逄迪 潘征 袁鵬 劉喆

1.項目概述

預應力拱形板是工業(yè)建筑領(lǐng)域較常見的結(jié)構(gòu)之一，主要承受軸向壓力且保持平衡的曲面構(gòu)件。預應力拱形板可用于無柱大跨，在水廠等大型工建建設方面，其既兼顧了良好的受力作用，也起到了一定的美觀性。因此，長春市西部污水處理廠提標擴建工程為提高施工效率，采用預制+現(xiàn)澆的施工。在加工面完成澆筑，施工現(xiàn)場快速吊裝，完成后進行二次澆筑與保溫處理[1]。

長春市西部污水處理廠提標擴建工程中的臭氧催化高級氧化池及排水泵池、MBR 膜池膜設備間、臭氧制備車間、細格柵曝氣沉砂池及膜格柵間、一期深度處理擴建濾池間及擴建工程加藥間屋面，均采取該方法進行屋面構(gòu)件的生產(chǎn)制作。本工程項目屋面預應力拱板構(gòu)件共計118 塊，預應力拱板構(gòu)件起吊最大重量約為28.1t。

為保證施工效率以及施工質(zhì)量，本項目對預應力拱形板的生產(chǎn)、吊裝工藝提出了非常高的要求。本文以此工程為例，利用BIM技術(shù)從試驗、生產(chǎn)、吊裝角度出發(fā)，對預應力拱形板的施工關(guān)鍵技術(shù)展開研究和探討。

2.BIM技術(shù)解決施工關(guān)鍵問題

2.1 吊裝、滑移施工工藝

2.1.1 平移滑車、千斤頂支架鋼構(gòu)件的準備

通過BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場施工人員所用設備構(gòu)件，解決現(xiàn)場人員施工前期由于對施工構(gòu)件理解偏差導致的問題。在模型構(gòu)建建模過程中，對千斤頂支架鋼構(gòu)件進行了二次優(yōu)化設計，通過受力計算找到最優(yōu)的鋼構(gòu)件焊接方式，保證施工現(xiàn)場吊裝過程中不會由于條件不足導致構(gòu)件無法使用。

2.1.2 預應力拱形板運輸

項目由于現(xiàn)場施工條件有限，所有預應力拱形板采取場外加工，在運輸過程中，利用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場可能出現(xiàn)的各類安全隱患，幫助現(xiàn)場安裝人員及時發(fā)現(xiàn)問題，盡早規(guī)避。在運輸過程中除考慮運輸本身安全隱患以外，還需結(jié)合BIM 模擬試驗數(shù)據(jù)與現(xiàn)場監(jiān)測試驗數(shù)據(jù)，考慮運輸過程中預應力拱形板受到外力影響造成的損毀。通過BIM 模擬后，決定采取鋼絲繩對拱板進行捆綁固定，并增加橡膠墊進行防護，便于運輸[2]。

2.1.3 預應力拱形板吊裝、滑移

采取同型號、同規(guī)格、同廠家、同性能的2 臺100t 吊車雙機抬吊卸車，雙機抬吊時，同一端的2 根吊繩應長度相等，以保證預應力拱形板橫向不傾斜，縱向不傾斜。吊機從運輸車上將構(gòu)件吊起后，吊至計算起吊高度（安裝高度+安全高度），再進行回轉(zhuǎn)（腳手架高度不得超過屋面梁高度）?；剞D(zhuǎn)時用φ20mm 白棕繩與預應力拱形板進行連接并人工拉拽白棕繩控制預應力拱形板的方向。預應力拱形板吊運至與滑車平行時，采用人工方式對預應力拱形板進行微調(diào)并緩慢放勾，將預應力拱形板安放至滑車上，預應力拱形板放置滑車穩(wěn)定后，方可拆卸鋼絲繩。再使用同型號、同規(guī)格、同廠家、同性能的低速卷揚機同步將滑車及預應力拱形板運送至預應力拱形板設計位置（為提高預應力拱形板滑行安裝的安全和效益，積極采用先進的施工技術(shù)，低速卷揚機采用同步停機聯(lián)動電氣控制線路，并且設置電氣參數(shù)，采用“差異互感比對式”同步停機控制系統(tǒng)，并在板端設置滑行速度，同步控制自動調(diào)整器，避免預應力拱形板滑行偏位）。

滑行預應力拱形板到達安裝部位時，嚴格按彈線標識就位進行找正、定位，并用測量儀器校核標高、軸線，如有不平，則加設鋼墊板直至達到標高要求，再進行點焊臨時固定。達到標高要求后，采用千斤頂及專用卸載工具將其放置在屋面梁上部并支撐起拱板，當預應力拱形板由千斤頂及專用卸載工具支撐起后，拆除預應力拱形板部位滑車及滑車軌道，并控制千斤頂降下預應力拱形板，微調(diào)預應力拱形板位置，微調(diào)完畢后，需進行再次測量，以確保垂直度準確無誤。安裝尺寸、標高、線形等經(jīng)監(jiān)理工程師核準后方可進行的施焊工作，在鋼墊板縫隙處或其他縫隙處灌注膨脹水泥素漿，循環(huán)往復，直至預應力拱形板全部吊裝完畢。

