楊 培 青, 楊 衛(wèi) 兵

(中國(guó)水利水電第五局工程有限公司,四川 成都 610066)

1 概 述

民權(quán)縣高級(jí)中學(xué)新校區(qū)建設(shè)工程位于河南省商丘市民權(quán)縣,該項(xiàng)目占地面積約為278 404.32 m2,總投資10.3億元。工程主要包括教學(xué)用房、宿舍樓、體育館、食堂、圖書信息樓。該工程所有建筑屋面均采用了大角度雙重檐混凝土坡屋面結(jié)構(gòu)。闡述了針對(duì)大角度雙重檐混凝土坡屋面采用的施工技術(shù)。

2 大角度雙重檐混凝土坡屋面的理念及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 大角度雙重檐混凝土坡屋面理念

城市建筑從滿足最基本的居住條件到追求更高的品質(zhì)是其發(fā)展的必然結(jié)果。該工程設(shè)計(jì)方案初選時(shí),縣委縣政府對(duì)建筑外形提出了呈現(xiàn)中國(guó)傳統(tǒng)文化的要求,并通過(guò)了大角度雙重檐混凝土坡屋面設(shè)計(jì)方案。大角度雙重檐混凝土坡屋面能否順利實(shí)現(xiàn),重點(diǎn)是必須解決大角度雙重檐混凝土坡屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模板支撐體系設(shè)計(jì)、混凝土澆筑工藝、坡屋面掛瓦施工工藝。坡屋面施工質(zhì)量能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求,關(guān)系到整個(gè)建筑的外形效果。

該工程中的教學(xué)樓、食堂、宿舍樓、圖書信息樓屋面均采用大角度雙重檐混凝土坡屋面結(jié)構(gòu),坡屋面角度為40°～60°[1],施工完成后均存在混凝土外觀質(zhì)量成型差、質(zhì)量缺陷多的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)[2]。對(duì)此,技術(shù)人員針對(duì)大角度雙重檐混凝土坡屋面施工開展了施工工藝探討。

2.2 大角度雙重檐混凝土坡屋面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

大角度雙重檐混凝土坡屋面見圖1。其結(jié)構(gòu)件是由柱、橫梁、斜梁、斜板、上翻梯形梁、局部造型懸挑板組成。斜梁、斜板的傾斜角度為40°～60°,梁寬250 mm,梁高400 mm,板厚150 mm;上翻梯形梁梁寬300 mm,梁高730～940 mm。

圖1 大角度雙重檐混凝土坡屋面示意圖

如何有效解決大角度斜梁、斜板、上翻梯形梁混凝土的密實(shí)度、外觀成型質(zhì)量是該工程能否成敗的關(guān)鍵。重點(diǎn)闡述了研究后應(yīng)用的施工工藝流程及操作要點(diǎn)。

3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 模板設(shè)計(jì)深化

針對(duì)斜梁、上翻梯形梁模板進(jìn)行的設(shè)計(jì)深化:采用了類似“封閉六面體”的模板設(shè)計(jì),梁底、梁側(cè)、梁頂部模板采用15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板,小梁及背楞采用35 mm×85 mm木方,梁側(cè)模采用對(duì)拉螺栓加固,對(duì)拉螺栓水平間距為600 mm,支撐架采用扣件式腳手架。梁頂部模板每隔1.5～2 m設(shè)置梁寬×300 mm的混凝土灌注口,該灌注口底標(biāo)高同設(shè)計(jì)梁頂標(biāo)高,且其頂標(biāo)高高于梁頂標(biāo)高200 mm。斜梁、上翻梯形梁模板設(shè)計(jì)情況見圖2。

圖2 斜梁、上翻梯形梁模板設(shè)計(jì)圖

針對(duì)斜面板模板進(jìn)行的設(shè)計(jì)深化:采用類似于“剪力墻”的現(xiàn)澆坡屋面雙層模板結(jié)構(gòu)施工做法[3],板底、板頂模板均采用15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板。板底、板頂模板采用三段式止水定位對(duì)拉螺桿,其橫縱間距為600 mm,以確保面板厚度達(dá)到150 mm;板頂模板縱向每隔1.5～2 m間距設(shè)置300 mm寬橫向的混凝土灌注口,該灌注口底標(biāo)高同設(shè)計(jì)板面標(biāo)高,頂標(biāo)高高于板面標(biāo)高200 mm。板底小梁采用35 mm×85 mm木方,支撐架采用扣件式腳手架。斜面板模板設(shè)計(jì)情況見圖3。

