中建三局第二建設(shè)工程有限責(zé)任公司 武漢 430074

1 工程概況

某單層超高科技廠房工程為目前亞洲建設(shè)規(guī)模最大的測(cè)試實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。建筑面積6.7萬(wàn) m2，項(xiàng)目包含多個(gè)特殊功能實(shí)驗(yàn)室，其中最為特殊的是堪稱亞洲最大的聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室，呈16 m×13 m×24 m的箱形結(jié)構(gòu)，其墻體及樓板均厚0.7 m，內(nèi)墻面裝飾做法為高平整度要求的自流平墻面，且墻面上存在多個(gè)約30 t的異形精密設(shè)備組件。

2 主要難點(diǎn)分析

1）箱形結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，架體設(shè)計(jì)難度大；

2）超厚墻體隔聲體系，封堵施工質(zhì)量要求高；

3）聲學(xué)系統(tǒng)級(jí)工藝埋件，固定預(yù)埋精度要求高；

4）超高自流平墻體，施工工藝要求苛刻。

3 多用型架體設(shè)計(jì)[1,2]

3.1 架體體系設(shè)計(jì)

1）在箱形結(jié)構(gòu)體系施工過程中，通過對(duì)超高墻體內(nèi)膜模板支撐胎架及高24 m樓板支撐架體的深化設(shè)計(jì)，將該多用型架體一次性搭設(shè)至高24 m的結(jié)構(gòu)板底，墻體內(nèi)膜整拼大模板隨架體支設(shè)成型，厚0.7 m箱形結(jié)構(gòu)墻體分層澆筑成型，既可用于保證墻體內(nèi)側(cè)模板的整體平整度，又能保證在施工厚0.7 m箱形結(jié)構(gòu)樓板過程中架體的整體穩(wěn)定性。

2）架體選用扣件式腳手架搭設(shè)，鋼管型號(hào)均為φ48 mm×3.5 mm。立桿選用長(zhǎng)4 m、6 m鋼管搭設(shè)，相鄰立桿接頭位置的錯(cuò)開不小于1 m，立桿縱橫間距設(shè)置均為0.6 m；在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱橫向由底至頂間距≤5 m設(shè)置豎向剪刀撐。在豎向剪刀撐頂部交點(diǎn)平面處設(shè)置水平剪刀撐，并從掃地桿向上間距≤5 m設(shè)置水平剪刀撐。架體底部起水平間距2 m設(shè)置U托支撐，豎向間距3 m設(shè)置U托支撐，保證整體穩(wěn)定。

3.2 架體穩(wěn)定性驗(yàn)算

架體腳手架的鋼管類型為φ48 mm×3.5 mm，立柱截面面積A=489 mm2，立柱截面回轉(zhuǎn)半徑i=15.8 mm，立柱截面抵抗矩W=5.08 cm3，立桿伸出頂層水平桿長(zhǎng)度a=500 mm，立柱抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]= 205 MPa，該腳手架每行每列均設(shè)有斜桿。

λ=h/i=1 200/15.8=75.95≤[λ]=230；

長(zhǎng)細(xì)比滿足要求。

查表得，φ＝0.78；Mw＝0.03 kN·m；Nw=7.6 kN；

f＝Nw/（φ · A）+Mw/W＝25.6 MPa≤[f]＝205 MPa；

抗彎強(qiáng)度滿足要求。

W=0.21 kN；Ws=0.46 kN≤8 kN；

斜桿驗(yàn)算滿足要求。

3.3 厚0.7 m樓板起拱分析驗(yàn)算

通過樓板長(zhǎng)軸線作剖面圖，并將其10 等分，取11 個(gè)等距離點(diǎn)，記錄板的變形情況?？紤]樓板的自重情況和施工過程中的外荷載，在澆筑樓板的過程中，混凝土?xí)鼓０瀹a(chǎn)生一定的沉降，按照《建筑施工手冊(cè)》，跨度超過4 m的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板，其模板要按設(shè)計(jì)要求起拱。

運(yùn)用Midas Gen軟件對(duì)樓板的沉降進(jìn)行模擬驗(yàn)算，因混凝土的自重對(duì)樓板影響占主要部分，故施加恒荷載，定義為混凝土的自重。按照C35混凝土質(zhì)量密度2 300 kg/m3，換算成模板的面力為：Fq=16.1 kN/m2。

