馮瑞麗
中建二局第二建筑工程有限公司 河南 鄭州 450044
鄭州商都遺址博物院和鄭州市文物考古研究院建設(shè)項(xiàng)目4D影院部位的柱為圓柱,直徑1 000 mm,在-2.1 m以下為直圓柱,直圓柱共計(jì)16根,其中7根從-11.9 m標(biāo)高生根,9根從-6.0 m標(biāo)高生根,至-2.1 m標(biāo)高其中一根圓柱收頭,剩余15根在-2.1 m標(biāo)高以上與地面傾斜76°角呈發(fā)散狀佇立。
1)本工程斜圓柱在空中僅與環(huán)形框架梁有連接,加上400 kg鋼埋件的影響,其柱子中心位置極易發(fā)生偏移,給現(xiàn)場(chǎng)斜柱角度校核工作帶來(lái)了很大麻煩。
2)埋件為厚30 mm鋼板,長(zhǎng)1.545 m,每個(gè)埋件有22根φ25 mm抗剪鍵(三級(jí)鋼),沿長(zhǎng)度方向均勻分布4個(gè)寬度100 mm、厚25 mm的抗剪板(鋼板)。斜柱縱向受力鋼筋為20φ32 mm,箍筋為φ12 mm@100 mm;環(huán)形框架梁在4.40 m及9.35 m標(biāo)高截面尺寸及配筋分別為500 mm×1 000 mm(上層鋼筋8根φ25 mm,底層鋼筋12根φ25 mm,N8φ20 mm),500 mm×800 mm(上層鋼筋8根φ25 mm,底層鋼筋10根φ25 mm,N6φ20 mm),埋件與圓柱鋼筋筋、框架梁鋼筋相互交叉重疊,穿筋操作難。
3)埋件的安裝和固定難度大。
4)由于4D影院位置的特殊性,塔吊覆蓋不到且汽車泵無(wú)法靠近,加上節(jié)點(diǎn)處鋼筋密集且斜圓柱中間無(wú)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)板,混凝土澆筑困難。
15根斜圓柱沿圓形布置,擁有共同圓心,相鄰2根柱子與中央圓心成22.5°圓心角,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,經(jīng)過(guò)多種方案的分析比較,采用在15根斜圓柱中間搭設(shè)測(cè)量平臺(tái),在平臺(tái)上確定圓心,進(jìn)行圓柱坐標(biāo)定位和角度復(fù)核。圓柱不同標(biāo)高位置的中心與圓心之間的距離運(yùn)用AutoCAD軟件及BIM技術(shù)進(jìn)行標(biāo)點(diǎn)和計(jì)算。
測(cè)量平臺(tái)兼作布料機(jī)操作平臺(tái),采用鋼管搭設(shè),尺寸10 m×10 m,鋼管立桿間距600 mm×600 mm[1-2]。
3.2.1 施工工藝流程
1)-2.1~4.4 m斜圓柱鋼筋綁扎工藝流程:斜柱鋼筋插筋→埋件以下箍筋安裝→4.25 m標(biāo)高埋件安裝(埋件范圍的外箍筋穿插進(jìn)行)→用手拉葫蘆進(jìn)行埋件位置及角度校正→4.4 m標(biāo)高框架梁鋼筋綁扎→通過(guò)測(cè)量圓心與斜圓柱中心距離的方式進(jìn)行斜柱鋼筋斜度校正及定位。
2)4.40~9.35 m斜圓柱鋼筋綁扎工藝流程:斜柱鋼筋綁扎→通過(guò)測(cè)量圓心與斜圓柱中心距離的方式進(jìn)行斜柱鋼筋斜度校正及定位→9.35 m標(biāo)高框架梁鋼筋綁扎→9.35 m標(biāo)高埋件安裝→用手拉葫蘆進(jìn)行角度校正。
3.2.2 鋼筋施工要點(diǎn)
1)應(yīng)用BIM技術(shù)。鑒于節(jié)點(diǎn)處存在鋼筋與預(yù)埋件錯(cuò)綜復(fù)雜的特點(diǎn),應(yīng)用BIM技術(shù),并通過(guò)與傳統(tǒng)二維圖紙深化進(jìn)行比較,體現(xiàn)出了采用BIM技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。深化設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮鋼筋間位置關(guān)系以及鋼筋與預(yù)埋件的位置關(guān)系,進(jìn)行合理排布,保證鋼筋全數(shù)通過(guò)。由BIM模型形成剖面圖,方便現(xiàn)場(chǎng)攜帶,也便于指導(dǎo)施工。
