異形曲面現(xiàn)澆屋面施工技術(shù)淺析

王凌宇

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

異形曲面現(xiàn)澆屋面施工技術(shù)淺析

王凌宇

河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司（450014）

介紹了異形曲面現(xiàn)澆屋面施工的工藝流程、操作要點(diǎn)、質(zhì)量控制、安全和環(huán)保措施，對(duì)施工的成本進(jìn)行了分析。

異形曲面現(xiàn)澆屋面；工藝流程；操作要點(diǎn)；質(zhì)量控制；安全措施；環(huán)保措施；成本分析

0 概述

近年來(lái),為追求建筑外立體效果及設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，越來(lái)越多的建筑開(kāi)始采用弧形屋面設(shè)計(jì)。針對(duì)此種情況，需要研究一系列方法較好地解決異形曲面現(xiàn)澆屋面放線(xiàn)定位、支撐架搭設(shè)、模板鋼筋安裝、混凝土澆筑等各方面問(wèn)題，以便使異形曲面屋面結(jié)構(gòu)質(zhì)量符合要求，弧度、平整度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，取得很好的外觀效果。

1 施工方法特點(diǎn)

根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，采取分區(qū)立體水平投影法放線(xiàn)。將弧形屋面劃分為多個(gè)區(qū)段，根據(jù)電腦預(yù)建的立體3D模型圖，對(duì)每個(gè)區(qū)段單獨(dú)進(jìn)行投影定位放線(xiàn)，彌補(bǔ)了以往整體定位放線(xiàn)的不足，極大地提高放線(xiàn)精確度。

因?yàn)橐呀?jīng)對(duì)支撐架采用搭設(shè)預(yù)排，在施工過(guò)程中，只需對(duì)號(hào)入座，減少了施工難度，同時(shí)使用定長(zhǎng)的鋼管控制屋面弧度；在混凝土澆筑過(guò)程中對(duì)坡度較大的位置采用雙面支模，極大地增加了屋面弧形精確度。

由于模板是按每個(gè)區(qū)段弧度加工，同時(shí)在施工中又采用雙面支模、按弧度收光等措施，施工完成后混凝土外觀質(zhì)量好。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

屋面弧形區(qū)段劃分→使用電腦對(duì)模板支撐進(jìn)行預(yù)排→定位放線(xiàn)→鋼管支撐架搭設(shè)→模板、鋼筋安裝施工→混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→拆模。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 屋面弧形區(qū)段劃分

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙顯示，異形曲面現(xiàn)澆屋面在縱向弧度改變以1米為一個(gè)區(qū)段，即每米區(qū)段范圍內(nèi)弧形基本一樣，在橫向則是由中間對(duì)稱(chēng)布置。為便于放線(xiàn)定位、模板施工、提高弧度精確度，按縱向每米劃分為一個(gè)區(qū)段。

2.2.2 電腦預(yù)排

為保證弧形精確度，在施工前，依據(jù)已經(jīng)劃分好的弧形區(qū)段，使用3DMAX仿真技術(shù)，對(duì)整個(gè)弧形屋面進(jìn)行立體建模，然后按照針對(duì)每個(gè)區(qū)段畫(huà)出剖面圖，以確定橫向弧度，以此作為施工定位放線(xiàn)依據(jù)。

2.2.3 定位放線(xiàn)

異形曲面現(xiàn)澆屋面軸線(xiàn)定位：在定位放線(xiàn)時(shí)，采用立體水平投影法施工。首先，利用在電腦上繪制的3D立體模型進(jìn)行水平投影，在電腦上計(jì)算出弧線(xiàn)屋面在下一結(jié)構(gòu)層上的水平方向投影圖。其次，利用該投影圖及相關(guān)數(shù)據(jù),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工情況，將弧形屋面縱向梁在下層結(jié)構(gòu)層上的水平投影先行定位。最后，按照屋面分區(qū)圖將各區(qū)段分割線(xiàn)投影至下層結(jié)構(gòu)層上，以此為控制軸線(xiàn)，將橫向屋面梁在結(jié)構(gòu)層上進(jìn)行定位。

屋面模板支撐架定位：根據(jù)電腦預(yù)排結(jié)果及相關(guān)數(shù)據(jù)，將模板支撐架縱橫排列線(xiàn)定位于下層結(jié)構(gòu)面，并將各支撐點(diǎn)的定位、長(zhǎng)度及編號(hào)在定位處標(biāo)明，便于后期支撐架的進(jìn)場(chǎng)及搭設(shè)施工。

