徐文龍,蘇 川,賀 飛,趙云鵬,張 燕

(中建三局集團(tuán)有限公司,重慶 400024)

1 工程概況

重慶市城建檔案館新館庫建設(shè)項(xiàng)目位于渝北區(qū)空港新城同茂大道與東三路相交處,總建筑面積約11.22萬m2,由9棟塔樓、2層裙房和8個(gè)鋼連廊組成,地上8層、裙房2層,裝配率65.96%,如圖1所示。塔樓結(jié)構(gòu)采用獨(dú)特的上部鋼框架結(jié)構(gòu)+中部鋼桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)+下部飾面清水混凝土型鋼筒柱結(jié)構(gòu),單棟塔樓為4個(gè)筒柱,高度約25m、截面尺寸為5m×9m、厚度600mm,筒柱內(nèi)型鋼柱、型鋼梁、多向轉(zhuǎn)換桁架型鋼交叉布置,如圖2所示。

圖1 項(xiàng)目效果Fig.1 Project effect

圖2 飾面清水混凝土型鋼筒柱Fig.2 Fair-faced concrete steel cylinder column

2 施工重難點(diǎn)

1)飾面清水混凝土要求對拉螺栓孔眼排列整齊、孔洞封堵密實(shí)、凹孔棱角清晰圓滑;明縫位置規(guī)律、整齊、深度一致、水平交圈;禪縫橫平豎直、水平交圈、豎向成線、顏色無明顯色差等;筒柱存在大量型鋼柱、型鋼梁,多向轉(zhuǎn)換桁架型鋼節(jié)點(diǎn)交錯(cuò)復(fù)雜,大面積厚壁型鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋密集;清水螺栓碰撞穿插、木模板禪縫排布,導(dǎo)致清水混凝土澆筑施工難度大。

2)清水飾面不得設(shè)置外露腳手架附墻和施工電梯附墻埋件,給腳手架和施工電梯附墻施工帶來較大難度。

3)采用清水木模板進(jìn)行施工,超高筒柱外側(cè)無模板擱置平臺,無法設(shè)置斜向支撐,僅靠內(nèi)外拉結(jié),清水模板加固成型質(zhì)量控制難度大。

4)大面積清水混凝土不同澆筑段、不同批次澆筑的混凝土表面色差穩(wěn)定性控制難度較大。

3 工藝特點(diǎn)

1)采用18mm厚清水模板,豎向方通次楞、橫向合筑模鋼雙梁體系主楞、五段式螺栓加固體系,通過定型化模臺進(jìn)行飾面清水混凝土一側(cè)大模板制作,清水筒柱外側(cè)整體拼裝+非清水筒柱內(nèi)側(cè)板散拼組合方式。

2)創(chuàng)建型鋼柱、型鋼梁、鋼筋、螺栓、模板的BIM模型并進(jìn)行排布,鋼筋避開螺栓和模板,在多向交叉節(jié)點(diǎn)合理分割,整體規(guī)劃施工明縫、模板禪縫與螺栓眼排列。

3)創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種高度可調(diào)的清水混凝土大模板底托裝置和一種飾面清水混凝土墻體外腳手架拉結(jié)裝置,解決上、下2段大模板安裝調(diào)節(jié)與加固問題、超高外腳手架與飾面清水混凝土的拉結(jié)問題。

4)通過采取老墻絲桿、雙面膠條與明縫條、塑料薄膜覆蓋、型鋼與木模板之間發(fā)泡封堵等技術(shù)措施,解決上、下2段漏漿污染清水飾面問題,大模板采用線形連接件與銷子進(jìn)行拼接、陰陽角拼接處采用L形連接件、陽角鉤子與鉤頭螺栓保證模板的加固質(zhì)量。

5)對清水混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),采用自密實(shí)、微膨脹混凝土澆筑,模板敲擊輔助振搗的方式,保證節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土的成型質(zhì)量。

4 關(guān)鍵施工技術(shù)

4.1 工藝流程

工藝流程:BIM深化設(shè)計(jì)→模板加工→大模板制作→型鋼柱安裝→腳手架施工→鋼筋綁扎→大模板拼裝→混凝土澆筑→成品保護(hù)→保護(hù)劑輥涂。

4.2 BIM深化設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)深化是預(yù)制構(gòu)件深化過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),包括構(gòu)件節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn),且需要精確配合,對深化要求很高[1]。

1)明縫設(shè)計(jì) 巨型筒柱共設(shè)5條水平明縫,分別在裙房首層標(biāo)高、裙房屋面層標(biāo)高、屋面筒柱中間標(biāo)高、轉(zhuǎn)換桁架下弦標(biāo)高、轉(zhuǎn)換桁架上弦標(biāo)高;筒柱每側(cè)均分設(shè)置2條豎向明縫。