2)鋼筋預(yù)埋時(shí)必須準(zhǔn)確定位。采用BIM技術(shù),以鋼筋在構(gòu)件中等間距布置原則,對(duì)此節(jié)點(diǎn)進(jìn)行建模,建模完成后對(duì)梁柱鋼筋和預(yù)埋件進(jìn)行碰撞檢查,對(duì)產(chǎn)生碰撞的鋼筋位置進(jìn)行調(diào)整,以預(yù)埋件上抗剪板的定位作為基準(zhǔn),調(diào)整斜柱主筋的排布。施工現(xiàn)場(chǎng)斜圓柱鋼筋插筋時(shí)必須按照BIM模型進(jìn)行準(zhǔn)確定位。
3)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋非常密集,考慮到結(jié)構(gòu)特點(diǎn),經(jīng)設(shè)計(jì)院同意,埋件位置的內(nèi)箍改為拉鉤形式。通過(guò)排布埋件位置的節(jié)點(diǎn)模型看出,在抗剪板位置的斜柱鋼筋如果繞開(kāi)抗剪板及抗剪鍵,其鋼筋間距會(huì)增大至275 mm,不能滿足設(shè)計(jì)要求,而抗剪板和抗剪鍵間的距離只有50 mm,斜柱鋼筋從二者之間穿筋相當(dāng)困難。為解決這個(gè)問(wèn)題,將抗剪板適當(dāng)切口,從而保證主筋順利穿過(guò)(圖1)。
4)框架梁鋼筋數(shù)量多,鋼筋凈距接近于鋼筋允許最小距離,綁扎環(huán)形梁鋼筋時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按畫(huà)好的位置線控制空間位置。為方便混凝土振搗,梁內(nèi)主筋豎向應(yīng)保證與斜圓柱角度一致。
5)梁柱主筋接頭采用直螺紋連接,均為一級(jí)接頭。
現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件重達(dá)400 kg,且在塔吊的覆蓋范圍之外,吊車也無(wú)法靠近。針對(duì)這種情況,采取了以下措施:
1)在圓柱上部搭設(shè)鋼管支架,安裝固定手拉葫蘆,利用手拉葫蘆進(jìn)行鋼埋件的初步吊裝工作。
2)鋼埋件吊裝到相應(yīng)位置后,根據(jù)施工圖紙,對(duì)鋼埋件的位置進(jìn)行調(diào)整,保證埋件中心位置偏差≤5 mm,以便后期鋼梁的安裝工作順利進(jìn)行。
3)將手拉葫蘆鏈條一側(cè)固定于鋼埋件上,另一側(cè)固定于中間架體平臺(tái)上,利用鏈條斜拉著鋼埋件,減小鋼埋件對(duì)柱子的傾覆作用(圖2)。
圖1 節(jié)點(diǎn)位置鋼筋排布
圖2 鋼埋件固定
3.4.1 模板的選擇與配置
1)該工程柱子截面為圓形,直徑為1 000 mm,給模板的制作、加工、安裝帶來(lái)了困難,而采用傳統(tǒng)的自制木模、小鋼模,會(huì)造成梁柱節(jié)點(diǎn)拼縫不嚴(yán)及梁柱節(jié)點(diǎn)處拼縫漏漿等問(wèn)題。為此,根據(jù)柱高、角度及截面尺寸等參數(shù),定制圓弧木模板,木模板由專業(yè)廠家生產(chǎn),質(zhì)量可靠。
2)通過(guò)安裝水平約束箍@200 mm對(duì)模板進(jìn)行固定,同時(shí)在模板傾斜側(cè)及其左右兩側(cè)加設(shè)木方,并用鋼管支撐固定木方,保證模板架體的穩(wěn)定性(圖3)。
圖3 斜柱模板加固完成
3.4.2 架體搭設(shè)
1)本位置的模板支設(shè)屬于高支模,架體搭設(shè)分2次進(jìn)行,搭設(shè)的難點(diǎn)在于:架體底標(biāo)高不同,分別從-2.1 m的地下室底板及-5.4 m的淺基坑基礎(chǔ)頂面上開(kāi)始搭設(shè);斜圓柱中間為鋼結(jié)構(gòu),在混凝土澆筑期間為中空,必須充分考慮架體的穩(wěn)定性;必須充分考慮斜圓柱的側(cè)向傾覆。