2.2.4 鋼管支撐架搭設(shè)

根據(jù)電腦預(yù)排圖，將各種型號(hào)的鋼管、扣件進(jìn)場(chǎng)，并按照定位放線(xiàn)中所標(biāo)明的編號(hào)將支撐架一一定位、安裝，搭設(shè)中嚴(yán)格按照施工方案及支撐架電腦預(yù)排圖進(jìn)行，在鋼管架頂部設(shè)置頂托，便于標(biāo)高微調(diào)。

由于弧形屋面縱向弧度較為平緩，橫向弧度變化大，因此在支撐架搭設(shè)時(shí)，注意橫向方向在原有剪刀撐的基礎(chǔ)上，于架體上部隔跨增加必要的短向斜撐，以保證架體穩(wěn)定性。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加設(shè)水平拉桿，必須保證每個(gè)可調(diào)頂托下500 mm處有水平桿，每根鋼管自由端不超過(guò)500 mm。

2.2.5 模板、鋼筋安裝

模板安裝：首先在鋼管支撐架頂托上安裝鋼管龍骨，由于縱向弧度較為平滑，可以使用2 m長(zhǎng)鋼管。橫向弧度較大，采用1米左右長(zhǎng)度的鋼管。鋼管上鋪設(shè)方木，表面再鋪設(shè)模板。為保證屋面弧度，盡量使用整塊模板。兩塊模板之間拼縫在下部使用整長(zhǎng)短寬模板釘入鐵釘固定，以避免發(fā)生翹曲。考慮到混凝土澆筑過(guò)程中會(huì)采用雙面模板，在采用雙面模板區(qū)域預(yù)先安裝400 mm×400 mm的對(duì)拉螺桿。

鋼筋安裝：對(duì)于直徑較大、硬度較高的屋面梁筋,則需要在加工時(shí)對(duì)其安裝弧度彎曲，彎曲時(shí)按照模板短邊長(zhǎng)度進(jìn)行彎曲，彎曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型對(duì)比，偏差不宜超過(guò)10 mm。

屋面厚度控制：為保證屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在鋼筋施工完成后設(shè)置厚度控制鋼筋，按1 500 mm×1 500 mm間距，縱橫對(duì)稱(chēng)布置。鋼筋上端設(shè)置平面控制鋼管，當(dāng)混凝土收光至板面控制標(biāo)高時(shí)，對(duì)收光范圍內(nèi)的高度控制鋼管進(jìn)行拆除，實(shí)行逐段收光逐段拆除的原則?；炷帘砻媸展鈺r(shí)使用專(zhuān)用木搓，根據(jù)厚度控制鋼筋進(jìn)行收光。

2.2.6 混凝土澆筑施工

混凝土澆筑采用汽車(chē)泵，由于屋面下部弧度很大，因此底下兩跨使用細(xì)石混凝土，同時(shí)需對(duì)傾斜度超過(guò)45度的屋面采用雙面支模。澆筑混凝土?xí)r對(duì)屋面進(jìn)行分區(qū)施工，以屋檐為起點(diǎn)，繞屋面一周循環(huán)澆筑,澆筑完一層即安裝上一層的板面模板，逐級(jí)澆筑、逐段安裝板面模板。安裝時(shí)嚴(yán)格按照對(duì)拉螺桿油漆標(biāo)志固定，以保證板面厚度，然后逐級(jí)澆筑混凝土，相互依次循環(huán)進(jìn)行，直至混凝土澆筑完畢。在模板上口臨時(shí)設(shè)置500 mm寬的擋板以免澆筑時(shí)骨料滑落。

澆筑雙面支模屋面時(shí)，使用小型振動(dòng)棒按序插振，防止漏振，對(duì)無(wú)法振動(dòng)的部位應(yīng)采用板外振、人工插搗等方式。振搗宜自下向上進(jìn)行，且不宜過(guò)快，一般應(yīng)振搗2～3遍。

2.2.7 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土達(dá)到終凝后,首先對(duì)板面模板進(jìn)行拆除，再進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)。由于屋面不能蓄水，針對(duì)屋面類(lèi)型及白天陽(yáng)光較強(qiáng)的問(wèn)題，養(yǎng)護(hù)時(shí)使用塑料水管沿屋面中間縱向梁布置,在水管上每隔10 cm開(kāi)孔，每天24 h通水養(yǎng)護(hù),以防止水分蒸發(fā)過(guò)快致使混凝土面層出現(xiàn)裂縫。在屋面混凝土表面采用覆蓋麻袋、最外層覆防水薄膜的措施，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14 d。