2)禪縫與螺栓眼設(shè)計(jì) 螺栓眼設(shè)置如圖3所示。筒柱中間向兩側(cè)對稱排布、底部基礎(chǔ)絕對頂標(biāo)高向上排布,筒柱兩側(cè)、明縫位置、梁板或其他構(gòu)件位置形成非標(biāo)準(zhǔn)模板。

圖3 螺栓眼設(shè)置Fig.3 Screw hole setting

3)深化過程中,螺栓眼在樓層板、樓層梁、型鋼轉(zhuǎn)換桁架節(jié)點(diǎn)等部位產(chǎn)生沖突無法避開時(shí),設(shè)置“假眼”,采用常規(guī)螺栓對拉后進(jìn)行表面處理。

4)利用Revit軟件進(jìn)行參數(shù)化建模,在巨型筒柱模型外表面創(chuàng)建清水模板、螺栓眼模型,利用三維模型導(dǎo)出CAD圖(見圖4)。

圖4 BIM三維深化模型Fig.4 BIM 3D deepening model

4.3 模板加工

1)模板選擇

相較于不銹鋼模板、有機(jī)玻璃模板等,木模板成本低、裁剪切割便利、安裝使用輕便,且成型效果能較好達(dá)到項(xiàng)目要求,因此本工程飾面清水混凝土采用木模板。

2)模板加工

模板加工流程:面板選擇→根據(jù)模板分割圖進(jìn)行切割加工→模板孔眼開設(shè)→模板面板封邊處理→分規(guī)格堆碼。

根據(jù)深化圖紙確定模板分割配置,逐塊編號,按配模方案逐塊在加工場預(yù)制、編號、安裝[2]。采用丙烯酸漆或防水油漆對模板切割邊緣進(jìn)行封邊處理,在模板鉆孔處用同樣方法進(jìn)行封邊,減少模板側(cè)邊吸水變形。模板切割、開孔完成后,根據(jù)規(guī)格尺寸平碼堆放,模板間應(yīng)墊無紡布進(jìn)行隔離保護(hù)。

4.4 大模板安裝

大模板安裝流程:操作平臺搭設(shè)→背楞組裝→模板鋪裝→模板加固模板→吊裝與存放。

1)操作平臺采用[12焊接構(gòu)成,各構(gòu)件平行于同一水平面,對角線長度保持一致。平臺具有足夠的強(qiáng)度和剛度,能承受大模板自重、人員自重及活荷載,牢固、安全、平穩(wěn)。

2)模板鋪裝時(shí)清水面一側(cè)朝上,由2人協(xié)同進(jìn)行模板鋪裝,一人在上方固定面板、一人在下方穿螺栓,利用五段式螺栓的端頭螺栓和堵頭,使模板與背楞體系加固緊密。模板拼縫粘貼雙面海綿膠條封堵嚴(yán)密,螺釘從非清水接觸面一側(cè)釘入模板,釘尖應(yīng)離清水接觸面3～4mm。若在清水接觸面釘入螺釘,釘頭應(yīng)采用原子灰抹平。

3)模板加工完成后,采用清水、柔性抹布等對模板表面進(jìn)行清洗,清洗物質(zhì)不能為油性物質(zhì),不能與模板表面覆膜進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)[3]。

4)模板堆放采取豎向堆放方式,面板之間采用海綿或其他軟質(zhì)材料進(jìn)行分格、彩條布覆蓋。

4.5 型鋼柱安裝

1)進(jìn)場驗(yàn)收 對進(jìn)場構(gòu)件規(guī)格、尺寸、質(zhì)量等進(jìn)行驗(yàn)收,確保構(gòu)件與圖紙相匹配,驗(yàn)收合格率100%。

2)材料堆放 在搬運(yùn)過程中不要混淆各構(gòu)件的編號和規(guī)格,在地面堆放構(gòu)件時(shí),根據(jù)構(gòu)件外形尺寸、質(zhì)量大小采用不同方式進(jìn)行支墊(見圖5)。重型構(gòu)件單層鋪放在指定加固場地,合理設(shè)置鋼桁架平臺支撐。

