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1 工程概況

上海自然博物館（上?？萍拣^分館）工程，總建筑面積約45 086 m2，建筑高度18 m，地上3 層，地下2 層。在“融于自然”的立意下，自然博物館的建筑設(shè)計(jì)在多部位選用了清水混凝土飾面表現(xiàn)形式，使其從形式到內(nèi)質(zhì)都體現(xiàn)出“生于自然，融于自然，還于自然”的綠色精神，尤其是西立面斜墻以及Z1軸圓弧墻等部位超大面積的清水墻面，對整個(gè)自然博物館的整體建筑效果和品位都有很大的提升，但也給施工帶來了較大的難度（圖1）。

圖1 西立面斜墻、Z1軸圓弧墻清水混凝土效果

西立面斜墻：位于西側(cè)入口立面，厚400 mm鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，標(biāo)高－0.1～+17.5 m，墻面與室外地面呈80.2°角（向室外傾斜）；墻面南側(cè)與Z1軸清水混凝土圓弧墻交合；室外部分為清水混凝土面。

Z1軸圓弧墻：東西向貫穿自然博物館。圓弧半徑89 m，厚500 mm鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；標(biāo)高－0.1～+17.5 m；墻面西側(cè)與西立面斜墻交合；面向檐廊為清水混凝土面。

2 難點(diǎn)分析及施工安排

為保證大面積清水混凝土的整體效果，施工前必須對大面積清水混凝土墻面整體進(jìn)行通盤的施工規(guī)劃，合理劃分施工區(qū)塊、優(yōu)化施工流程、確定施工縫留設(shè)部位，使這些施工接縫能自然融入整體墻面，做到與建筑設(shè)計(jì)效果的點(diǎn)、線、面相匹配。

根據(jù)施工規(guī)范及以往工程經(jīng)驗(yàn)，對墻體結(jié)構(gòu)施工分塊采取以下劃分原則[1-3]：

（a）一次清水混凝土結(jié)構(gòu)澆搗高度，原則控制在4 m以內(nèi)；

（b）一次清水混凝土墻體澆搗長度，原則上不大于25 m，以減少混凝土因收縮而引起的面層裂縫；

（c）清水混凝土施工縫盡可能留設(shè)于近平臺(tái)標(biāo)高位置。

（d）由于西側(cè)斜墻與南側(cè)Z1軸圓弧墻相銜接，因此垂直方向上兩者分塊在標(biāo)高上宜保持一致。

2.1 西側(cè)清水混凝土斜墻

2.1.1 施工分塊

根據(jù)以上原則，西側(cè)斜墻長度約56 m，水平面上劃分為3 個(gè)施工段（X-1、X-2、X-3），每段長度控制在25 m以內(nèi)，同時(shí)分縫部位與建筑造型相協(xié)調(diào)；6.90 m標(biāo)高平臺(tái)按豎向分縫，共分為15 個(gè)獨(dú)立施工分塊。

在垂直方向的水平施工縫設(shè)置時(shí)，考慮6.90 m平臺(tái)和17.00 m屋面標(biāo)高，擬每隔3.45 m設(shè)置1 道水平施工縫。

2.1.2 施工流程安排

施工順序：X-1分塊滯后X-2分塊至少2 層。

由于X-3分塊自6.90 m標(biāo)高起步，X-2分塊自0.00 mm標(biāo)高起步，X-3分塊同步X-2分塊開始施工，2 組分塊在同標(biāo)高銜接部位形成約14 d的自然時(shí)間間隔，滿足了相鄰分塊混凝土的早期收縮。

X-1分塊與南側(cè)圓弧墻相銜接，因外傾斜面與垂直曲面相交形成的變徑弧線定位要求較高，所以待X-2分塊墻體完成到一定高度后，再向上進(jìn)行施工，既滿足了分倉時(shí)間間隔要求，又簡化了該復(fù)雜區(qū)域的定位及施工。

2.2 Z1軸圓弧清水墻

2.2.1 施工分塊

在垂直向水平施工縫設(shè)置時(shí)，考慮按西側(cè)斜墻同標(biāo)高分縫，在通視上可滿足施工分縫一致、間隔均勻，且與建筑外形的構(gòu)造線條相呼應(yīng)。

在垂直施工縫的設(shè)置布局上，通過圓弧墻立面展開圖明顯可見多個(gè)大型通高門洞，且門洞寬度與洞口之間距離均在20 m以內(nèi)，因此可直接利用通高門洞兩側(cè)的洞邊線條作為豎向施工分塊的施工縫，既可滿足結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量控制要求，也可滿足視覺上豎向施工縫與建筑構(gòu)造線條的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

