超大面積雙曲球型屋面結(jié)構(gòu)層噴射混凝土和預(yù)制板迭合法施工

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噴射混凝土和預(yù)制板迭合法施工工藝是一種采用預(yù)制屋面板與現(xiàn)場噴射混凝土迭合作為結(jié)構(gòu)層和防水層的一種方法。它結(jié)合了預(yù)制板施工工藝方便、迅速及噴射混凝土施工工藝混凝土致密、強度高的特點，優(yōu)勢互補，共同構(gòu)成建筑屋面結(jié)構(gòu)層，使其具有承重和防水功能。噴射混凝土施工工藝常用于地下工程、邊坡工程及水池等，但用于屋面工程極為少見，青島文化博覽中心屋面采用該工藝，其應(yīng)用是成功的，為解決造型復(fù)雜的屋面施工開拓了新的思路。

    一、工程概況

    青島文化博覽中心工程(見題圖)位于青島市高科技工業(yè)園中心地帶，東臨山東省國際會展中心，西臨青島國際啤酒城，南臨大海，北臨高科技工業(yè)園管委辦公樓，呈矩形地塊，該工程由太平洋設(shè)計有限公司設(shè)計，工程由博物館、美術(shù)館、海爾館三部分組成，地下1層，地上3層，地下室層高4．65米，地上層高6．3米，建筑總面積24350平方米，整個工程在一層通過一層頂板連成一體，呈四分之三圓弧狀，中間為開放型圓柱廊，西側(cè)和南側(cè)為大型廣場，內(nèi)設(shè)6部垂直運轄電梯。

    二、屋面構(gòu)造特點及施工方案論證

    該工程屋面造型復(fù)雜，四周高，中間低，呈雙曲球形，徑向梁分3段，兩段凸形，一段凹形，高差16米多，徑向主梁由兩端正弧和中間反弧組成，標(biāo)高8米向24米分3段遞增，反弧切線水平角最大為43．8°，正切線水平角最大為67．7°，屋面面積近10000m2，屋面要求一級防水，且為壓型鋼板防水層，此類屋面構(gòu)造復(fù)雜程度極為少見，同時該工程工期緊，厘面必須盡快完成，以確保中國第四屆美術(shù)展、海爾集團(tuán)產(chǎn)品交易會等各項活動的如期順利進(jìn)行。為此，我公司工程技術(shù)人員會同建設(shè)單位、監(jiān)理單位及設(shè)計院有關(guān)人員經(jīng)過多種方案的技術(shù)、經(jīng)濟、施工難度條件的比較分析和科學(xué)論證，最后一致確定采用噴射混凝土和預(yù)制板迭合法施工方案，即在3層主體開始施工的同時，進(jìn)行預(yù)制板的制作，待3層主體梁強度達(dá)到要求后，迅速展開屋面板吊裝工作，并分區(qū)跟進(jìn)噴射混凝土的施工。

    三、施工難點及措施

    1．壓型鋼板預(yù)埋件標(biāo)高控制。預(yù)埋件雖然用量較少，但是作用很大，不但用于控制噴射棍凝土厚度，而且控制壓型鋼板的高度，以保證雙曲球形屋面的弧度符合設(shè)計要求，并固定壓型鋼板。要在跨度40多米，高差16多米的雙曲球形屋面上設(shè)置預(yù)埋件標(biāo)高控制點，并且要求同一圓半徑上的點的標(biāo)高保持一致，確實非常難。對此，我公司工程技術(shù)人員采取了以下措施，對于坡度很陡的1—6段在內(nèi)圓廣場中心架一臺經(jīng)緯儀仰視在1／Y軸立面處，每隔1m打一條徑向線，并將每—條徑向線2m均勻分段，形成1／Y一點，1／Y一②點，……1／Y—N點，仰視2／Y軸立面處，每隔1m打一條徑向線，并將每一條徑向線每隔2m均勻分段形成2／Y一①，2／Y一②……2／y--N點，如經(jīng)類似拽點，再將經(jīng)緯儀移至屋頂，按圖紙設(shè)計要求計算出每一點的高度，利用高差再測出相鄰點的高度。對于坡高較緩的7—9段，采用不同半徑孤線上等分法，再采用前述方法將每一控制點定位，確保標(biāo)高。