2.2.8 拆模

1）當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范規(guī)定后，即可拆除模板。板面模板可在混凝土終凝后先行拆除。拆模板時(shí)，需按方案規(guī)定的步驟進(jìn)行，不能隨意施工，特別應(yīng)注意對(duì)混凝土表面的保護(hù)，不能用力撬除模板。

2）清理模板垃圾并涂刷隔離劑，清理模板時(shí)盡量避免損壞表面。

3）局部破損的模板可以進(jìn)行修補(bǔ)后再次使用，破損面積較大的模板可以截短用來(lái)接長(zhǎng)其他模板。

3 材料與設(shè)備

模板采用18 mm厚膠合木模板，楞木采用50 mm×100 mm的方木，支撐系統(tǒng)采用扣件式鋼管腳手架，配件包括有對(duì)接扣件、可調(diào)上托座、可調(diào)底座及Φ12對(duì)拉螺栓等。

主要施工機(jī)具有：手槍鉆、扳手、鋼卷尺、線(xiàn)墜、墨斗、水平尺、焊機(jī)、圓盤(pán)鋸等。

4 質(zhì)量控制

執(zhí)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》關(guān)于模板和混凝土的相關(guān)規(guī)定，其中允許偏差項(xiàng)目比規(guī)范要求有所提高。澆筑完成的混凝土不應(yīng)有嚴(yán)重缺陷，不宜有一般缺陷，表面應(yīng)光潔。

5 安全措施

1）所有機(jī)械設(shè)備均需設(shè)漏電保護(hù)。

2）所有機(jī)電設(shè)備均需按規(guī)定進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，正常后投入使用。

3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有足夠的照明，動(dòng)力線(xiàn)、照明線(xiàn)需埋地或設(shè)專(zhuān)用電桿架空敷設(shè)。

4）正在施工澆搗的樓板下的支撐不準(zhǔn)拆除。

5）臨邊作業(yè)要有足夠操作平臺(tái)和安全防護(hù)，在屋面邊1 000 mm高范圍內(nèi)外架需用木模板密封，并設(shè)置兜網(wǎng)。

6）支模過(guò)程中應(yīng)遵守安全操作規(guī)程，模板不得空架浮擱。

7）施工人員必須配戴安全帽，并按正確的佩戴方式系好；在屋面中部縱向梁設(shè)置拉鉤，施工時(shí)將安全帶綁扎牢固。

8）進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)的施工作業(yè)人員禁止吸煙，禁止酒后作業(yè)，禁止穿拖鞋，禁止追逐打鬧，禁止竄崗，禁止操作與自己無(wú)關(guān)的機(jī)械設(shè)備。

6 環(huán)保措施

1）施工產(chǎn)生的固體廢棄物（廢棄的模板、鑿打的混凝土）應(yīng)進(jìn)行分類(lèi)收集，統(tǒng)一處理，減少對(duì)環(huán)境的污染。

2）建筑用廢水須先沉淀，循環(huán)回收利用，然后排入污水管道。

3）混凝土拌合物所用材料，特別是外加劑材料應(yīng)符合環(huán)保要求。

4）混凝土施工過(guò)程中，應(yīng)采取消音、減噪等防護(hù)措施。施工時(shí)間應(yīng)盡量與附近居民休息時(shí)間錯(cuò)開(kāi)。

7 效益分析

采用本施工方法后屋面弧度精確度為5～10 mm，且屋面板厚度、表面弧度均得到有效控制，能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過(guò)電腦預(yù)排、支撐架定位等措施，在模板支撐架搭設(shè)過(guò)程中極大地增加了施工工效，工人只需按照標(biāo)號(hào)對(duì)號(hào)搭設(shè),加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了工期。采用此種施工方法，加上施工過(guò)程中的嚴(yán)格控制，拆模后屋面弧形優(yōu)美，獲得各方好評(píng)。

8 小結(jié)

實(shí)踐證明，本施工方法解決了復(fù)雜弧形屋面的放線(xiàn)定位、支撐架搭設(shè)、模板鋼筋安裝、混凝土澆筑等幾個(gè)主要難題,極大地提高了屋面弧形精確度，縮短了施工工期。