張柏祥

1. 上海建工二建集團(tuán)有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

清水混凝土異形柱結(jié)構(gòu)是最近十多年在全國(guó)各地得到蓬勃發(fā)展的一種經(jīng)濟(jì)型結(jié)構(gòu)體系。清水混凝土以其建筑外觀多樣化、施工截面精準(zhǔn)、表面平整光滑、免除抹灰飾面工序等優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是對(duì)于異形結(jié)構(gòu)混凝土柱使用清水混凝土技術(shù)施工還是存在較大的施工難度。

本文以上海市第一人民醫(yī)院改擴(kuò)建工程為例，針對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜、截面變化大等特點(diǎn)，著重介紹國(guó)際醫(yī)療保健中心門廳位置2根V字形變截面清水混凝土斜柱從鋼筋綁扎、模板設(shè)計(jì)、支撐體系選擇、混凝土原材料使用到混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)的全過(guò)程中，如何最大限度地避免施工質(zhì)量通病，保證變截面異形柱的施工質(zhì)量[1-2]。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

上海市第一人民醫(yī)院改擴(kuò)建工程，項(xiàng)目占地面積8 320 m2，總建筑面積48 852 m2，新建主樓（A樓）15層，建筑高度61.6 m。

1.2 V字形斜柱概況

V字形斜柱位于上海市第一人民醫(yī)院國(guó)際醫(yī)療保健中心門廳位置，其內(nèi)部采用外徑800 mm、壁厚50 mm的圓管柱填芯C80混凝土，外包C60鋼筋混凝土。V字形斜柱為變截面圓柱，下端圓柱截面直徑1 358 mm，上端圓柱截面直徑1 025 mm，V字撐標(biāo)高為0～8.15 m，其成型后直接為清水混凝土（圖1）。

圖1 V字形斜柱效果圖

2 施工技術(shù)難點(diǎn)

2.1 V字形變截面斜柱外形的質(zhì)量控制

異形柱特殊的截面形狀和受力性狀，使得施工質(zhì)量控制成為柱體質(zhì)量的決定性因素。在柱體最終成型效果上，要綜合模板的制作、混凝土的澆搗及后期處理達(dá)到預(yù)期的效果。

2.2 高大柱體模板支撐體系的選擇

本工程柱體采用的勁性柱為變截面，柱底直徑約1.3 m，柱頂端直徑約1.0 m，而且2個(gè)斜柱呈相切狀，高度達(dá)到8 m，如若采用普通的木模板，在后期的結(jié)構(gòu)澆搗成型中會(huì)存在重大隱患。因此，綜合考慮定型化鋼模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木模施工，以在成型外觀及安全上得到有效保障。

2.3 異形柱清水混凝土施工質(zhì)量的控制

一般認(rèn)為清水混凝土除不允許出現(xiàn)普通混凝土常有的質(zhì)量通?。ǚ涓C、麻面、砂帶等）外，其具體的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還應(yīng)包括：表面平整光滑，線條規(guī)則分明，外觀色澤一致；軸線體型尺寸準(zhǔn)確；大截面、變截面結(jié)構(gòu)、線條規(guī)則，棱角分明；接頭通順，無(wú)明顯槎痕；混凝土內(nèi)實(shí)外光，無(wú)蜂窩麻面及氣泡；對(duì)拉螺栓位置排列整齊，模板拼縫有規(guī)律；混凝土表面不得出現(xiàn)外傷致?lián)p和污染現(xiàn)象。從而使混凝土主體結(jié)構(gòu)形成自然的秀美外觀。

3 V字形斜柱模板體系及混凝土使用選擇

3.1 V字形斜柱模板體系選擇

3.1.1 木模板的特點(diǎn)

1）優(yōu)點(diǎn)：施工方便，易釘、易鋸；質(zhì)量輕、使用靈活方便；幅面寬大，拼縫數(shù)量少；價(jià)格便宜，周轉(zhuǎn)使用次數(shù)多。

2）缺點(diǎn)：自身強(qiáng)度低，易變形；對(duì)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)形狀加固困難；結(jié)構(gòu)成型后拼縫明顯。

3.1.2 定型化鋼模板的特點(diǎn)

1）優(yōu)點(diǎn)：部件強(qiáng)度高，組合剛度大；板塊制作精度高，拼縫嚴(yán)密，不易變形；混凝土結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確，密實(shí)光潔。

2）缺點(diǎn)：質(zhì)量大；造價(jià)高；安裝難度大[3-4]。

3.1.3 模板體系比選結(jié)論

基于以上對(duì)木模板及鋼模板的比較以及對(duì)建筑物實(shí)際質(zhì)量要求等方面的考慮，本著保質(zhì)保量的原則，本工程V字形斜柱模板采用定型化鋼模板施工。

