現(xiàn)澆弧形混凝土墻體施工工藝

胡長理

【摘 要】針對超高、超長、弧形、抗?jié)B、清水混凝土墻體一次性整體現(xiàn)澆施工的要求， 介紹了其鋼筋、模板、混凝土分項工程施工所采取的施工工藝，分析了該施工工藝的特點及具有的優(yōu)越性。

【關鍵詞】超高；超長；弧形；抗?jié)B；清水混凝土墻體；鋼筋；模板

0.引言

普天慧訊研發(fā)大樓工程項目設計要求對其多圓點、多弧度、清水混凝土墻做一次性整體施工。通過科學、縝密、合理的施工方案和施工部署，解決了超高、超長、弧形、抗?jié)B（S8）、清水混凝土（ C30）墻體的鋼筋、模板、混凝土分項工程施工中易出現(xiàn)的問題。保證了施工的順利進行，對杜絕安全、質(zhì)量事故起到了指導作用，并且節(jié)省了大量的資金。以本項目的成功案例，充分說明了科學、合理、可行的施工方案在指導施工中有著重大的意義。

1.問題的提出

在鋼筋工程施工中解決如何保證超高弧形墻鋼筋不變形、歪斜、傾倒；在模板工程施工中調(diào)整弧形墻模板體系，保證墻體模板的弧形、形狀、尺寸準確及強度與剛度；在混凝土工程施工中解決超長混凝土墻在混凝土硬化過程中易產(chǎn)生裂縫的質(zhì)量問題。并達到最大限度的節(jié)約資金。

2.超高、超長、弧形、抗?jié)B、清水混凝土墻體施工工藝

2.1工程概況

普天慧訊研發(fā)大樓坐落于北京市中關村軟件園內(nèi)的中心湖北岸。本建筑地下兩層，地上三層；結(jié)構(gòu)形式為大跨度混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，基礎采用筏板式基礎，基礎埋深8.9米，地下二層層高5.1米，從地下一層至地上三層設計層高均為3.8m，地下一層露出地面900mm形成半地下形式。為有效地保證地下建筑物的自然采光，在南面臨水一側(cè)設計1.5m寬采光窗井直通地下二層。為保證采光井外墻臨水面的有效防水性能，設計采用了C30、S8、600mm厚抗?jié)B清水整體混凝土墻，由于本建筑南側(cè)建筑立面為多圓點、多半徑的弧形，所以此采光井外墻也為多圓點、多半徑的弧形清混凝土墻147.34m×0.6m×8.6m?；⌒螇幕A底板上皮直至+0.30m，墻高8.6m。弧形墻體鋼筋設計為豎向主筋為Ф20@200，水平分布筋為Ф16@200，鋼筋總重量共計約41.25T，模板量共計2535.94m2，混凝土量為760.88m3。

2.2 弧形墻的施工方案

整體弧形墻要求一次施工完成，中間不得設置施工縫，一次完成砼澆筑給施工操作帶來了相當大的難度，經(jīng)過技術研究，決定按照鋼筋—模板—混凝土的施工工序?qū)嵤┮淮涡允┕ぃ慕?jīng)濟角度出發(fā)，對弧形墻模板進行了大膽的改造，將原計劃采用定型鋼制弧形模板改為采用將主鋼楞制成弧形來保證各弧形墻的弧度，以多層膠合板及木次楞組成的模板體系來代替定型鋼制弧形模板，但這樣需要對模板的設計進行嚴格的驗算，制定切實可行的施工方案。

2.2.1弧形墻鋼筋工程施工方案

（1）為保證鋼筋綁扎施工中鋼筋的整體穩(wěn)定性，采取附加間隔2500mm與受力主筋相同的鋼筋焊成的鋼筋梯子骨架，并在鋼筋施工時搭設剛性腳手架。在立鋼筋梯子時，梯子上頂應與腳手架用吊筋固定，以保證鋼筋梯子的位置準確和垂直；在保證施工人員方便施工的同時，將綁扎的墻體鋼筋在校正位置后與腳手架固定，這樣也相應保證了整體弧形墻鋼筋的整體穩(wěn)定性。

（2）鋼筋梯子要求豎筋與橫筋焊接牢固，豎筋采用Ф20，橫筋采用Ф14，長度應為600mm，橫筋同時兼作保證模板斷面尺寸的頂桿，所以要求橫筋的中間要焊有鋼止水板，并在兩端頭點刷防銹漆。

（3）在進行下一步模板施工時，施工應按段進行，施工時可將此段腳手架拆除，拆除段的長度不得大于8m，隨支模板隨拆鋼筋施工的腳手架，以保證弧性墻的鋼筋不致產(chǎn)生整體傾倒和歪斜。