2.2 二次施工工藝

拱板在屋面吊裝就位后，按圖紙要求，做拱板與屋面梁間的焊接連接、拱板與拱板之間的連接。所有連接做完后，進行拱板板縫灌縫、二次保溫層和找平層施工。

2.2.1 板縫灌縫

拱板的板與板間灌縫施工分兩步，第一步是下板縫混凝土澆筑，即在拱板最下邊的邊梁間灌縫；第二步是上板帶混凝土澆筑，即后澆帶施工，后澆板帶位置與拱板拋物線頂板的位置（標高）相同。板縫下表面涂刷聚脲防水防腐，涂料厚度為2mm，寬度為200mm，板縫下表面也要涂防水防腐涂料[3]。

2.2.2 拱板表面防水涂料施工

拱板下表面涂刷RJ 氟改性防霉防水涂料，拱板下表面刮涂專用防水膩子，處理后的基層先涂刷一遍底涂，待底涂干燥后，噴涂或涂刷二遍面涂，厚度約300um。

2.2.3 二次保溫層、找平層施工

拱板構(gòu)件在地面預制時，距離兩個板端一定范圍內(nèi)的保溫層是變化的（根據(jù)圖紙設計要求，2.0m～2.5m 不等），越靠近板端部的保溫層越薄。因此，吊裝至屋面后，需補足保溫層厚度，即做二次保溫層。同時，在二次保溫層上做砂漿找平層。砂漿找平層可作為防水層的基層，灌縫施工與二次保溫層、二次找平層施工協(xié)同進行，二次保溫施工完成后及時做好防水層施工，防止雨水侵入板間連接處。

2.2.4 拱板上表面防水涂料

拱板上表面涂刷VRA 防水涂料，厚度2mm，涂刷部位為拱板端部上表面至拱形板面上1m 處。

3.BIM技術(shù)應用

3.1 預應力拱形板模型的創(chuàng)建

根據(jù)圖紙信息、材料參數(shù)屬性信息、荷載條件、專項施工方案及現(xiàn)場施工條件等信息，利用BIM 軟件建立預應力拱形板的三維模型，模型建立要遵守設計基礎信息和實踐條件下的深化設計，幫助現(xiàn)場施工人員精準了解構(gòu)件的詳細信息，指導現(xiàn)場吊裝安裝與工序，便于各參與方全面掌握現(xiàn)場實際情況。

3.2 基于BIM-FILM 的工藝模擬

BIM技術(shù)除了可以全方位的展示項目模型信息以外，最大的價值在于幫助現(xiàn)場施工人員以動態(tài)視頻形式了解各構(gòu)造節(jié)點的施工工序與工藝，解決因現(xiàn)場人員信息交流不對稱而導致的施工技術(shù)交底交流障礙等溫恩提。本項目通過利用BIM-FILM 施工工藝技術(shù)交底動畫，全面展示預應力拱形板從生產(chǎn)加工、起吊、運輸、吊裝、滑移、定位、二次澆筑等各工藝環(huán)節(jié)的技術(shù)難點。現(xiàn)場施工工藝技術(shù)交底如圖1 所示。

圖1 預應力拱形板施工工藝模擬

3.3 平臺輕量化BIM技術(shù)交底

配合BIM-FILM 所做工藝視頻交底動畫，打破傳統(tǒng)技術(shù)交底設計施工不對等的問題。利用輕量化平臺軟件實現(xiàn)實時現(xiàn)場技術(shù)交底。從建筑功能、重難點以及施工過程中的注意事項，全方位幫助現(xiàn)場施工人員掌握施工過程中的問題和容易犯錯的部位以及施工手法，最終形成模型情況化平臺。

4.結(jié)語

基于BIM技術(shù)的預應力拱形板施工在國內(nèi)各類工建項目中極少見，前期工法工藝經(jīng)驗積累薄弱。本項目采用BIM技術(shù)信息化模擬，基于BIM技術(shù)進行荷載與靜載試驗、關(guān)鍵施工機具模型準備、現(xiàn)場運輸與吊裝三維化模擬、三維施工工藝技術(shù)交底、輕量化平臺交付等工作，優(yōu)化了預應力拱形板全過程的施工技術(shù)，形成信息完整的信息化預應力拱形板施工方法，在施工現(xiàn)場做到數(shù)字傳遞相關(guān)技術(shù)難點、工藝工法注意事項、安全施工等內(nèi)容。精準施工，安全高效，減少交流溝通中出現(xiàn)的問題。為下階段類似項目采用預應力拱形板提供完整的技術(shù)支持與數(shù)據(jù)保障。