3.2 V字形斜柱混凝土選擇

本工程柱體要求為清水混凝土，施工質(zhì)量要求高，在混凝土澆搗時(shí)可選擇普通混凝土及自密實(shí)混凝土。

1）普通混凝土的特點(diǎn)：使用廣泛，價(jià)格便宜但需要充分振搗后才能達(dá)到預(yù)計(jì)效果。

2）自密實(shí)混凝土（SCC）的特點(diǎn)：能良好地密實(shí)，改善混凝土的表面質(zhì)量，增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度。即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時(shí)獲得很好的均質(zhì)性，并且不需要附加振動(dòng)。但是自密實(shí)混凝土也存在一些缺點(diǎn)，其硬化后的耐久性非常有限，尤其是在寒冷氣候條件下；同時(shí)，自密實(shí)混凝土中還有不穩(wěn)定的氣泡。高流動(dòng)自密實(shí)性混凝土與普通混凝相比，干燥收縮略大。

基于以上對(duì)普通混凝土及自密實(shí)混凝土的比較以及對(duì)建筑物實(shí)際外觀質(zhì)量等方面的考慮，本工程V形斜柱采用自密實(shí)混凝土施工[5-6]。

4 施工技術(shù)措施

4.1 模板支撐的施工處理措施

V形斜柱模板施工時(shí)，存在場(chǎng)地狹小、模板質(zhì)量大、柱體形狀不規(guī)則等問題。如采用傳統(tǒng)鋼管作模板的支撐緊固系統(tǒng)，一方面施工難度大，另一方面連接加固后不能保證其穩(wěn)定性及成型后的外觀質(zhì)量，在吊裝完成后的澆筑振搗中，易引起安全質(zhì)量事故。

為達(dá)到柱體的成型后的外觀質(zhì)量，特采取以下措施：

1）V形斜柱模板全部采用鋼構(gòu)件廠制造的定型鋼模，面板采用厚6 mm鋼板，邊框?yàn)?00 mm×14 mm的鋼板，筋板采用200 mm×12 mm鋼板。從而達(dá)到模板整體的穩(wěn)定性，確保結(jié)構(gòu)成型后的外觀形狀美觀。

2）模板拼縫之間采用φ22 mm高強(qiáng)螺栓連接，用φ20 mm定位銷控制模板拼縫位置。從而達(dá)到模板安裝時(shí)每一塊部件位置準(zhǔn)確，拼縫嚴(yán)密的要求。

3）V形斜柱支撐采用雙拼20a#槽鋼，V形斜柱分叉位置采用2道20a#槽鋼，兩端焊接拉設(shè)，防止定型鋼模板移位。

4.2 混凝土澆搗的措施

1）采用自密實(shí)混凝土，即使在配筋密集的條件下僅靠混凝土自重作用而無(wú)需振搗便能均勻密實(shí)成形。與普通混凝土相比，其工作性具有以下3方面優(yōu)勢(shì)：高流動(dòng)自填充性、抗離析性、高間隙通過(guò)性。

2）自制振搗鋼圈（圖2）內(nèi)置在異形柱內(nèi)，輔助振搗。

5 實(shí)施過(guò)程

5.1 施工流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→支架搭設(shè)→鋼筋安裝→模板安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)

5.2 測(cè)量放線

測(cè)量工程師根據(jù)監(jiān)理工程師確認(rèn)的導(dǎo)線點(diǎn)和水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行放樣，用全站儀放出V形斜柱的坐標(biāo)點(diǎn)和中心，并用墨斗線彈出邊框線，同時(shí)根據(jù)V形斜柱的情況引出測(cè)量控制點(diǎn)，以便校核V形斜柱位置。放樣完成后測(cè)量點(diǎn)經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)核無(wú)誤后方可施工[7-8]。

5.3 支架搭設(shè)

為了防止定型鋼模在混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)移位等現(xiàn)象，V字形圓柱采用雙拼20a#槽鋼，在斜柱重心位置及上端1/3位置進(jìn)行支撐，雙拼槽鋼下端采用化學(xué)螺栓焊接鋼板的形式進(jìn)行連接，上端位置與定型鋼模板進(jìn)行焊接連接，V形斜柱分叉位置采用2道20a#槽鋼，兩端焊接拉設(shè)，防止定型鋼模板移位（圖3）。

圖2 輔助振搗鋼圈

圖3 支撐模型示意

5.4 鋼筋加工安裝

現(xiàn)場(chǎng)鋼筋隨進(jìn)隨用，避免因在現(xiàn)場(chǎng)放置時(shí)間長(zhǎng)產(chǎn)生浮銹，污染模板而影響清水混凝土飾面效果。

鋼筋的安裝根據(jù)V形斜柱中心點(diǎn)和四角坐標(biāo)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，鋼筋加強(qiáng)箍焊接前，必須都要用線錘吊線，使鋼筋籠中心與V形斜柱中心重合，確保保護(hù)層合格率達(dá)到95%。

