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        提高現(xiàn)澆剪力墻水平接茬質(zhì)量施工技術(shù)研究

        2023-10-11 06:14:48盛中松
        工程質(zhì)量 2023年9期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        盛中松

        (中鐵十六局集團城市建設(shè)發(fā)展有限公司,北京 100018)

        0 引言

        鋼木組合模板體系具有工藝簡單、造價低廉等優(yōu)點,是目前應用最為廣泛的模板支撐體系。但其也具有諸多局限,例如在施工樓梯間、電梯井、外墻等層間交接部位施工時,上下層接茬位置較為薄弱,往往需要對節(jié)點位置模板進行加固處理,以防止上層剪力墻根部混凝土出現(xiàn)脹模,導致錯臺等缺陷。由于鋼木組合模板自身的材質(zhì)性能、傳統(tǒng)工藝方法的不足以及現(xiàn)場作業(yè)條件等局限性,墻體接茬部位往往出現(xiàn)模板節(jié)點設(shè)計及加固不當、接茬處理不良,從而導致墻體錯臺、跑模漏漿等質(zhì)量缺陷,影響現(xiàn)澆剪力墻實體質(zhì)量及構(gòu)件觀感效果。

        良好的建筑產(chǎn)品質(zhì)量來自優(yōu)質(zhì)的工序質(zhì)量,尤其是現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件,穩(wěn)固嚴密的模板體系是結(jié)構(gòu)接茬部位達到內(nèi)實外美效果的前提保障。在澆筑剪力墻混凝土過程中,當模板加固體系出現(xiàn)偏差時不易發(fā)現(xiàn),發(fā)生事故時無法彌補,難以滿足設(shè)計及規(guī)范要求的質(zhì)量標準,嚴重制約著現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量提升。本文將基于剪力墻水平接茬質(zhì)量問題的成因分析,改進傳統(tǒng)工藝方法的缺陷,探索提高現(xiàn)澆剪力墻水平接茬質(zhì)量的解決方案。

        1 工程概況

        浙江金華項目位于金華市金東區(qū),西鄰長豐路,南鄰君華路,東至規(guī)劃廣渠路,北靠宏業(yè)路,總建筑面積212 532m2,9 棟高層住宅,建筑高度 51.35~78.72 m,地上 17~23 層,地下 1 層[1],該建筑群結(jié)構(gòu)形式為框架及剪力墻結(jié)構(gòu),部分樓體裝配式施工,裝配率 50 %。

        2 剪力墻接茬位置質(zhì)量缺陷成因分析

        目前,對于剪力墻接茬位置的模板加固,有兩種主流方案,具體如下。

        2.1 對拉螺栓法

        對拉螺栓法是使用對拉螺栓將接茬位置的模板與下層墻、板混凝土進行固定。具體做法為,施工下層墻、板時,在下層墻體頂部預留 PVC 套管螺栓孔。上部墻體模板安裝時,外側(cè)模板深入下層墻體或板下 200 mm,下層墻體內(nèi)側(cè)滿布鋼管龍骨,使用對拉螺栓通過預留的 PVC 套管,將上層模板鋼管主龍骨與下層墻體內(nèi)側(cè)鋼管龍骨拉結(jié)鎖緊,上層墻體模板對拉螺栓起步高度為 20 mm,剪力墻對拉螺栓法接茬構(gòu)造如圖1 所示。

        圖1 對拉螺栓法接茬構(gòu)造(單位:mm)

        2.2 預埋螺桿法

        預埋螺桿法是通過預留加固螺桿將接茬位置模板與下層墻、板混凝土進行固定。具體做法為,施工下層墻、板時,在下層梁板內(nèi)預留螺桿。上部墻體模板安裝時,外側(cè)模板深入下層墻體或板下 200 mm,使用預留螺桿將上層模板鋼管主龍骨與梁板拉結(jié)鎖緊,剪力墻預埋螺桿法接茬構(gòu)造如圖2 所示。