在考慮自重的情況下，混凝土樓板的沉降剖面如圖1所示。最大處位移為中間點(diǎn)77.47 mm，最小處位移為兩邊支撐墻處，為0 mm。

圖1 厚0.7 m樓板起拱位移變形分析示意

Midas Gen 的模擬結(jié)果在合理范圍之內(nèi)，可以作為模板起拱方案的依據(jù)，模板在設(shè)計(jì)起拱時(shí)，應(yīng)以中間處起拱最大為77.47 mm，依次向周圍遞減，并按照?qǐng)D示數(shù)據(jù)設(shè)置起拱高度。

4 高精度清水混凝土墻面平整度、垂直度控制施工[3-5]

4.1 工藝流程

胎架搭設(shè)施工→墻體內(nèi)側(cè)模板支設(shè)→工藝埋件吊裝就位→鋼筋綁扎→墻體外側(cè)模板分層支設(shè)→墻體分層澆筑→墻體模板拆除→螺栓孔封堵

4.2 整拼式大模板設(shè)計(jì)

厚0.7 m墻體模板采用厚15 mm國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多層板，次龍骨為50 mm×95 mm木方，材料規(guī)格偏差控制要求高，墻體內(nèi)模板提前預(yù)制拼裝，整拼吊裝成型。主龍骨為φ48 mm×3.5 mm雙鋼管，對(duì)拉螺栓為φ18 mm螺桿，配合使用專用螺母和墊板，墻體截面內(nèi)的螺栓套PVC套管。

厚0.7 m樓板模板采用厚15 mm國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)多層板，次龍骨為50 mm×95 mm木方，材料規(guī)格偏差控制要求高，主龍骨為95 mm×95 mm木方，間距200 mm。

4.3 精密測(cè)試設(shè)備在墻體固定預(yù)埋件的分層澆筑技術(shù)

4.3.1 精密設(shè)備在豎向墻體上的固定設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)備規(guī)格預(yù)制支架，該設(shè)備通過自身加強(qiáng)法蘭上的安裝孔與支架鋼板螺接固定，以確定各個(gè)設(shè)備的垂直方向位置。

4.3.2 混凝土分層澆筑控制

1）對(duì)混凝土原材料的要求：在保證混凝土所要求的強(qiáng)度、耐久性的前提下，選擇適宜的礦物摻合料摻量，本工程選用P.O 42.5水泥。

2）混凝土配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化：混凝土配合比設(shè)計(jì)通過計(jì)算、試配、調(diào)整等步驟確定?？刂屏芽p，一是采取補(bǔ)償收縮混凝土，摻加性能良好的膨脹劑，限制膨脹率≥0.02%，摻量應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定；二是在應(yīng)力集中部位增加構(gòu)造配筋，同時(shí)在保持配筋率不變的情況下，減小鋼筋間距。

3）超高超厚墻體的澆筑：混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，避免出現(xiàn)冷縫；超厚混凝土墻體分層澆筑應(yīng)避開正午高溫時(shí)段，澆筑時(shí)應(yīng)提前對(duì)鋼筋、模板進(jìn)行澆水降溫；混凝土澆筑不得發(fā)生離析；澆筑過程中，采用φ50 mm及φ30 mm插入式振搗棒結(jié)合平板式振搗器，采用二次振搗法振搗。

4）混凝土的養(yǎng)護(hù)：拆除模板后應(yīng)及時(shí)噴水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)保濕養(yǎng)護(hù)28 d以上。

4.4 螺栓孔封堵工藝流程

螺栓眼清理→厚0.7 m墻體內(nèi)側(cè)封堵100 mm→噴涂槍注射灌料（微膨脹水泥、高強(qiáng)度灌漿料按1∶2配合比摻入）→注射密實(shí)度檢測(cè)→厚0.7 m墻體外側(cè)封堵、抹平

5 超高墻體自流平墻面施工工藝流程

基層處理→底漆涂層施工→混凝土固化結(jié)合層施工→中漆涂層施工→飾面漆涂層施工

6 結(jié)語(yǔ)

通過該聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)施工，保證了其嚴(yán)格苛刻的施工質(zhì)量控制要求，避免了二次返工、修補(bǔ)的損失，同時(shí)通過引進(jìn)多項(xiàng)新工藝、新技術(shù)、新材料為類似工程的施工提供寶貴的參考依據(jù)，得到了業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的一致好評(píng)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

通過此聲學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)施工，不僅解決了高平整度要求的超高墻體的施工控制問題，而且更好地掌握了該箱形結(jié)構(gòu)架體、模板及精密測(cè)試設(shè)備埋件的施工技術(shù)，經(jīng)第三方檢測(cè)，施工質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)文件和相關(guān)驗(yàn)收規(guī)范的要求。為類似工程施工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，更為解決類似聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室施工問題提供了一套較為完整的施工體系，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。