    2．壓型鋼板施工。該工程壓型鋼板施工，最大困難是徑向上反弧壓型鋼板的加工，目前由于國內(nèi)極少有反弧形式的壓型鋼板施工，所以就沒有成套的反弧壓輥機，且按目前工藝水平，不可能把鋼板型材直接壓成曲線形狀。我公司與中國冶金建筑研究總院合作，短期內(nèi)制作了反弧壓輥機，這樣就有效地解決了反弧壓型鋼板的加工。同時征得建設(shè)單位和設(shè)計院的同意，以排水溝的形式，把每—施工段上的壓型鋼板分割，這樣既便于施工，又保證了整個建筑外觀造型的協(xié)調(diào)。

    四、施工要點

    1．待頂層梁達(dá)到要求強度后，用吊裝機械把預(yù)制板按設(shè)計規(guī)格和區(qū)域吊裝就位。
    2．將預(yù)制板與梁內(nèi)已預(yù)埋固定件焊接牢固，再用高標(biāo)號砂漿把縫嵌密實。
    3．在板面上鋪設(shè)一層鋼筋網(wǎng)片(φ12@150)，并做好后期工序(壓型屋面板施工)的預(yù)留預(yù)埋工作，并對整個屋面標(biāo)高進(jìn)行統(tǒng)一控制。
    4．對屋面進(jìn)行清理(鋼筋除銹、清除雜物、沖洗浮塵)。
    5．在屋面預(yù)制板面上，自下而上，分段分片噴鋪一層防水混凝土(平均厚度120cm)。每段噴混凝土施工要求一次性完成，禁留施工縫。
    6．覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)15個晝夜，澆水作滲漏試驗。

    五、技術(shù)要求

    1．在預(yù)制板制作前，技術(shù)人員反復(fù)核對、計算各分區(qū)控制板的形狀和尺寸。
    2．嚴(yán)格控制噴射混凝土用的各種原材料質(zhì)量。
    3．為確保預(yù)埋件焊接性能及施工簡便，對后續(xù)工序需焊接部位進(jìn)行塑料膠帶纏繞保護(hù)。
    4．為保證迭合層間有足夠的粘結(jié)力，在預(yù)制板上設(shè)立孔狀預(yù)埋件，以便于迭合層穿過，施工前保持板面濕潤。
    5．正式施工前，必須進(jìn)行試射，并留置試塊，以便調(diào)整配合比，考慮到速凝劑對噴射混凝土后期強度的不利影響，取消通常施工中的速凝劑，增加膨脹劑，加強養(yǎng)護(hù)。
    6．為減少噴射混凝土中預(yù)埋件的數(shù)量，將壓型鋼板預(yù)埋件與高度控制合二為一。
    7．考慮到施工過程中受機械設(shè)備影響較大，各設(shè)備均備用1臺，如有情況，隨時調(diào)換。

    六、結(jié)束語

    實踐證明，此法用于構(gòu)造復(fù)雜的屋面施工，無論是從操作上、工期上，還是從質(zhì)量上都明顯優(yōu)越于普通現(xiàn)澆混凝土的施工。

    首先，在工期要求緊的情況下，將部分工作提前，并避免了雙曲球屋面及13米大層高所帶來的繁重且復(fù)雜的模板及其支撐系統(tǒng)，充分利用了吊裝及噴射混凝土的機械化施工，減少了不安全操作，大大縮短了工期，確保了各項會展活動的如期順利進(jìn)行。

    其次，結(jié)合預(yù)制板吊裝工藝和噴射混凝土工藝的優(yōu)點，有效地解決了大坡度屋面混凝土施工的難題，僅利用一些簡單的腳手架和模板就完成了極其復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位的施工，而且確保了工程質(zhì)量，經(jīng)噴水試驗證明，迭合層防滲漏的效果良好，受到建設(shè)單位、監(jiān)理單位、設(shè)計院及質(zhì)監(jiān)站的一致好評。