        圖2 預埋螺桿法接茬構(gòu)造(單位:mm)

        使用對拉螺栓法進行加固,工藝較為繁瑣,使用局限性較多。①不僅需要配置較多的模板與龍骨,材料投入大,而且在上層墻體模板安裝時,需要有人在下層進行對拉螺栓的緊固,操作費工費力;②在上層墻體外模安裝時,需要增設(shè)臨時支撐,增加了支撐搭設(shè)的人工及材料費用,也增加了高空作業(yè)的風險;③普通對拉螺栓的山型卡在模板拼縫處不易鎖緊,存在脫絲、滑絲或剪切破壞的風險,容易影響周圍螺栓及龍骨,導致漲模事故的發(fā)生;④普通的山型卡下層的對拉螺栓至層間接茬處的距離較大,橫向拉力在豎向傳遞中形成部分損耗,不能有效拉結(jié)接茬處的模板及其龍骨,另外因力臂較大且下層墻體頂部局部平整度不良,造成上層模板難以與下層接茬處的墻體密貼,導致層間出現(xiàn)錯臺漏漿[2]。

        使用預埋螺桿法進行加固,同樣存在諸多不利因素。①墻體混凝土澆筑后,外模上有大量螺桿穿過,并且距外架較近,現(xiàn)場條件限制外模難以外移上提,模板拆除困難,須先將模板外側(cè)螺桿切掉再拆模,切除的螺桿不能重復利用,外模拆除后還要對剩余的螺桿頭進行二次切割,增加了人力物力的浪費及高空作業(yè)操作工序;②剪力墻對拉螺栓的整體布設(shè)應遵循“下密上疏”的原則,合理分配模板承受的側(cè)壓力,由于混凝土澆筑時的側(cè)壓力呈梯形分布,接茬處模板承受的壓力最大,應根據(jù)結(jié)構(gòu)受力計算確定預埋螺桿的水平間距,但多數(shù)現(xiàn)場忽略了此項工作,預埋螺桿一般都是參照墻體上排對拉螺栓的水平間距布置,違背了“下密上疏”的原則,接茬處模板加固體系不能有效抵抗混凝土的側(cè)壓力而導致漲模錯臺。

        3 提高剪力墻水平接茬質(zhì)量施工關(guān)鍵技術(shù)

        針對剪力墻接茬部位傳統(tǒng)模板加固工藝存在的不足,在改進既有工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新研發(fā)一種提高剪力墻水平接茬質(zhì)量的新型加固工具,由錐形螺帽、工具螺栓、緊固螺栓及鋼制鎖緊器組合而成,替代對拉螺栓法、預埋螺桿法等墻體接茬模板的傳統(tǒng)加固工藝,能夠有效治理剪力墻水平接茬位置墻體錯臺、跑模漏漿等質(zhì)量缺陷,減少了剔鑿返工的費用,保證了層間墻體垂直度與平整度,提高了現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量[3]。

        3.1 接茬模板新型加固工藝技術(shù)原理

        以 M16 錐形螺帽、M16 緊固螺栓及鋼制鎖緊器組合為接茬模板加固工具。采用墻、板整體現(xiàn)澆工藝,下層墻體澆筑前,利用 M16 工具螺栓將錐形螺帽緊固在外側(cè)模板上,形成在墻體內(nèi)的預埋構(gòu)造。

        利用下層墻體預埋的錐形螺帽作為錨固支點,旋入M16緊固螺栓作為側(cè)模安裝時的臨時支座,將鋼制鎖緊器卡緊上層側(cè)模最下排的鋼管主龍骨,并穿入緊固螺栓,通過鋼制鎖緊器卡緊側(cè)模主龍骨并利用緊固螺栓鎖緊接茬部位的模板。

        3.2 接茬模板加固工具制作步驟

        3.2.1 購備 M16 錐形螺帽

        M16 錐形螺帽選用 45# 中碳鋼,淬火硬度 HRC 為23-32,內(nèi)絲牙距 2.0 mm,采用熱處理工藝,以提高產(chǎn)品的強度,如圖3 所示。