2)架體搭設(shè)參數(shù):環(huán)形梁底立桿縱向間距600 mm,梁兩側(cè)立桿橫距為梁寬+600 mm,為增加架體整體穩(wěn)定性,斜圓柱兩側(cè)搭設(shè)雙排架兼作操作架,立桿縱距同梁底,橫距1 000 mm,同時(shí)為抵抗斜圓柱的傾斜力矩,每個(gè)斜圓柱位置搭設(shè)鋸齒狀架體[3-4]。
3.5.1 澆筑順序
斜圓柱混凝土分層澆筑,第1次澆筑范圍為標(biāo)高-2.1~4.4 m的斜柱及框架梁,第2次混凝土范圍為標(biāo)高4.4 m以上的斜柱及框架梁。
3.5.2 澆筑方式
鑒于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,在圓心位置搭設(shè)布料機(jī)操作平臺(tái),將布料機(jī)架設(shè)于中央平臺(tái)上,進(jìn)行混凝土澆筑。
布料機(jī)操作平臺(tái)分2次搭設(shè),第1次從-5.4 m(局部-2.1 m)搭設(shè)至4.0 m高度,操作平臺(tái)搭設(shè)尺寸為8 000 mm×8 000 mm,立桿頂部采用雙扣件連接。立桿橫向間距0.6 m,縱距0.6 m,步距1.5 m,平臺(tái)底面鋼管間距0.2 m;四周外圍連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐。轉(zhuǎn)料平臺(tái)面板采用木腳手板。同時(shí)在布料機(jī)四角用纜風(fēng)繩與地錨進(jìn)行拉結(jié)。
第2次搭設(shè)高度為15.2 m,操作平臺(tái)搭設(shè)尺寸為10 000 mm×10 000 mm,其他參數(shù)和要求與第1次一致。
3.5.3 澆筑注意事項(xiàng)
混凝土澆筑是斜圓柱施工的重中之重,由于斜柱的特殊造型,造成混凝土施工有以下幾個(gè)難點(diǎn):
1)斜柱鋼筋較密,在斜柱底面呈一斜面,混凝土在向下輸送過(guò)程中,拌和物中的砂漿易被箍筋掛住,造成斜柱底部混凝土缺少砂漿。
2)振搗棒很難輸送至斜柱底部,在提升過(guò)程中,振搗棒容易被箍筋卡住。
3)在斜柱振搗過(guò)程中,混凝土中產(chǎn)生的氣泡不易被排出,會(huì)積聚在頂面模板下,造成頂面混凝土蜂窩、麻面,影響混凝土觀感。
針對(duì)以上難點(diǎn),采取以下措施:
1)選用作用半徑較大的φ70 mm振搗棒,澆筑混凝土前先在柱根澆一層厚50 mm同柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿,然后將振搗棒和膠管先插入斜柱中,隨澆筑混凝土隨提升振搗棒和膠管,每根斜柱振搗一次。
2)嚴(yán)格控制混凝土拌和物的坍落度和擴(kuò)展度為200~220 mm,否則不得使用。采用分層澆筑,嚴(yán)格控制每層高度不大于500 mm。
3)在斜柱頂面模板間隔2 000 mm開(kāi)通氣孔。在澆筑斜柱混凝土?xí)r,設(shè)專人在頂面模板用橡膠錘輕振模板,同時(shí)觀察通氣槽的氣泡,盡量使氣泡從通氣槽排出。
4)由于斜圓柱和梁的交界處鋼筋較密集,振搗棒難以將混凝土振動(dòng)密實(shí),故在綁扎該處鋼筋時(shí),留出空隙作為振搗棒插入的空間。另外,對(duì)這一部位,看模工人可用錘子敲擊模板,根據(jù)敲擊聲判斷混凝土的密實(shí)情況。
鄭州商都遺址博物院和鄭州市文物考古研究院建設(shè)項(xiàng)目斜圓柱施工可借鑒的施工資料及案例較少,項(xiàng)目通過(guò)施工方案的優(yōu)化以及施工工藝的創(chuàng)新,對(duì)斜圓柱模板的選擇與配置、鋼筋綁扎、斜圓柱定位及混凝土澆筑等方面進(jìn)行了細(xì)致研究,采用加設(shè)手拉葫蘆、搭設(shè)架體平臺(tái)、采用定制圓弧木模板等一系列措施,大大提高了施工效率,施工過(guò)程安全,達(dá)到了預(yù)期的質(zhì)量效果。