圖5 材料堆放示意Fig.5 Steel stacking

3)吊裝前準(zhǔn)備 吊裝前對下節(jié)鋼柱進(jìn)行標(biāo)高復(fù)核。

4)吊裝 安裝鋼爬梯、防墜器、溜繩,連接夾板、螺栓進(jìn)行臨時(shí)固定(見圖6)。

圖6 鋼柱臨時(shí)連接Fig.6 The temporary connection of steel columns

5)校正 校正標(biāo)高、軸線、垂直度及焊縫間隙,用千斤頂校正,并用碼板進(jìn)行線位固定,打磨并清理焊縫氧化物、雜質(zhì)和油污等。

6)焊接 進(jìn)行全熔透對稱焊接,并采取防風(fēng)防雨措施。

7)打磨、探傷 外觀檢查合格后進(jìn)行磨平、磨光處理,對焊縫進(jìn)行超聲波探傷,焊縫不應(yīng)有裂紋、氣孔、夾雜、未焊合或未熔透等反射跡象。

4.6 腳手架施工

超高飾面清水混凝土筒柱拆模后,利用清水螺栓通過扣件與外腳手架連墻桿連接,二者中間布置1個(gè)木楔,木楔長邊與清水螺栓緊靠,短邊與飾面清水墻體平行。木楔緊靠山形卡,通過山形卡限制木楔移動(dòng)。該裝置可有效避免外腳手架連墻拉結(jié)時(shí)對飾面清水混凝土墻面產(chǎn)生破壞,同時(shí)保證外腳手架的連墻穩(wěn)定性[4]。

4.7 鋼筋綁扎

1)鋼筋綁扎前須除銹,清除表面黏附的油污、泥土及其他雜物。

2)利用Revit創(chuàng)建型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)鋼筋穿插模型,鋼筋避開螺栓眼排布,將螺栓焊接在型鋼上,如圖7所示。

圖7 型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)鋼筋穿插模型Fig.7 Reinforcement insertion model of steel reinforced concrete joints

3)清水混凝土側(cè)面采用梅花形混凝土墊塊,梅花形布置,間距不超過500mm;陰陽角、梁柱交接部位、模板拼縫均需設(shè)置墊塊,墊塊采用多根扎絲綁扎牢固。根據(jù)清水混凝土的顏色選擇鋼筋保護(hù)層墊塊,以保證清水混凝土的外觀效果[5]。

4)扎絲綁完后將扎絲尾向里按倒以防外露使混凝土表面出現(xiàn)銹斑,加密綁扎以防骨架變形[6]。

4.8 模板安裝

1)相鄰2塊大模板極易錯(cuò)臺,采用線形連接件將大模板鋼雙梁進(jìn)行連接加固,通過敲緊銷子進(jìn)行固定。采用L形連接件、陽角鉤子、鉤頭螺栓,將大模板陰陽角位置進(jìn)行加固,如圖8所示。

圖8 陰陽角加固Fig.8 Internal and external corner reinforcement

2)在樓地面施工時(shí),根部采用刮杠刮平、然后用木抹搓毛。在模板支設(shè)完成后,檢查模板底口,采用砂漿進(jìn)行封堵,型鋼與木模板之間采用發(fā)泡劑封堵。

3)施工縫處模板拆除后,采用云石機(jī)整齊切割成線,施工縫嵌入明縫條,并粘貼海綿條防止漏漿。已澆筑區(qū)域采用薄膜覆蓋保護(hù),保證上部澆筑漿液不污染下部區(qū)域,如圖9所示。

圖9 施工縫處理Fig.9 Construction joint treatment

4)大模板自重大,上部模板接縫部位設(shè)置老墻螺栓,下部已澆筑區(qū)域采用薄膜覆蓋保護(hù),保證上部澆筑漿液不污染下部區(qū)域,在大模板下部設(shè)置大模板槽鋼或木方托座裝置,對大模板進(jìn)行支撐;該裝置通過老墻螺栓與已澆筑墻體拉結(jié),通過擰緊螺栓來限制位移;同時(shí)因成品保護(hù)需要,在已澆混凝土墻體之間須加設(shè)柔性墊塊,如圖10所示。

圖10 大模板托座裝置Fig.10 Large formwork support device

4.9 混凝土澆筑

1)為保證混凝土成品觀感質(zhì)量達(dá)到相關(guān)要求,須制訂相關(guān)措施,以便對混凝土配合比、澆筑過程和澆筑后的養(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行專項(xiàng)控制。

2)由于型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼筋密集,振搗不易密實(shí),因此需進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),采用自密實(shí)微膨脹混凝土進(jìn)行筒柱混凝土澆筑,膨脹率≥0.035%,坍落度控制在200mm。選用性能穩(wěn)定、水化熱偏低的水泥;選用中砂,細(xì)度模數(shù)控制在2.3以上;選用碎卵石,粒徑控制在5～20mm;選用細(xì)度小、顏色淺、含碳量低、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)礦粉,混凝土內(nèi)不宜添加粉煤灰,可適量增加礦粉;選用減水效果明顯的外加劑,能夠滿足混凝土的各項(xiàng)工作性能要求[7]。