        圖3 M16 錐形螺帽詳圖(單位:mm)

        3.2.2 制備工具螺栓及緊固螺栓

        工具螺栓規(guī)格為 M16,長 75 mm(見圖4);緊固螺栓以 M16 通絲螺桿制作,長185mm,配 30 mm長 M16 加長螺帽如圖5 所示。

        圖4 M16 工具螺栓詳圖(單位:mm)

        圖5 M16 緊固螺栓詳圖(單位:mm)

        3.2.3 制作鋼制鎖緊器

        采用 8 mm 厚鋼板制作鎖緊器,按圖示尺寸切割沖壓成型,下部邊肋中部沖孔,孔直徑 18 mm,制孔允許偏差為±1.0 mm,周邊用機械打磨平滑,鋼制鎖緊器制作如圖6 所示,三維示意圖如圖7 所示。

        圖6 鋼制鎖緊器制作詳圖(單位:mm)

        圖7 鋼制鎖緊器三維示意圖

        3.3 接茬模板加固工藝操作步驟

        3.3.1 工藝流程

        模板配制→下層墻體鋼筋綁扎及模板安裝→預埋M16 錐形螺帽→下層墻、板混凝土澆筑→錨固 M16 緊固螺栓→支立上層內(nèi)、外側(cè)模板→安裝主龍骨及鋼制鎖緊器→穿對拉螺栓→校正及驗收→澆筑上層混凝土→拆除加固工具及側(cè)?!謇韨溆谩?/p>

        3.3.2 模板配制

        根據(jù)剪力墻圖紙尺寸進行模板配模,主要原則是遵循先大塊、后小塊的順序,以達到方便重復使用的目的。根據(jù)繪制的配模圖對模板進行配模加工,墻體側(cè)模板采用 15 mm 厚雙面覆膜木膠板,外側(cè)模板按照層高下掛 60 mm 進行制作。同一作業(yè)面上所用的模板、主次龍骨必須規(guī)格一致,木方龍骨棱角方正,截面尺寸滿足設(shè)計要求,無明顯翹曲現(xiàn)象,次龍骨間距≤300 mm,使用寸釘于木膠板進行固定[3]。使用結(jié)構(gòu)分析軟件確定螺栓孔間距,在木膠板上鉆出螺栓孔,螺栓孔的起步高度≤200 mm,頂部距模板邊≤250 mm,總體布置原則為下密上疏。

        3.3.3 下層墻體模板安裝并預埋錐形螺帽

        校正下層甩槎縱筋位置及間距,綁扎墻體分布鋼筋,幫扎時根據(jù)豎向梯子筋分檔間距安放水平分布筋,根據(jù)設(shè)計要求,墻水平筋在外,豎向筋在內(nèi)。水平筋起步高度不大于 50 mm 并在第一道暗柱箍筋之上,墻豎向筋與水平筋相交點均采用 20 # 綁絲成八字扣綁扎[4]。之后進行剪力墻側(cè)模安裝,安裝前,需在樓板或底板上彈出墻體軸線、支??刂凭€。首先安裝一側(cè)模板,插入穿墻對拉螺桿及 PVC 套管,安裝好主楞和斜撐并臨時固定。下層墻模板安裝完成后,在外模距離頂板以下 60 mm的位置上鉆 18 mm 的螺栓孔,每個螺栓孔水平間距為500 mm。將 M16 錐形螺帽安裝在外模螺栓孔內(nèi)并使用 M16 工具螺栓加以固定,澆筑混凝土后在剪力墻外側(cè)作為預埋結(jié)構(gòu),錐形螺帽安裝示意圖如圖8 所示。

        圖8 錐形螺帽安裝示意圖(單位:mm)