2.2.2弧形墻模板工程施工方案

（1）模板采用15mm厚多層膠合板作模板的面板。

（2）次楞采用50mm×100mm木方豎向使用，次楞中到中間距為250mm，實際凈間距為200mm。

（3）主楞采用50mm×100mm×3.0□型鋼，雙根并排使用，□型鋼要根據(jù)各弧形段，將□型鋼按照所需弧度加工成有弧度的定型鋼楞，為保證各段弧度的準確，提前設計各弧形鋼楞并編號，按照內(nèi)外弧對照使用。

（4）□型鋼楞間距布置：距底板300mm一道，依次是400mm、400mm、500mm、500mm·····最上兩道間距為600mm；拉接穿墻螺栓采用M20，布置間距在垂直方向按照□型鋼楞的分布排列，水平方向為400mm，并在中段600mm與墻體厚度位置焊小鋼筋頭，以保證墻體斷面尺寸的準確。

（5）在基礎底板施工時，為保證弧形墻的位置準確，在模板下口距墻250mm處預埋Φ16的短鋼筋，間距900mm。要求放線人員準確的將墻的位置用粉筆畫在基礎底板上皮鋼筋上，并對準所畫的位置用Ф16的鋼筋頭呈“L”形點焊于底板上皮的鋼筋上，由此來準確固定弧形墻位置及墻厚。

（6）為施工方便，按照多層膠合板的標準尺寸在地面制成標準板塊。在各標準板塊的接縫處應附加次楞以保證接縫處的模板剛度。模板拼縫處的龍骨用M8螺栓@600鎖死，防止模板拼縫處錯臺。

（7）沿高度應設四道支頂，支頂長度在5m以上的應采用100mm×100mm木方，在5m以下的可采用50×100mm木方，為防止?jié)仓炷習r模板上竄，應在基礎底板施工時預留Ф12鋼筋拉環(huán)，沿墻間距1.5m設置，在模板支頂后用10mm鋼絲繩將模板上口鋼楞與預留鋼筋拉環(huán)用花籃螺栓拉接校緊。

2.2.3弧形墻混凝土工程施工方案

（1）整體弧形墻長度達147.34m，沒有設計預留變形縫，要求一次施工。為此采用緩凝劑并添加UEA型硫鋁酸鈣類微膨脹劑，采用收縮補償?shù)霓k法來解決混凝土硬化過程中收縮而產(chǎn)生裂縫的問題。

（2）為保證弧形墻C30、S8抗?jié)B混凝土連續(xù)施工，我們采取將墻體分成三段，混凝土分別澆筑。計劃12h澆筑完成。

（3）為有效地減少混凝土在硬化時的收縮裂縫問題，將三個混凝土泵車采取分段、分時、分不同微膨脹率的方法來實現(xiàn)對混凝土收縮的補償。一號、三號車混凝土澆筑速度控制在20m3/h，塌落度18cm，混凝土的初凝時間控制在4h，混凝土中UEA的摻量為水泥重量的8%，要求混凝土14d水中限制膨脹率為≥0.0150%；二號車晚一、三號車1h澆筑，混凝土澆筑速度控制在20m3/h，塌落度18cm，混凝土的初凝時間控制在6h，混凝土中UEA的摻量為水泥重量的13%，要求混凝土14d水中限制膨脹率為≥0.0230%（由商品混凝土供應廠家控制膨脹率并進行混凝土的試驗配比，提供相關數(shù)據(jù)），由于UEA的摻量不同，中間段的混凝土微膨脹率大于兩邊的混凝土膨脹率，由中間向兩邊施加膨脹應力，來補償混凝土的收縮變形，防止混凝土產(chǎn)生硬化收縮裂縫。