3)攪拌站專門安排一條專線進(jìn)行清水混凝土生產(chǎn),生產(chǎn)前對所有參與生產(chǎn)的運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行清洗,清水混凝土筒柱采用天泵進(jìn)行澆筑。

4)振動(dòng)棒采用“快插慢拔”進(jìn)行均勻的“梅花形”布點(diǎn),使振動(dòng)棒在振搗過程中上下略有抽動(dòng),上下振動(dòng)均勻。嚴(yán)禁緊貼清水混凝土模板下棒振搗,振搗點(diǎn)間距500mm,振搗時(shí)間以30～40s為宜;使用橡膠錘敲擊模板輔助振搗,下棒時(shí)盡量緊挨箍筋內(nèi)側(cè)振搗,避免型鋼混凝土節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)漏振現(xiàn)象,如圖11所示。

圖11 筒柱混凝土澆筑Fig.11 Cylinder concrete pouring

5)澆筑過程中需配備合適的水管,以對混凝土澆筑過程中漏漿污染的清水混凝土面進(jìn)行清理,保證下方構(gòu)件表面漿液能夠及時(shí)處理。

6)為控制分塊分段及不同批次澆筑造成的澆筑縫色差,要保證每批次混凝土澆筑材料、強(qiáng)度等級及配合比一致,嚴(yán)格控制澆筑時(shí)間,澆筑過程中充分振搗,拆模時(shí)間控制在相同范圍內(nèi),清水混凝土同條件試塊達(dá)到規(guī)范規(guī)定可拆模強(qiáng)度后[8],將墻體模板拆除,拆模后及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

4.10 成品保護(hù)

1)拆模時(shí)保證不碰撞清水飾面混凝土結(jié)構(gòu),不亂扒、亂撬。拆模后先用塑料薄膜將混凝土封嚴(yán),以防表面污染。塑料薄膜若有損壞,應(yīng)及時(shí)更換,保證塑料薄膜一直保護(hù)到混凝土進(jìn)行修復(fù)時(shí)止。清水混凝土若養(yǎng)護(hù)不當(dāng),表面極易因失水而出現(xiàn)微裂縫,從而影響外觀質(zhì)量和耐久性[9]。

2)成品保護(hù)的塑料薄膜搭接時(shí),應(yīng)采用上面的塑料薄膜壓住下面的塑料薄膜,使用寬膠布密封,避免寬膠布直接與混凝土面接觸,如圖12所示。

圖12 飾面清水混凝土成品保護(hù)Fig.12 Finished fair-faced concrete production

4.11 保護(hù)劑輥涂

本工程清水混凝土保護(hù)劑施工采用透明水性氟碳樹脂涂裝工藝,采用底漆、中漆、面漆3道防護(hù)。需檢查清水混凝土基層情況,清理表面浮灰等污漬后,進(jìn)行保護(hù)劑施工。底漆采用硅烷滲透型建筑防護(hù)劑對整個(gè)清水混凝土基層輥涂1遍,須輥涂均勻,不得漏涂,底漆和中漆輥涂的間隔時(shí)間須在16h以上,涂覆用量≥0.20kg/m2。中漆采用水性丙烯酸硅樹脂透明保護(hù)劑,施工前須用干凈的濕毛巾清理整個(gè)已完成底漆輥涂的工作面,中漆輥涂均勻,無流墜、無疙瘩、無刷紋、無漏涂、光滑平整,涂覆用量≥0.18kg/m2。面漆采用水性氟碳樹脂透明保護(hù)劑,輥涂要求與中漆一致,涂覆用量≥0.18kg/m2。

5 結(jié)語

對超高現(xiàn)澆飾面清水混凝土型鋼筒柱施工工藝進(jìn)行研究后,研發(fā)出一系列提高清水混凝土觀感質(zhì)量的工具及加固措施,利用BIM技術(shù)對模板進(jìn)行正向深化設(shè)計(jì)出圖,保證整體飾面清水混凝土明縫、禪縫、螺栓眼整齊排列;創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種可調(diào)高度的清水混凝土大模板底托裝置、一種飾面清水混凝土墻體外腳手架拉結(jié)裝置、施工電梯雙導(dǎo)軌附著裝置,為清水混凝土施工工藝拓寬了思路。實(shí)踐證明,觀感質(zhì)量達(dá)到了飾面清水混凝土的標(biāo)準(zhǔn),對類似飾面清水混凝土施工具有借鑒意義。