        3.3.4 下層墻、板混凝土澆筑

        剪力墻、板采用整體現(xiàn)澆工藝,經(jīng)隱蔽驗收后進行混凝土的澆筑。剪力墻混凝土強度達到 1.2 MPa 時進行側(cè)模的拆除作業(yè),拆模前應先抽取對拉螺桿、M16 工具螺栓,之后再進行側(cè)模的拆除。拆除后及時將錐形螺帽絲口處附著的水泥漿進行清理,并對模板進行清潔處理。

        3.3.5 支立上層內(nèi)、外側(cè)模板

        下層拆除后的模板進行清潔處理、涂刷隔離劑后,按安裝順序擺放,之后通過樓梯、電梯井或板洞向上傳遞模板和相關(guān)物料。上層側(cè)模安裝時,首先將 M16 緊固螺栓安裝在下層墻體預埋的 M16 錐形螺帽上,螺栓旋入深度為 45 mm,并頂緊墻體混凝土,水平錨固穩(wěn)固。在墻體接槎處貼 20 mm 寬 5 mm 厚海綿膠條,防止混凝土漏漿,墻面清理干凈后進行上層墻體模板安裝。剪力墻外模以緊固螺栓為支座進行逐塊安裝,模板要求拼縫嚴密,在拼縫處粘貼單面膠海棉嵌縫條,之后插入穿墻對拉螺桿及 PVC 套管,根據(jù)控制線調(diào)整模板位置,安裝好主楞和斜撐并臨時固定,避免模板傾覆。

        3.3.6 安裝主龍骨及鋼制鎖緊器

        設(shè)置鋼制鎖緊器用于固定剪力墻接茬部位鋼管主龍骨。剪力墻接茬部位主龍骨采用單鋼管,安裝時鋼制鎖緊器一端套在鋼管主龍骨上,另一端的Φ18 螺栓孔通過 M16 緊固螺栓與預埋的 M16 錐形螺帽固定,將剪力墻接茬部位鋼管主龍骨與下層剪力墻牢固連接,使得模板外模與下層剪力墻緊密貼合,剪力墻水平接茬構(gòu)造示意圖如圖9 所示。

        圖9 剪力墻水平接茬構(gòu)造示意圖

        3.3.7 模板加固及校正

        剪力墻內(nèi)外模主龍骨采用雙鋼管,水平間距以及豎向間距均為 600 mm[5],安裝時將對拉螺桿置于雙鋼管主龍骨之間,套入山型卡及緊固螺帽,同步安裝模板內(nèi)支撐,將內(nèi)、外側(cè)模板鎖緊,使用斜撐及拉桿進行固定。調(diào)整模板時,一邊調(diào)整斜撐,一邊用線墜吊垂直,直至模板垂直為止,發(fā)現(xiàn)偏差應及時調(diào)整,最后擰緊全部對拉螺栓[6]。模板根部做 20 mm 水泥砂漿找平層或使用海綿條進行封堵,避免根部混凝土漏漿。驗收時應檢查模板內(nèi)是否有雜物、積水等,使用靠尺檢查模板的垂直度、軸線偏移、對角線尺寸以及頂板標高是否在允許偏差內(nèi),保證模板安裝質(zhì)量滿足驗收施工規(guī)范的要求。

        3.3.8 澆筑上層墻、板混凝土

        剪力墻、板采用整體現(xiàn)澆工藝,經(jīng)隱蔽驗收后進行混凝土的澆筑。為避免出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象,混凝土澆筑前應在模板底部均勻澆筑 50~100 mm 厚與墻體混凝土成分相同的水泥砂漿或同配合比的減石混凝土[7]。澆筑時應沿墻的長度方向轉(zhuǎn)圈分層澆筑,保證在下層混凝土初凝前完成上層混凝土的澆筑,避免出現(xiàn)冷縫,分層厚度為 400 mm。采用插入式振搗器邊澆筑邊進行振搗,振搗棒移動間距控制在 400 mm 左右,振點應均勻排列。澆筑過程中應安排專人進行旁站并看護模板,發(fā)現(xiàn)模板有變形、位移等失穩(wěn)前兆時,立即停止?jié)仓?,防止出現(xiàn)意外。墻體澆筑完成后,對上部甩槎縱筋進行整理,進行抹平收面。

