新型预制装配式结构体系在水处理构筑物中的应用技术研究_胡董超.pdf

建筑施工第45卷第1期139新型预制装配式结构体系在水处理构筑物中的应用技术研究胡董超上海建工二建集团有限公司 上海 200090摘要：在面对大型的地下污水处理厂大型水池等特殊结构时，现有的预制板或预制墙由于其相对较大的跨度、高度以及较高的防水防腐要求，因而存在较多局限。为解决上述问题，结合上海竹园污水处理厂四期工程1.5标项目的工程实践，详细介绍了预制“双面叠合剪力墙倒T板”，节点形式采用UHPC连接的新型预制装配式施工技术在地下污水处理厂中的运用。采用HDPE锚固板防腐层与构件一同预制的防腐措施，可为今后大型污水处理厂预制装配式结构工程的施工提供参考。关键词：预制双面叠合墙；预制倒T板；超高性能混凝土；HDPE锚固板中图分类号：TU755 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2023)01-0139-05 DOI：10.14144/ki.jzsg.2023.01.036Research on Application Technology of New Prefabricated Structure System in Water Treatment StructuresHU DongchaoShanghai Construction No.2(Group)Co.,Ltd.,200090,Shanghai,ChinaAbstract:In the face of special structures such as large pools in large underground sewage treatment plants,the existing prefabricated slabs or walls have many limitations due to their relatively large span,height and higher requirements for waterproof and anti-corrosion.In order to solve the above problems,combined with the engineering practice of Section 1.5 of Shanghai Zhuyuan Sewage Treatment Plant Phase Project,this paper introduces in detail the application of the new prefabricated construction technology of prefabricated double-sided laminated shear wall+inverted T-plate,with the node form of UHPC connection,in the underground sewage treatment plant.The anti-corrosion measures of prefabricating HDPE anchor plate anti-corrosion coating and components together can provide reference for the construction of prefabricated structures in large sewage treatment plants in the future.Keywords:prefabricated double-sided laminated wall;prefabricated inverted T-plate;ultra high-performance concrete;HDPE anchor plate平流式二沉池AAO生物反应池平流式二沉池AAO生物反应池预制装配施工区域污水泵房雨水泵房碳源投加间图1 装配式施工范围示意单个预制装配式区域长47.7 m，宽51 m，面积约2 400 m2，层高10.1 m。预制范围包括预制混凝土墙、预制混凝土梁、预制混凝土板等构件（图2）。本工程预制整体装配式整体结构，层高为10.1 m，跨度为8 m，原设计中采用预制实心墙，墙板过高过重，预制墙厚500 mm，高度9 320 mm，幅宽2 827 mm，单块最大质量31.2 t（图3）。1 工程概况1.1 建筑概况上海竹园污水处理厂四期工程1.5标段工程为新建半地下室污水处理设施，层高1层。项目平面尺寸为478 m 289 m，包括新建70万 m3AAO生物反应池2座（单个尺寸214 m170 m，层高10.1 m）、平流式二沉池2座（单个尺寸223 m101 m，层高6.4 m）、雨水泵房、污水泵房、碳源投加间及联通管道箱涵等构筑物。1.2 预制装配式结构概况AAO生物反应池缺氧池区域结构采用预制装配式结构，2座生物反应池共8处装配式施工区域，总面积约为1.92万 m2（图1）。作者简介：胡董超（1991），男，本科，工程师。通信地址：上海市河间路2号（200090）。电子邮箱：收稿日期：2022-10-25绿色施工GREEN CONSTRUCTION20231Building Construction140现浇区域车行道：20 kN/m210 kN/m2层高10.1 m47.7 m51 m设备基础：40 kN/m2图2 预制装配式区域示意9 3205005002 7272 7272 7272 7272 727图3 预制实心墙示意预制板为变截面实心混凝土板，跨度8 m，幅宽2 m，端部板厚500 mm，跨中板厚350 mm。单块构件最大质量15.6 t（图4）。实际案例实施中，对构件又进行了深化，具体构件优化方式在下文中进行阐述。8 000500350YB12 000图4 预制变截面实心混凝土板示意2 工程难特点2.1 顶板荷载要求高装配式区域顶板结构设计荷载大，预制梁板深化困难。