3.模板設計

3.1 根據(jù)規(guī)范規(guī)定在墻體厚度≥100mm的側(cè)面模板計算承載能力時應計取

①新澆混凝土對模板側(cè)面的壓力；②傾倒混凝土時產(chǎn)生的荷載。

3.2 根據(jù)規(guī)范規(guī)定在墻體厚度≥100mm的側(cè)面模板驗算剛度應計取

新澆混凝土對模板側(cè)面的壓力。

3.3 新澆混凝土對模板側(cè)面壓力標準值可按兩式計算，并取兩式中的較小值：

F1=0.22rct0β1β2V1/2=169.72kN/m2

取β1=1.2；β2=1.15

F2=rcH=215kN/m2

取F1=169.72kN/m2

3.4傾倒混凝土時對垂直模板產(chǎn)生的水平荷載標準值，考慮有導管及串筒，取F3=2kN/m2

3.5混凝土側(cè)壓力分布。

F=1.2F1+1.4 F3=206.46kN/m2

計算有效高度

h=F/rc=8.26m

3.6 次楞設計及驗算

次楞選用50mm×100mm木方（東北落葉松），間距250mm，按受力方向垂直于木紋方向，其截面性能為：

E=10×103Mpa，[σ]=17MPa，I=4.16×10-6m4，W=8.33×10-5m3，[f]=0.003m

主鋼楞間距取為500mm，次楞按三跨連續(xù)梁計算。

3.6.1次楞的強度驗算

次楞承受的荷載為：

q次靜=1.2 F1·0.25=50.92kN/m； q次活=1.4 F3·0.25=0.70kN/m

計算所示：

M次max=Km靜× q次靜×L2+Km活×q次活×L2=1.31kN·m

σ次= M次max/W=15.77MPa

σ次<[σ]次楞的強度滿足要求。

3.6.2次楞的剛度驗算

F次=KW靜×q次靜×L4/100EI+ KW活×q次活×L4/100EI=0.0006m

F次<[f]次楞的剛度滿足要求。

3.7主鋼楞設計及驗算

主鋼楞選用□50mm×100mm×3.0mm型方鋼，間距500mm，其截面性能為：

E=206×103MPa，[σ]=205MPa，I=1.12×10-6m4，W=22.42×10-6m3，[f]=L/500mm，穿墻螺栓間距取為400mm，主鋼楞按三跨連續(xù)梁計算。

3.7.1主鋼楞的強度驗算

次楞傳給主鋼楞的集中荷載為：

P主靜max=0.600 q次靜L=15.21kN； P主活max=0.617 q次活L=0.22kN

主鋼楞界面最大彎矩為：

M主max=Km靜×P主靜max×L+Km活×P主活×LM主max=1.66kN

σ主=M主max /W=36.98 MPa<[σ]=205MPa主鋼楞的強度滿足要求。

3.7.2 主鋼楞的剛度驗算

f主=KW靜×P主靜max·L3/100EI+KW活×P主活max·L3/100EI =0.08mm

[f]=600/500=1.2mm f主< [f]主鋼楞的剛度滿足要求。

3.8穿墻螺栓的強度驗算

根據(jù)混凝土對模板側(cè)向壓力分布情況，穿墻螺栓在最下0.4米高范圍內(nèi)為滿荷載，所以穿墻螺栓承受的模板側(cè)壓力面積單元為0.4m×0.4m， 每根穿墻螺栓承受的拉力為：T穿=Fs=330336N

選用M20穿墻螺栓，查表得凈面積A=225mm2，[T]=38200N

T穿< [T]穿墻螺栓的承載力滿足要求。

4.結(jié)語

針對本施工項目我們很好的解決了如下易出現(xiàn)的問題：

（1）在鋼筋工程施工中切實可行的解決了8.6米高墻體鋼筋整體穩(wěn)定的問題。

（2）在調(diào)整模板施工方案中，經(jīng)過嚴密的計算，保證了模板的安全使用和混凝土成型的形狀的準確，并節(jié)約了96.6萬元的資金。

（3）在混凝土工程施工中，我們僅用了十小時就順利地完成了近800M3混凝土的澆筑。有效的對混凝土硬化中的收縮變形進行了補償并采用了有效的混凝土養(yǎng)護方案，防止了混凝土產(chǎn)生硬化收縮裂縫。

（4）本建設項目在北京市2004年度的結(jié)構(gòu)“長城杯”的驗收中，取得了五個金牌的“金質(zhì)長城杯”獎，這也是對制定的各項施工方案給予的充分肯定。

通過對本施工方案的總結(jié)，我們得出的結(jié)論是：科學、合理的施工方案對指導施工，防止發(fā)生施工中的安全、質(zhì)量事故，保證施工進度，節(jié)約資金會起到十分重要的作用。就當前建筑施工企業(yè)的整體素質(zhì)來看，施工項目部對技術人員應提前編制科學、合理的施工方案的重視程度不夠，施工中隨意性過大，不善于總結(jié)施工經(jīng)驗，有的實際上實施了好的方法和工藝但沒有形成文字性施工方案和經(jīng)驗總結(jié)，所以我們建議應該在有關規(guī)范和強制性文件中對施工方案的編制及實施、檢查列出明確的條文，政府管理部門應采取有效的獎罰措施，以利于在指導施工中有章可循，同時也促進施工中好的施工方法、經(jīng)驗得以推廣。

【參考文獻】

[1]楊嗣信.建筑工程模板施工手冊[M].北京：建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]GB50010-2002，混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范[S].中華人民共和國國家標準，2002.

[3]杜榮軍.混凝土工程模板與支架技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[4]李桂林，程良奎，等.混凝土與鋼筋混凝土施工手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1988.

[5]葛兆明.混凝土外加劑[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005，（1）：205-234.

[6]李繼業(yè)，劉福勝，等.新型混凝土實用技術手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，1995：325-329.