保護(hù)層厚度：宜采用混凝土或塑料墊塊，顏色應(yīng)與清水混凝土的顏色接近，同時(shí)要保證4個(gè)/m2，上下交錯(cuò)布置；綁扎鋼絲宜選用20#～22#且無(wú)銹的鋼絲；扎絲綁完后要將扎絲尾向里，以防外露導(dǎo)致混凝土表面出現(xiàn)銹斑。

5.5 模板處理、安裝

V形斜柱模板全部采用鋼構(gòu)件廠制造的定型鋼模，為保證模板能相互套用，同一種模板上下都能相互連接，模板間錯(cuò)位控制在不大于1 mm。模板分段制作高度根據(jù)圓柱的高度確定。

模板在出廠前進(jìn)行試拼裝，經(jīng)檢查幾何尺寸、拼裝后相鄰板高差符合設(shè)計(jì)要求，模板進(jìn)入工地后派專人進(jìn)行多次打磨，確保無(wú)銹跡，安裝涂刷輕機(jī)油作為脫模劑，用75 t汽車吊拼裝成整體。

為防止失水漏漿，模板在平面、垂直面連接模板接縫處粘貼優(yōu)質(zhì)塑狀海綿封條，保證在振搗過(guò)程中，板縫無(wú)滲漏。模板拼裝完成后，底部?jī)?nèi)外固定后，應(yīng)對(duì)其內(nèi)模拼縫、平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點(diǎn)聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。

5.6 混凝土澆筑與振搗

本工程V形斜柱填芯采用C80混凝土，外包采用C60混凝土，坍落度要求（160±20） mm，根據(jù)前面的鋼筋安裝順序決定混凝土的澆搗次序。

混凝土澆筑前先清除模內(nèi)雜物，接地部分先用砂漿鋪底，以防漏漿。澆筑之前應(yīng)先對(duì)V形斜柱與下部的接觸面灑水濕潤(rùn)，然后再澆筑混凝土?；炷翝仓捎媒娱L(zhǎng)泵車軟管直接將混凝土泵送至底部，混凝土自由落差不超過(guò)2 m，澆筑時(shí)水平分層澆筑，每層澆筑厚度不大于30 cm。同時(shí)在下層混凝土初凝前澆筑完上一層混凝土。澆筑連續(xù)不間斷進(jìn)行，如因故間斷，其間斷時(shí)間應(yīng)小于已澆混凝土初凝時(shí)間。

由于柱體呈傾斜狀并且柱體內(nèi)鋼筋密集，為確保混凝土振搗質(zhì)量，在模板內(nèi)置了2個(gè)輔助振搗鋼圈，用于確保振搗過(guò)程中能夠有序振搗，振搗時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求操作，并注意不得少振、漏振?；炷琳駬v時(shí)，其移動(dòng)間距不應(yīng)超過(guò)振動(dòng)器作用半徑的1.5倍，每一部位混凝土須振動(dòng)到密實(shí)為止。

振搗棒的使用要“快插慢拔”，每個(gè)插點(diǎn)振搗時(shí)間以20～30 s為宜，振搗上一層時(shí)要插入下一層5 cm，且在下層初凝前，消除施工縫。待混凝土面至連系梁底振搗人員上來(lái)，焊接系梁面鋼筋、安裝鋼筋網(wǎng)片，然后繼續(xù)混凝土澆筑。

5.7 模板的拆除及養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成，表面收漿干燥時(shí)應(yīng)立即用薄膜覆蓋灑水養(yǎng)生，強(qiáng)度達(dá)到70%以上方可進(jìn)行模板的拆除。模板拆除時(shí)從上到下分塊拆除，保證吊車人工配合進(jìn)行，松開螺栓后，吊車吊住模板，人工用鋼纖小心松動(dòng)模板接口。待整個(gè)模板接口全部松動(dòng)后，吊車向上向外試著拖動(dòng)模板，模板脫離V形斜柱后應(yīng)人工扶住模板，防止晃動(dòng)碰到混凝土，損傷混凝土面層，模板拆除后需將V形斜柱用塑料薄膜包裹進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[9-10]。

6 結(jié)語(yǔ)

1）本工程V字形變截面清水混凝土斜柱，在上部結(jié)構(gòu)體系中尤為重要，其結(jié)構(gòu)安全性也是重要一環(huán)，在對(duì)本工程的整體外觀上起到標(biāo)志性意義。

2）本工程V字形變截面清水混凝土斜柱表觀輪廓清晰、線條順直、光亮平整，成為本工程特色之一。把難點(diǎn)做成了亮點(diǎn)，確保了清水混凝土的觀感效果，得到了業(yè)主和社會(huì)上的好評(píng)。

3）變截面清水混凝土柱施工質(zhì)量控制難度大，但只要充分重視，嚴(yán)格要求，通過(guò)精細(xì)管理及工藝創(chuàng)新，采取合理的施工技術(shù)，一定能有效保證清水混凝土斜柱的施工質(zhì)量。