圖3 斜面板模板設(shè)計(jì)圖

3.2 施工工藝流程

采用大角度雙重檐混凝土坡屋面施工工法,重點(diǎn)解決了傾角為40°～60°斜梁、斜面板及上翻梯形梁施工的難點(diǎn),確保了構(gòu)件成型尺寸及混凝土密實(shí)度。該工藝原理為:斜梁、上翻梯形梁采用類似“封閉六面體”的模板設(shè)計(jì),模板頂部沿梁縱向方向每隔1.5～2 m設(shè)置混凝土灌注口(兼作振搗棒入口)。

斜面板采用類似于“剪力墻”的現(xiàn)澆坡屋面雙層模板結(jié)構(gòu)施工方法[4],斜面板的兩側(cè)模板均采用三段式止水定位對(duì)拉螺桿以確保面板厚度;面層模板縱向每隔1.5～2 m設(shè)置橫向混凝土灌注口(兼作振搗棒入口);混凝土采用自下而上分層分段澆筑的方式。灌注口混凝土澆筑完成面的標(biāo)高應(yīng)高于板面標(biāo)高5～10 cm,振搗棒隨混凝土澆筑振搗密實(shí),待混凝土初凝后,拆除灌注口模板,剔除高于設(shè)計(jì)標(biāo)高的混凝土,采用高一標(biāo)號(hào)強(qiáng)度的水泥砂漿修面,以確保灌注口混凝土的觀感質(zhì)量。大角度雙重檐混凝土坡屋面施工工法流程見圖4。

圖4 大角度雙重檐混凝土坡屋面施工工法流程圖

3.3 關(guān)鍵施工技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 模板安裝前的準(zhǔn)備工作

梁板模板安裝前應(yīng)完成模板安裝方案的深化工作,并按照審批完成的模板設(shè)計(jì)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)交底,做好梁、板、柱測(cè)量定位放線,現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好標(biāo)準(zhǔn)膠合板、木方、鋼管、扣件、對(duì)拉螺桿等材料。

3.3.2 模板支架的搭設(shè)

腳手架搭設(shè)前,先在CAD圖紙上將梁板圖紙與平面圖套合并繪制立桿平面布置圖,然后在支撐樓板上預(yù)先放出屋脊、屋檐及各斜梁投影線,再根據(jù)立桿平面布置圖對(duì)照各投影線進(jìn)行搭設(shè)。

模板支架采用扣件式滿堂鋼管腳手架支撐體系(梁板共用)。斜梁支撐體系:平行于梁截面方向的立桿間距應(yīng)≤0.9 m(根據(jù)梁截面尺寸確定梁底增設(shè)的立桿個(gè)數(shù)),梁縱向方向的立桿間距應(yīng)≤0.9 m。斜面板支撐體系立桿的橫縱間距應(yīng)≤0.9 m。水平桿橫縱交錯(cuò)布置,步距不大于1.5 m;掃地桿距地200 mm。由于坡屋面會(huì)傳遞模板、混凝土自重及施工等荷載,對(duì)支撐系統(tǒng)將產(chǎn)生水平推力作用,為保證滿堂支架體系穩(wěn)定,設(shè)置了水平及豎向剪刀撐,在架體頂部、底部以及豎向每隔3.6 m均設(shè)置了連續(xù)水平剪刀撐。立桿頂端必須設(shè)置縱橫雙向水平桿。對(duì)梁底小橫桿和立桿交接處加設(shè)保險(xiǎn)扣,將斜梁模板支架與斜面板模板支架相互連接、形成整體。

3.3.3 斜梁模板、鋼筋的安裝工藝

(1)梁底模板的安裝:先進(jìn)行小梁安裝,小梁采用3根35 mm×85 mm木方,間距75 mm;小梁上鋪15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板作為梁底模板,模板與小梁采用釘子固定。

(2)梁鋼筋的綁扎:按照施工圖設(shè)計(jì)文件進(jìn)行鋼筋的制作與安裝。鋼筋安裝完成后并經(jīng)施工、監(jiān)理驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行梁頂模板的安裝。

(3)梁側(cè)、梁頂模板的安裝:梁頂、梁側(cè)模板采用15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板封閉,用釘子固定。沿梁縱向方向、距下部梁端1.5 m處設(shè)置梁寬×300 mm的混凝土灌注口,以上每隔1.5～2 m間距設(shè)置混凝土灌注口。梁頂模板安裝完成后進(jìn)行灌注口模板的安裝。

(4)梁模板的加固:對(duì)于梁兩側(cè)模板中部,采用一道“對(duì)拉螺栓+木方”加固,對(duì)拉螺栓的水平間距為600 mm。

3.3.4 上翻梯形梁模板與鋼筋的安裝工藝

(1)梁底基層清理:先進(jìn)行上翻梯形梁底部混凝土鑿毛,清理基層,對(duì)預(yù)留預(yù)埋的鋼筋進(jìn)行調(diào)整,準(zhǔn)備進(jìn)行梁鋼筋的綁扎。

