吊,起吊时也要严格遵循“三三三制”,先吊离地面300 mm后暂停30 s,以调整构件水平度和检查吊装设备完好,确认构件平稳后所有人员离开3 m,再匀速移动吊臂靠近建筑物。预制梁板构件下放时要做到垂直向下安装,在靠近作业层上方200 mm时暂停。施工人员手扶着梁板调整方向,将构件的边线和位置控制轴线对齐,并对构件端部的钢筋进行调整,使其预留钢筋与作业面上的钢筋交叉错位。钢筋对位后,将梁板缓慢下放,严禁快速猛放,以避免冲击过大造成构件破损。

构件吊装完毕后利用撬棍对板的水平位置进行微调,保证搁置长度,允许偏差不得超过5 mm。但是调整时要注意先垫一小木块,以免直接使用撬棍损坏边角。同时进行标高检核,不符合要求的利用支撑的可调顶托调整。若只通过可调顶托的微调难以修正,可配合千斤顶一类的工具,先减少支撑的受力再行调整。最后即可摘钩,进行下一步的叠合面层钢筋绑轧。

(3)预制楼梯安装

现阶段预制楼梯安装有两种方式:一种是类似梁板的安装,下设临时支撑,吊装就位后与叠合梁板一起现浇一部分,形成现浇节点的连接;另一种是利用预埋件和灌浆连接。由于第一种方式的安装流程与梁板相似,这里着重介绍第二种预埋件连接的方式。

预制楼梯构件的安装流程:预制楼梯进场检查、堆放→楼梯上下口铺设20 mm砂浆找平层→按图放线→预制楼梯吊装→就位安放→微调控位→预埋件连接并灌浆→摘钩。

在梯段上下口的梯梁上设置两组20 mm垫片并抄平,铺20 mm厚M10水泥浆找平层,标高要控制准确,水泥砂浆采用成品干拌砂浆。根据图纸,在楼梯洞口外的梁板上画出楼梯上、下梯段板安装控制线,在墙面上画出标高控制线。注意楼梯侧面距离结构墙体预留30 mm空隙,为保温砂浆抹灰层预留空间。预制楼梯起吊时,将吊索连接在楼梯平台的两端(必要时可以借助其他工具如钢扁担等,设置多个吊点),楼梯抬离地面约300 mm时暂停,用水平尺检测、调整踏步平面的水平度,以便于楼梯就位。待构件平稳时匀速缓慢地将构件吊至靠近作业层上方200 mm的安装位置上方暂停。施工人员手扶着楼梯调整方向,将构件的边线和梯梁上的位置控制轴线对齐,然后缓慢下放(图7-25)。

图7-25 预制楼梯的四点吊装

基本就位后再用撬棍等微调楼梯板,然后校正标高直到位置正确。将梁板现浇部分浇筑完毕后吊装楼梯并按照设计固定,吊装时搁置长度至少为75 mm。主体结构的叠合梁内预埋件和梯段板的预埋件通过机械连接或者焊接连接,然后一端直接在预留孔洞附近灌C40级灌浆料进行连接并用砂浆封堵[图7-26(a)],另一端则是在预留孔洞上部采用砂浆封堵[图7-26(b)]。这样可以认为两端形成一端固定、一端滑动的连接,工程实际当中,如果有地震一类的偶然荷载,支座端的转动和滑动变形能力能满足结构层间位移的要求,来保证梯段的完整性。

图7-26 预制楼梯上端和下端的连接构造

(4)构件安装工艺

剪力墙板之间的连接采用浆锚套筒灌浆连接,这是一种现在装配式结构里预制构件间常用的连接方式,是确保竖向受力构件连接可靠的重要方法。其主要施工流程是:灌浆孔检查→预制墙板底部接缝四周封堵→高强灌浆料灌浆。

采用套筒灌浆连接技术,首先要选用一个厂家提供的配套的套筒和灌浆材料,产品质量要保证验收合格。在灌浆前,应该检查露出混凝土楼面被连接钢筋的长度、位置和倾斜度是否满足规范要求,还要注意检查位于低处的灌浆孔和位于高出的排浆孔是否畅通,使用细钢丝从上部排浆孔伸入套筒,如从底部可伸出,且能从下部灌浆孔看见细钢丝,即可确保灌浆孔畅通且没有异物,否则会导致灌浆料不能填充满套筒,造成钢筋连接不符合要求。

预制柱定位后,将预制构件接缝的四周利用坐浆料进行封闭;预制墙板构件在吊装前沿长度方向进行分仓,每仓的长度控制在1 200 mm左右,预制墙板底部用不低于墙体混凝土强度的坐浆料进行坐浆,形成密闭程度合格的灌浆连接腔,保证在最大约为1 MPa的灌浆压力下密封仍然有效。

灌浆作业应采取压浆法从套筒下口灌注,即从钢套筒下方的灌浆孔处向套筒内压力灌浆。基本作业为从预制构件的套筒下端靠中间的灌浆孔注入,待上方的排浆孔连续均匀流出浆料后,按照浆料排出的先后顺序,依次用专用的橡胶塞对灌排浆孔进行封堵,封堵时灌浆泵要一直保持压力。当灌浆料从上口流出时应及时封堵,持压30 s后再封堵下口,直至所有灌、排浆孔出浆并封堵牢固后再停止灌浆(图7-27)。在浆料初凝前要检查灌浆接头,如发现漏浆处要及时处理。在灌浆的过程中,仍然需注意固定预制构件的位置,避免构件因任何外界因素产生错动,再导致返工。

图7-27 预制构件底部钢筋连接套筒灌浆作业

灌浆的同时要注意以下几点:灌浆全过程中都要有监理观察检查施工质量并记录;M80的高强灌浆料的水灰比一般为0.12~0.13,准确计量灌浆料和水的体积,使其按照设计配比搅拌均匀。并且要求每工作班制作一组试件,对流动性、强度等性能进行试验测定,保证每组浆料质量都能够满足生产要求;灌浆料初凝前必须用完;构件和灌浆层在灌浆完24 h内不能有任何振动或碰撞;工程施工如遇气温较低的冬季,灌浆的环境温度宜维持在5℃以上。而且在2天左右的浆料凝结硬化过程中要采取措施加热钢筋套筒连接处,保证温度不低于10℃。

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