綜上分析，Z1軸圓弧墻亦可按11 個(gè)施工段，分為42 個(gè)施工分塊，具體分塊見圖2。

圖2 Z1軸清水圓弧墻分塊示意

2.2.2 施工流程安排

Z1軸圓弧墻在弧長方向分為11 個(gè)區(qū)段，沿高度方向有5 個(gè)高度分層。其中水平向1、3、5、7、9、11區(qū)段為非通高洞口區(qū)段，在第1標(biāo)高區(qū)間有結(jié)構(gòu)墻體，一開始即進(jìn)行施工；其余區(qū)段為洞口、無結(jié)構(gòu)內(nèi)容，具備了自然形成跳倉施工的先天條件。其中第1區(qū)由于需與西側(cè)斜墻銜接，外傾斜面與垂直曲面相交形成的變徑弧線定位要求較高，在兩側(cè)相鄰墻體完成到第3標(biāo)高段后，再同時(shí)開始施工。

對水平向2、4、6、8、10等有門洞區(qū)段的結(jié)構(gòu)施工，要在相鄰區(qū)段對應(yīng)標(biāo)高的結(jié)構(gòu)完成后再行施工，混凝土澆搗間隔不少于7 d。

Z1軸圓弧墻施工流程：

圓1-3/5/7/9/11區(qū)段施工—→圓2-3/5/7/9/11（含2 層結(jié)構(gòu)）區(qū)段施工—→圓3-3/5/7/9/11及圓2-10區(qū)段施工 —→圓4-3/5/7/9/11（含3 層結(jié)構(gòu)）及圓3-2/4區(qū)段施工—→圓5-3/5/7/9/11及圓4-2/4/6/8及圓1-1區(qū)段施工—→圓5-2/4/6/8/10及圓2-1區(qū)段施工—→圓3-1區(qū)段施工—→圓4-1區(qū)段施工—→圓5-1區(qū)段施工（結(jié)構(gòu)合攏）

2.3 圓弧墻與斜墻結(jié)合部位施工

西側(cè)斜墻與室外地坪呈80.2°角（上部外傾）；圓弧墻為半徑89 m圓弧，兩墻交匯，交接部位形成1 條變半徑弧線，施工難度較大（圖3）。

圖3 斜墻與圓弧墻交匯平面示意

2.3.1 施工流程設(shè)定

為確保圓弧墻與斜墻的銜接效果，兩者銜接分塊同一標(biāo)高段同步施工。

2.3.2 施工順序

在該部位的施工中，模板的定位尤為關(guān)鍵，如果采取常規(guī)的先施工墻體鋼筋，再進(jìn)行模板安裝的做法，因鋼筋無法精確定位，會(huì)造成后施工的模板更無法精確定位，或模板矯正困難大大增加，甚至造成清水模板面的損傷。因此，綜上考慮，采取先安裝圓弧墻體模板，再安裝斜墻外側(cè)模板，再進(jìn)行鋼筋綁扎施工，最后安裝內(nèi)側(cè)模板的施工順序。

2.3.3 交匯部位的模板節(jié)點(diǎn)處理

斜墻與圓弧墻之間的交角在26°左右，如此小的尖角，在混凝土施工中無法保證混凝土密實(shí)，同時(shí)模板拼縫也難以處理。因此對該交角需采取一定圓角處理，選用外徑4 cm的重型PVC套管斷料的半圓管作為尖角部位的襯模，PVC半圓管與模板間空隙采用砂漿填充密實(shí)（圖4）。

3 模板體系選型

模板體系對最終清水結(jié)構(gòu)的建筑效果起到重要的作用，其造價(jià)占結(jié)構(gòu)造價(jià)的30%。

3.1 模板體系選型

3.1.1 圓弧清水墻的模板體系選擇

針對本清水墻體特點(diǎn)：單側(cè)清水、施工區(qū)段長短不一致、半徑89 m圓弧等，如果采用常規(guī)定型鋼模，其施工成本、安裝誤差，及現(xiàn)場偏差等都有難度。經(jīng)試驗(yàn)，覆塑九夾板彎弧可達(dá)半徑89 m要求，經(jīng)比選最終決定采用工廠加工弧形背楞、現(xiàn)場形成清水模板體系。