(2)梁鋼筋的綁扎:按照施工圖設(shè)計(jì)文件進(jìn)行鋼筋的制作與安裝,待隱蔽工程驗(yàn)收合格后進(jìn)行模板封閉。

(3)梁側(cè)、梁頂模板的安裝:梁側(cè)、梁頂模板采用15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板封閉,用釘子固定。沿梁縱向方向每隔1.5～2 m間距設(shè)置混凝土灌注口。梁頂模板安裝完成后進(jìn)行灌注口模板的安裝。

(4)梁模板的加固:對(duì)于梁兩側(cè)模板采用兩道“對(duì)拉螺栓+木方”加固,第一道距梁底的間距為250 mm,第二道距梁底的間距為600 mm,沿梁縱向方向的水平間距為600 mm。

3.3.5 斜面板模板與鋼筋的安裝工藝

(1)板底模板的安裝:先進(jìn)行小梁安裝,小梁采用35 mm×85 mm木方,間距200 mm,與主梁鋼管加固牢靠;小梁上鋪15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板作為板底模板,模板與小梁用釘子加固。

(2)板鋼筋的綁扎:按照施工圖設(shè)計(jì)文件進(jìn)行鋼筋的制作與安裝,經(jīng)隱蔽工程驗(yàn)收合格后進(jìn)行模板的封閉。

(3)板頂模板的安裝:安裝三段式止水定位對(duì)拉螺桿,其橫縱間距為600 mm以確保板厚。板頂采用15 mm厚標(biāo)準(zhǔn)膠合板封閉。斜面板利用木方、三段式止水定位對(duì)拉螺桿橫向加固。沿縱向方向在距下部板端1.5 m設(shè)置300 mm寬橫向混凝土灌注口,以上每隔1.5～2 m間距設(shè)置混凝土灌注口。板頂模板安裝完成后進(jìn)行灌注口模板的安裝。

(4)底模與支撐架體的連接加固措施:坡屋面混凝土澆筑時(shí)受重力作用影響立桿及模板支撐點(diǎn)受到的側(cè)向壓力較大。為防止模板下滑,將底模下部的小梁與鋼管主梁采用U型卡箍鐵片(304騎馬卡)加固,U型卡箍鐵片環(huán)抱鋼管主梁并通過(guò)釘子固定在小梁上,U型卡箍鐵片加固的間距同支撐腳手架立桿間距。鋼管主梁通過(guò)U型可調(diào)頂托與支撐體系連接牢固?？梢酝ㄟ^(guò)相鄰鋼管主梁標(biāo)高差控制小梁及梁板模板的坡度,確保其滿足坡屋面角度的設(shè)計(jì)要求。

3.3.6 混凝土澆筑

對(duì)于鋼筋、模板工程,應(yīng)待隱蔽工程驗(yàn)收合格后進(jìn)行混凝土澆筑。 混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,如必須間歇,其時(shí)間一定要盡量短。結(jié)合鋼筋分布情況,將混凝土振搗密實(shí);鋼筋太密時(shí),必須采取措施避免出現(xiàn)空洞?；炷琳駬v采用插入式高頻振動(dòng)棒,振動(dòng)棒的插點(diǎn)要均勻、采用交錯(cuò)式的次序,其移動(dòng)距離不得超過(guò)作用半徑的1.5倍;振動(dòng)棒要快插慢拔,將振動(dòng)時(shí)間控制在20～30 s。混凝土澆筑順序見圖5。具體的混凝土澆筑順序?yàn)?上翻梯形梁→柱→斜梁→斜面板。

圖5 混凝土澆筑順序圖

上翻梯形梁混凝土澆筑:先在梁底部鋪設(shè)厚度為2～3 cm、與混凝土同等強(qiáng)度的水泥砂漿,然后采用“趕漿法”由一端向另一端推進(jìn)。梁分層澆筑,第一層澆筑至梯形斜面位置(700 mm高度位置),第二層澆筑至灌注口頂標(biāo)高或高于梁頂標(biāo)高5～10 cm處。

斜梁混凝土澆筑:混凝土柱澆筑完成后進(jìn)行斜梁混凝土澆筑。斜梁混凝土根據(jù)梁長(zhǎng)度一次性澆筑或分段澆筑。斜梁混凝土澆筑從低的一端向高的一端采用“趕漿法”推進(jìn)。對(duì)于斜梁部位設(shè)置有斜面板時(shí),應(yīng)先將混凝土澆筑至板底標(biāo)高,然后將梁板混凝土一起澆筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

