发展装配式建筑是建造方式的重大变革, 是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措, 有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平, 有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业、新动能, 推动化解过剩产能。在这种大环境下预制楼梯作为装配式建筑的一部分正大量应用在大组团住宅楼中, 预制楼梯相较于传统现浇楼梯易出现阴、阳角不顺直, 模板拼缝处有胀模、漏浆、错台的质量缺陷, 具有楼梯成型质量好、加快工程进度、降低工程成本等优点。本文以重庆鲁能城一期 (北区) 工程高层住宅预制楼梯安装为研究对象, 采用将整段楼梯分为3段构件分别吊装安装的施工工艺, 经过项目实践应用, 在施工过程中通过对相关施工工艺的提炼总结, 不断改进、完善, 形成了一套较成熟的预制楼梯安装施工技术。

重庆鲁能城一期 (北区) 工程位于重庆市渝北区同茂大道中央公园东路东侧, 工程总占地面积约3.8万m², 总建筑面积约17.2万m²。其中1~5号、7~8号楼为高层住宅, 建筑层高均为3m。住宅主楼标准层楼梯均采用装配式预制楼梯 (见图1) , 装配式预制楼梯构件混凝土体积达548.82m³, 构件混凝土强度等级为C30。

1) 根据预制楼梯设计调整图纸, 由专业钢模厂家对预制楼梯进行深化设计, 并制作可拆卸式、定型化钢模, 结合施工现场钢筋集中加工棚的便利条件, 合理规划楼梯预制场区, 使制作加工一体化, 便于集中管理, 并根据现场进度进行实时配送。

2) 根据现场吊装设备的吊装能力对预制楼梯进行优化分段, 分为上跑梯步、梯梁及下跑梯步3部分, 既能降低吊装设备的性能要求、大型垂直运输工具的月租赁费用, 又可以降低难度、消除安全隐患、保障吊装安全。

3) 梯梁、梯板吊点设计通过预埋M20螺栓套筒, 吊装时直接采用吊环与螺栓套筒连接紧固作吊点吊装, 安装完成后采用C30微膨胀细石混凝土将套筒预留洞口抹平, 安装方便, 操作简单。

4) 梯梁支撑架采用槽钢焊接制作定型化钢架, 主梁和立柱采用[10, 横梁和立柱之间采用20三级钢筋作为加强斜撑, 各构件之间的连接均采用BM4.8配套螺栓连接。梯梁的标高通过安装在横梁上的M20调平螺栓调节, 有效控制梯梁标高精度, 通过定型化支撑架代替传统钢管支模架, 从而达到工具化施工的目的, 同时方便作业人员上下通行。

5) 现浇休息平台边梁由常规结构梁优化设计为L形梁, 预埋4根短钢筋, 安装时与梯步预留孔衔接固定, 操作简便, 吊装过程中能有效地对预制楼梯进行定位, 确保一次性安装到位。

通过设计调整, 将原设计整段楼梯优化分为YTL、YTB1和YTB2 3个独立构件;吊装时直接采用吊环与M20螺栓套筒连接紧固作吊点吊装, 安装完成后采用C30微膨胀细石混凝土将套筒预留洞口抹平。吊装时先安装梯梁, 采用定型化钢架作为梯梁的支撑架, 梯梁的标高通过安装在横梁上的M20调平螺栓调节, 梯梁与楼层梯柱现浇衔接成一个整体;再先后吊装下跑梯步 (YTB2) 和上跑梯步 (YTB1) ;楼层现浇休息平台L形梁预留短钢筋, 与预制楼梯预留孔洞衔接, 采用C30微膨胀细石混凝土封堵预留孔并抹平。

工艺流程:预制楼梯优化设计与制作→支架安装与横梁吊装→吊点吊具安装→梯步试吊→预制楼梯分段吊装→灌浆锚固、成品保护。

通过对楼梯长、宽、高、体积、质量等各方面比较分析, 整段楼梯体积过大, 单件质量过大, 对起重设备性能要求增加, 吊装过程操作难度大, 耗时耗力, 并存在安全隐患。

本工程预制楼梯构件通过优化设计分为YTB1、YTB2和YTL 3部分 (单件构件质量如表1所示) , 每楼层由2件YTB1、2件YTB2、1件YTL装配成剪刀楼梯 (见图2) 。

分段吊装施工, 通过减小构件体积、质量, 从而降低吊装设备的性能要求, 降低塔式起重机选型与布置难度, 降低工人安装时的操作难度, 消除安全隐患, 保障吊装安全。

根据预制楼梯优化图纸, 由专业钢模厂家对相关预留、预埋构件再次进行深化设计, 制作可拆卸式钢模模具 (见图4) , 在本工程钢筋集中加工棚所规划的楼梯预制场区制作预制楼梯构件。

构件制作流程:清理钢模板打磨除锈→刷油性脱模剂→钢筋绑扎→经检查合格并办理好隐蔽、预检手续→预埋吊装件→混凝土浇筑→脱模、养护。

预制梯梁构件是吊装质量控制的重点, 其处于承上启下的重要位置, 下与两侧梯柱固结, 上与梯步连接, 是上部斜梯的支承构件, 同时也是安装中平面与竖向定位的控制重点。横梁下方设置承重支架, 梯梁的平面定位、竖向标高结合其定型化支撑架一并安装完成。通过定型化可调节钢架作为梯梁支撑架, 能有效、准确地对梯梁进行定位, 提高精度 (见图5) 。该支撑架仅适用于楼梯两侧无剪力墙结构的梯梁支撑。