圖4 圓弧墻、斜墻銜接部位模板施工示意

（a）模板面板：圓弧墻室外清水混凝土面采用弱吸水性厚18 mm覆塑九夾板，內(nèi)側(cè)采用厚18 mm木質(zhì)九夾板；

（b）模板支撐：豎向背楞采用90 mm×45 mm木方，橫向背楞采用雙榀5#槽鋼，橫向背楞外側(cè)設(shè)置10#槽鋼作為牽杠；

（c）連接固定件：采用定制63 mm×5 mm角鋼，Φ14 mm螺栓固定；

（d）穿墻螺桿：采用Φ14 mm止水螺桿；

模板體系考慮按2 層備料，逐層上翻。

3.1.2 西側(cè)斜墻的模板體系選擇

西側(cè)斜墻為厚400 mm鋼筋混凝土；標(biāo)高達(dá)17.5 m；墻面與室外地面呈80.2°角（向室外傾斜）。但由于增加了水平向的荷載，橫下推力對地面產(chǎn)生的力臂較大，還需通過計(jì)算加強(qiáng)橫向支撐架（圖5）。

圖5 斜墻上段模板支架示意

3.2 針對清水飾面的模板設(shè)計(jì)深化

在飾面清水混凝土的建筑飾面設(shè)計(jì)上一般采用縱、橫向的明縫、蟬縫與建筑造型輪廓線來分隔面區(qū)間，配以裝飾孔，形成裝飾效果。而施工中必然產(chǎn)生分塊施工縫、模板拼縫、穿墻螺桿孔等設(shè)置，需深化設(shè)計(jì)使其與建筑立面上起到裝飾作用的點(diǎn)、線相統(tǒng)一結(jié)合。

裝飾明縫在施工區(qū)段劃分階段，我們已從裝飾效果出發(fā)設(shè)置施工縫，使施工縫的設(shè)置部位具備裝飾縫的設(shè)置要求，達(dá)到縱橫向貫通，均勻、間距合理且與建筑造型線條匹配的美觀要求。

蟬縫指混凝土模板拼縫，蟬縫在混凝土面層不做粉飾的前提下，可在近距離觀察到。蟬縫只要布置合理，線條通暢、均勻，與建筑造型輪廓線條、明縫相協(xié)調(diào)，也可成為飾面混凝土面的裝飾線條存在。

裝飾孔指混凝土墻面具有裝飾效果的孔眼，可與混凝土墻體的穿墻螺栓孔綜合考慮，與建筑造型輪廓線條、明縫、蟬縫需協(xié)調(diào)布置。

3.3 清水混凝土模板控制措施

清水模板采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)覆塑九夾板，進(jìn)場前在工廠按現(xiàn)場排版圖結(jié)合搭接附加段，在工廠二次加工成型，并做好封邊漆，確保模板加工精度。

（a）圓弧墻模板在鋼筋綁扎、埋件預(yù)埋與鋼筋垂直度校核完成，并通過隱蔽驗(yàn)收后進(jìn)行。模板在拼裝場地根據(jù)拼裝編號(hào)進(jìn)行拼裝驗(yàn)收，由塔吊吊運(yùn)至安裝位置，校核無誤后完成固定、驗(yàn)收；

（b）西側(cè)斜墻因墻面外傾，在鋼筋綁扎前，先將拼裝完成的外模板安裝就位，再進(jìn)行斜墻鋼筋的綁扎，內(nèi)墻模板在鋼筋綁扎、埋件預(yù)埋與鋼筋垂直度校核完成，并通過隱蔽驗(yàn)收后，進(jìn)行拼裝就位；

（c）清水模板的拆除時(shí)，綜合結(jié)構(gòu)受力、對混凝土自身的保護(hù)及模板周轉(zhuǎn)的要求，墻體模板在混凝土澆筑完成后，72 h拆除。

3.4 后期混凝土面層處理措施

為了減少空氣中二氧化碳、氯離子等對混凝土結(jié)構(gòu)的影響，優(yōu)選“永凝保護(hù)涂層工藝”，該涂液及工藝具備防水性、耐久性、抗風(fēng)化、防腐性、耐紫外線、防火性以及環(huán)保、易清洗等性能，并采用亞光色澤，充分體現(xiàn)了清水混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)感。

4 結(jié)語

本工程通過在大體量清水混凝土墻體正式施工前進(jìn)行細(xì)致縝密的整體策劃，以及在此基礎(chǔ)上的施工方案優(yōu)化與施工技術(shù)應(yīng)用，使得本工程的清水混凝土達(dá)到了樸實(shí)無華、厚重、清雅的建筑要求和效果，為今后類似工程也提供了良好的范例。