斜面板混凝土澆筑:斜梁混凝土澆筑完成后進(jìn)行斜面板混凝土澆筑。斜面板混凝土根據(jù)板的縱向長(zhǎng)度一次性澆筑或分段澆筑。斜面板混凝土澆筑從低的一端向高的一端采用“趕漿法”推進(jìn)。

斜梁、斜面板混凝土的澆筑分段同灌注口分段,將澆筑分段控制在1.5～2 m。灌注口位置的混凝土澆筑至灌注口頂部或高于梁、板頂標(biāo)高5～10 cm?；炷翍?yīng)充分振搗以確保斜梁、斜面板、上翻梯形梁頂部混凝土充盈[5]。

為避免混凝土表面出現(xiàn)氣孔等缺陷,分別在上翻梯形梁側(cè)模、斜梁及斜面板底模設(shè)置了排氣孔,排氣孔的設(shè)置分段隨斜面板混凝土澆筑分段。

3.3.7 灌注口模板的拆除及混凝土處理

待混凝土初凝后,拆除灌注口模板,剔除高于梁、板設(shè)計(jì)頂標(biāo)高的混凝土并使用比原混凝土高一標(biāo)號(hào)的水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。

3.3.8 混凝土養(yǎng)護(hù)及模板拆除

混凝土澆筑完畢,常溫下12 h之內(nèi)對(duì)其進(jìn)行覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)。高溫下6 h之內(nèi)需澆水養(yǎng)護(hù)。對(duì)于梁板等水平構(gòu)件應(yīng)不間斷澆水,以保證這些關(guān)鍵構(gòu)件始終處于濕潤(rùn)狀態(tài),養(yǎng)護(hù)時(shí)間為澆筑后不少于7 d。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后進(jìn)行模板及支架的拆除。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)采用該工法施工前,必須嚴(yán)格控制好模板的穩(wěn)定性和剛度。按照設(shè)計(jì)要求控制好斜梁、斜面板、梯形梁斜面的坡度。

(2)上翻梯形梁施工前,必須對(duì)新舊混凝土結(jié)合面進(jìn)行鑿毛并用高壓水槍沖洗干凈,鋪筑2～3 cm厚度的同標(biāo)號(hào)水泥砂漿,避免出現(xiàn)爛根等質(zhì)量通病。

(3)梁板混凝土應(yīng)分層分段澆筑?；炷敛捎谩摆s漿法”從標(biāo)高較低的一端向標(biāo)高較高的一端推進(jìn)。上層混凝土澆筑必須澆筑至灌注口頂標(biāo)高或高于設(shè)計(jì)標(biāo)高5～10 cm。鑒于灌注口兼作振搗口,因此,需要將澆筑分段控制在1.5～2 m范圍內(nèi)?；炷翍?yīng)充分振搗,以確保梁板頂部混凝土充盈。

(4)嚴(yán)格控制混凝土塌落度[6],避免其過(guò)大。上層混凝土澆筑時(shí),應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注下層灌注口情況,避免發(fā)生混凝土露漿的情況。

(5)待混凝土初凝后或混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%時(shí),應(yīng)及時(shí)安排混凝土工剔除高于設(shè)計(jì)標(biāo)高的混凝土,并使用高一標(biāo)號(hào)的水泥砂漿進(jìn)行修補(bǔ),以確保灌注口混凝土的成型質(zhì)量。

(6)梁板模板的拆除必須待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)與規(guī)范要求的脫模強(qiáng)度。板與梁底模板應(yīng)在梁板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%并應(yīng)具有同條件養(yǎng)護(hù)試件拆模試壓報(bào)告、經(jīng)監(jiān)理工程師審批簽發(fā)拆模通知書后方可拆除。

(7)質(zhì)量檢測(cè)。主要檢測(cè)項(xiàng)目包括混凝土配合比、混凝土坍落度、模板坡度、支架穩(wěn)定性、梁板設(shè)計(jì)高程及坡度等。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)采取施工設(shè)計(jì)方案深化等有效措施,圓滿地完成了該工程施工。在主體工程驗(yàn)收過(guò)程中,大角度雙重檐混凝土坡屋面構(gòu)件尺寸偏差均滿足相關(guān)規(guī)范允許偏差的要求,混凝土外觀成型質(zhì)量好;梁頂、斜面板頂部混凝土面未見氣孔缺陷;灌注口混凝土色差較小;上翻梯形梁頂部斜面坡度、斜梁、斜面板坡度均滿足設(shè)計(jì)坡度要求;五方責(zé)任主體、質(zhì)監(jiān)站對(duì)混凝土外觀成型質(zhì)量給予了高度評(píng)價(jià),該工程順利通過(guò)了主體工程驗(yàn)收,并經(jīng)質(zhì)監(jiān)站推薦榮獲“市優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)工程”獎(jiǎng)。