1) 支撑架安装就位 定型化支撑架构件采用塔式起重机吊运至指定位置组装就位, 此时应核对支撑架与现浇梯柱位置关系, 确保定位准确, 支撑架安装位置如图6所示。

2) 水平位置控制 以现浇梁中心轴线为纵向放线基准线, 根据施工图数据, 校核梯梁纵向中心线, 以楼梯间现浇梁纵向中心线左右均分梯梁, 保证梯梁纵向中心线与现浇梁纵向中心线重合对齐, 此时注意梯梁左右两端应有2cm伸入梯柱 (见图7) 。

以现浇梯柱中心轴线为横向放线基准线, 校核预制梯梁的横向中心线定位, 确保梯梁横向中心线与梯柱横向中心轴线重合, 定位准确。

当梯梁横向、纵向都准确定位无误后, 再进行竖向标高调节控制。

3) 竖向标高控制 根据楼层竖向定位图数据定位放样, 以梯柱底为参照±0.000标高, 横梁顶高程为+1.400m (即梯柱1.0m+横梁高0.4m) ;横梁放置于支架顶面, 横梁下设置调平钢板, 根据现场水平高度测量, 转动调节螺杆带动调平钢板上下移动, 将梯梁调至设计标高即可 (见图8) 。

4) 梯梁紧固 梯梁定位准确后在两侧梯梁与支架角钢之间缝隙塞填木方紧固, 防止后续施工过程中梯梁移位 (见图9) 。

5) 支撑架配置 定型化支撑架由多个独立构件组装而成, 拆装方便, 单体楼栋各配置3套。梯梁与现浇梯柱施工随楼层施工进度, 混凝土浇筑完成后, 待强度达到设计要求的75%时才能拆除支撑架, 向上转运重复使用。

梯梁及支撑架安装完成后, 施工员、质检员需注意复核梯梁标高, 复核梯梁伸入梯柱的弯折钢筋锚固长度是否达到要求, 经检查均满足设计要求后关模, 梯梁和梯柱交接部位贴双面胶防止漏浆, 梯柱混凝土浇筑完成后与梯梁形成整体, 同时起到固定梯梁的作用, 防止梯梁在后续吊装过程中发生偏位。

1) 吊点设计 为保证预制楼梯吊装过程中平稳协调, 钢丝绳受力均匀、角度合理, 对吊点定位及数量进行优化设计 (见图10) 。在各吊点位置预留M20螺栓套筒, 吊点位置梯段需附加钢筋进行加强, 吊点螺栓套筒间采用112钢筋连通做加强处理, 端头伸出长度≥150mm。

2) 吊具安装 通过设计优化计算, 采用M30吊环及配套卡扣满足吊装施工要求, 预制楼梯吊装施工前, 先将吊环与M20预留套筒连接紧固, 再穿接钢丝绳。

1) 钢丝绳设计取材 通过受力计算, 吊装过程中采用16号钢丝绳能够满足施工要求。根据吊点定位、现场测算、分析吊装角度、进行优化设计后, 确定钢丝绳的长度取固定值:2根3.65m, 2根2.5m。钢丝绳连接完成、起吊绷紧后, 即能保证梯步面板水平, 无须进行二次调节。此时钢丝绳与梯步平台间夹角a₁为75°, a₂为70° (见图11) 。

2) 试吊 吊具安装完成后先采用塔式起重机进行试吊, 通过对施工现场塔式起重机起重性能、吊运距离进行比较分析, 满足施工要求, 将梯步吊离空中距地200~500mm, 再查看各吊点, 螺栓必须紧固无松动, 然后再进行整个过程的吊装。

1) 梯步吊装准备工作 梯步吊装安装前应复核结构现浇梁及预制梯梁标高, 预制梯步衔接部位必须清理干净后采用水泥浆坐浆, 并安装5mm厚聚乙烯四氟板。

2) 梯步吊装 准备工作完成后采用塔式起重机吊装预制楼梯, 吊运至所需安装部位后配合人工进行调节, 确保楼梯预留孔洞与梯梁、结构梁上预留钢筋对准, 一步安装到位。

3) 分段吊装施工工艺 将原设计整段楼梯优化设计为YTL, YTB1和YTB2 3部分吊装。梯梁安装完成后, 先安装下跑梯步YTB2, 2段下跑梯步都安装完成后再安装2段上跑梯段YTB1, 完成整个吊装。

楼层现浇休息平台优化设计为L形梁, 预留短钢筋, 与预制楼梯预留孔洞衔接, 预制楼梯安装完成后, 孔洞采用微膨胀细石混凝土封堵并抹平。预制楼梯安装完毕经复核无误后, 应及时铺设木模板对踏步面加以保护, 避免施工中梯段缺棱掉角。

1) 预制楼梯安装便捷, 减少了现场施工量, 减少了手工作业, 有效降低了人员素质参差不齐造成的质量通病。预制构件观感好、精度高, 减少了结构修理, 为装修提供了便利条件, 避免了装修材料的浪费。

2) 通过优化设计、优化连接节点、采用预制楼梯分段吊装的施工工艺, 有效降低了现场实际操作难度, 降低了安全隐患, 保障了工人施工安全。

3) 预制楼梯施工技术代替传统的现浇楼梯应用, 可节约大量建筑资源, 降低工程成本, 符合环境保护要求, 实现建筑绿色施工。