反应池建成后顶板上设计有重型设备基础（荷载40 kN/m2），设备运输车辆通行道路（荷载20 kN/m2），顶板荷载要求高，深化设计困难。2.2 大体量水处理构筑物本工程为大跨度、大尺寸箱体结构，且工程体量大，单层装配面积达1.92万 m2，水平及垂直材料运输难度大。本工程为水处理构筑物，对结构的防水防腐性能要求高。2.3 墙体高度较高预制双面叠合剪力墙高度8.4 m，临时固定连接方法、校正方法及应用工具需要进行充分考虑、设计。3 预制装配式构件优化针对本工程预制装配式整体结构，以构件质量轻量化、节点形式简单化、施工便捷化为出发点，采用预制双面叠合剪力墙结合倒T板和采用超高性能混凝土（下文简称UHPC）连接的预制装配式施工技术相结合的新型装配式结构体系1-4。整个体系中墙板采用双面叠合剪力墙，顶板采用预制倒T板（含暗梁），节点等连接处采用UHPC后浇连接，板面整浇层施工，形成一个具有较大跨度及高度的混凝土工业化结构。优化后每个构件的质量控制在8 t左右，现场便于采用塔吊进行驳运及吊装。3.1 墙体构件优化本案例实施中将预制墙体由原厚500 mm、高度9 320 mm、幅宽2 827 mm、单块最重31.2 t的预制实心墙优化为预制双面叠合墙，墙高8.4 m、墙宽500 mm、幅长1 5001 650 mm（图5）。预制双面叠合剪力墙8 400100100（a）剖面（b）三维结构图5 预制双面叠合墙示意深化过程中考虑预制双面叠合墙高度较高，墙体腔内底部及顶部均采用Q355B钢板进行桁架筋加强（图6）。Q355B钢板400 mm80 mm6 mm15080420808042080420804208042080420图6 预制双面叠合墙腔内钢板加强示意采用4根预埋的槽钢作为预制双面叠合墙底部支点，在满足底部支撑强度的同时，后期采用钢垫片调节标高也更加便捷（图7）。胡董超:新型预制装配式结构体系在水处理构筑物中的应用技术研究建筑施工第45卷第1期141预埋8#槽钢支撑图7 预制双面叠合墙底部支撑示意3.2 顶板构件优化本案例实施中将预制顶板由跨度8 m，幅宽2 m，端部板厚500 mm，跨中板厚350 mm，单块构件最大质量15.6 t的变截面实心混凝土板，优化为预制倒T叠合板。预制倒T形叠合板板厚100 mm，暗梁高度400 mm，宽2 000 mm，跨度8 m，单构件最大质量7.155 t（图8）。200 200200200 200100500500300（a）剖面（b）三维结构图8 预制倒T叠合板示意深化过程中针对普通的叠合板、SP板、预制倒T形叠合板等，从板顶荷载承载能力、大跨度板底挠度变形、地下污水处理厂工作环境等多方面进行考量，最终选择了预制倒T形叠合板，其优点如下：预制倒T形叠合板承载能力较强，板底挠度变形小，经试验验证，吊装时底部无需搭设板底支撑架，节约现场作业面。预制倒T形叠合板保护层厚度为3.5 cm，相比传统预制板，可较好地适应地下空间防水防潮要求，提高结构质量。3.3 UHPC节点优化3.3.1 底部UHPC节点优化原设计节点为预制实心墙体与底板采用UHPC湿接头连接，高度为500 mm，宽度为700 mm（图9）。UHPC节点优化考虑因构件厂制作平台原因，构件尺寸过长，无法生产，现场底部现浇1 m高墙体，将UHPC连接节点位置提高，且UHPC截面宽度等同墙厚（图10）。1005001005001 000现浇底板预制隔墙UHPC湿接头图9 原设计墙体底部UHPC节点示意-0.10 m1 0005001.40 mUHPC湿接头现浇段后浇混凝土双面叠合墙UHPC湿接头25150混凝土，配筋详见结构图纸现浇底板图10 优化后预制双面叠合墙底部UHPC节点示意3.3.2 取消顶部UHPC节点原设计节点墙体顶部与预制顶板采用UHPC湿接头进行连接。后面因为采用预制双面叠合墙，此节点处普通混凝土即可满足结构设计要求，遂取消该处节点UHPC连接，改为节点处混凝土随整浇层一同浇筑，在节约成本及工序的同时，也大大提升了顶板的整体性能及防水性能（图11）。100400螺栓锚头现浇叠合层828预制叠合板25150预制双面叠合墙1.2laE100100100100500图11 优化后预制双面叠合墙顶部节点示意4 预制装配式的主要技术措施4.1 总体施工部署施工准备（构件加工）场地准备底板施工预制双面叠合剪力墙底部1 m现浇段施工预制双面叠合剪力墙胡董超:新型预制装配式结构体系在水处理构筑物中的应用技术研究20231Building Construction142吊装预制双面叠合剪力墙临时固定底部UHPC浇筑预制双面叠合剪力墙水平连接操作架搭设高抛法浇筑腔内混凝土预制梁吊装预制倒T板吊装板-墙连接节点施工整浇层浇筑施工4.1.1 塔吊选择预制装配式区域布置6台QTZ500系列塔吊。其52.5 m起吊半径吊重8 t，45 m起吊半径吊重10 t。通过在吊装区域布置6台QTZ500系列塔吊，其起吊范围基本涵盖了运输车辆的停放区域，可实现预制构件运输至坑边起吊，大大提升了构件垂直及水平运输效率。4.1.2 施工道路设计施工道路：环绕拟建建筑物铺设临时施工道路，并与大门连通。构件运输车辆可停放于施工便道上，满足大部分构件（8 t以内）的塔吊吊装需求。为保证较重构件的起吊及运输车地耐力的安全性能，对局部围护结构进行了加固，抬高围护压顶顶标高与施工便道顶标高齐平，并于水泥土重力式挡墙内外两侧均插设PRC管桩，以满足构件运输车辆的临时停放要求，方便进行吊装工作。4.2 预制双面叠合墙吊装技术由运输车将构件运送至指定位置，在双面叠合墙侧面安装吊扣，将双面叠合墙吊至地面。再安装底部钢筋保护支架。在双面叠合墙顶部安装吊扣，进行吊点位置更换，翻转起吊。双面叠合墙吊放就位，钢筋位置及垂直度核定无误后，采用双面斜撑进行双面叠合墙临时固定，斜撑杆件选用无缝钢管，与预制墙内预埋锚栓及底板内斜撑埋件进行连接。预制双面叠合墙整堵吊装完毕后，浇筑预制双面