        3.3.9 拆除模板及加固工具

        剪力墻混凝土強度達到 1.2 MPa,保證剪力墻外觀及棱角不因拆模而損壞時,進行側(cè)模的拆除作業(yè)。拆模時先拆下對拉螺栓、鋼制鎖緊器以及主龍骨,再逐塊按照與安裝相反的順序進行拆除。先外模再內(nèi)模,先模板后角膜,最后旋松卸下 M16 緊固螺栓。拆模時不得在墻上撬模板或用大錘砸模板,可用撬棍撬動模板下口。模板拆除后需要對板面及時進行清潔,拆下的鋼制鎖緊器、緊固螺栓等部件也要及時收集清洗,清除表面灰漿,以備繼續(xù)周轉(zhuǎn)使用。

        4 創(chuàng)新工藝優(yōu)點

        本文通過創(chuàng)造性增設(shè)錐形螺帽、緊固螺栓及鋼制鎖緊器,形成新型剪力墻水平接茬位置加固體系,具有安裝簡便、構(gòu)造簡單、安全穩(wěn)固、通用性強、周轉(zhuǎn)次數(shù)高等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的施工方法相比,不僅有效提高了剪力墻水平接茬位置施工質(zhì)量,而且將外模下掛尺寸由傳統(tǒng)的 200 mm 優(yōu)化為 60 mm,節(jié)省了模板及主次龍骨的材料投入;同時預埋的緊固螺栓在外模安裝時可以作為臨時支座,方便了外模的安裝與拆除,極大地降低了高空作業(yè)時間,提高了安全指數(shù),縮短了人工投入,實現(xiàn)了提質(zhì)降本增效的目的。

        5 經(jīng)濟效益分析

        以層高 3 m 的外墻模板安裝施工為例,采用接茬模板新型加固體系施工,由于外側(cè)模直接支撐在水平錨固的緊固螺栓上,減小了外模及龍骨在接茬處的下掛尺寸,材料成本降低 6.25 %;同時避免了外模安裝時增設(shè)臨時支撐,節(jié)省了施工措施費及模板安裝的人工成本;另外緊固螺栓及鋼制鎖緊器現(xiàn)場裝卸簡易快捷,可多次周轉(zhuǎn)使用,相對于對拉螺栓法簡化了施工工序,提高了工作效率,縮減了人工投入,相對于預埋螺桿法節(jié)省了一次性投入的材料成本以及重復切割螺桿的工序與人力,降低高空作業(yè)難度;加快了剪力墻結(jié)構(gòu)成型的周期,在使用接茬模板新型加固體系下的施工相比于傳統(tǒng)方法施工,每樓層平均節(jié)省 0.5 d 工期。

        綜合測算采用接茬模板新型加固體系,相比傳統(tǒng)工藝方法,其人工費成本降低 17 %,材料費成本降低 11 %,塔吊租賃成本降低 2 %,經(jīng)濟效益顯著。

        6 結(jié)語

        本文以科技創(chuàng)新的視角,針對因傳統(tǒng)工藝的不足而導致的現(xiàn)澆剪力墻水平接茬質(zhì)量問題,在分析缺陷成因的基礎(chǔ)上,研發(fā)應用剪力墻接茬模板新型加固體系,總結(jié)出提高剪力墻水平接茬質(zhì)量的預防與改進技術(shù)措施,促進降本增效、節(jié)能環(huán)保。同時,該技術(shù)的研發(fā)已形成專利成果“一種控制剪力墻水平接茬質(zhì)量的加固工具”授權(quán)國家實用新型專利(專利號 ZL201920787476.2)及發(fā)明專利(專利號 ZL201910455095.9)[8],以期提升現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)工程的整體質(zhì)量,同時該技術(shù)在結(jié)構(gòu)施工中具有實用性和推廣性。

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