空間異形拱腳大體積混凝土施工方法

邱 峰, 林其雙, 張 磊

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司西南分公司, 四川成都 610000)

空間異形拱腳大體積混凝土施工方法

邱 峰, 林其雙, 張 磊

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司西南分公司, 四川成都 610000)

某體育場(chǎng)工程鋼結(jié)構(gòu)拱腳支墩設(shè)計(jì)為空間異性六面體支墩，屬大體積混凝土，且各面均為異形斜面。文中主要講述空間異形拱腳大體積混凝土的模板支設(shè)及采用自密實(shí)混凝土澆筑的施工方法。

空間異性大體積混凝土; 斜面; 模板; 自密實(shí)混凝土

1 工程概況

黃岡市體育中心一期-主體育場(chǎng)工程，總建筑面積為21 964m2，地上2層，鋼結(jié)構(gòu)罩棚跨度280m，兩端支撐鋼罩棚的支墩屬于空間異形六面體，除三側(cè)立面外，其余三面均為斜面。支墩為底面積105m2、高6.5m的椎體，內(nèi)部鋼筋密集，且與上部鋼罩棚連接的鋼結(jié)構(gòu)埋件鋼管直徑大、支管多，大體積混凝土澆筑質(zhì)量的控制是工程的難點(diǎn)(圖1～圖4)。在施工前項(xiàng)目部多次與設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理共同研究、討論，最終形成了空間異形拱腳大體積混凝土施工技術(shù)，解決了空間異形拱腳大體積混凝土施工難題，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)進(jìn)一步提煉，形成本方法。

圖1 鋼結(jié)構(gòu)罩棚模型示意

圖2 拱腳支墩空間定位編號(hào)

圖3 異形拱腳鋼結(jié)構(gòu)埋件(內(nèi)拱)示意

圖4 異形拱腳鋼結(jié)構(gòu)埋件(外拱)示意

2 施工難點(diǎn)

(1)斜面大體積混凝土澆筑需一次成型，不允許留置冷縫或施工縫。

(2)支墩內(nèi)部鋼筋密集，且有大型鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件，振搗困難，混凝土密實(shí)度難以保證。

(3)支墩混凝土斷面尺寸大，易因內(nèi)外溫差較大出現(xiàn)溫度裂縫。

3 施工方案的確定

(1)通過運(yùn)用整體封閉式模板，解決了各斜面混凝土澆筑難題。

(2)通過在各斜面留設(shè)下料孔和振搗孔，確保了混凝土密實(shí)度。

(3)采用自密實(shí)混凝土，解決了鋼結(jié)構(gòu)埋件周邊混凝土不密實(shí)的難題。

(4)通過優(yōu)化配合比，內(nèi)埋置測(cè)溫點(diǎn)，外部覆蓋養(yǎng)護(hù)，解決了大體積混凝土因溫差過大產(chǎn)生有害裂縫的問題。

4 工藝原理

(1)空間異形結(jié)構(gòu)封閉模板由15mm厚膠合木模板、50×100mm木枋、φ48×3.5鋼管、φ14對(duì)拉螺桿、山形卡、螺帽等組成，采用螺桿與主筋焊接代替對(duì)拉螺桿(圖5)。

圖5 異形拱腳加固示意

(2)由于斜面處不易振搗，在支設(shè)模板時(shí)留設(shè)300 mm×300 mm下料孔及100 mm×100 mm振搗孔(水平間距1 000 mm×1 000 mm)，混凝土澆筑至孔底標(biāo)高，用模板將孔封閉，木枋及鋼管固定(圖6)。

圖6 斜面振搗孔留設(shè)示意

(3)采用自密實(shí)混凝土，在保證混凝土質(zhì)量的前提下，控制混凝土坍落度不小于220 mm，確保混凝土能夠充實(shí)封閉拱腳各個(gè)角落及鋼結(jié)構(gòu)埋件周邊。

(4)大體積混凝土覆蓋養(yǎng)護(hù)。采用大體積混凝土熱工計(jì)算，通過外部保溫及濕水養(yǎng)護(hù)能夠滿足要求。模板拆除前采用模板保溫，混凝土模板拆除后，混凝土表面及時(shí)覆蓋50 mm厚養(yǎng)護(hù)毯保溫，并保持模板及養(yǎng)護(hù)毯處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

模板封閉、加固并驗(yàn)收合格→布置混凝土汽車泵→ 混凝土供貨驗(yàn)收 → 開機(jī)、泵送砂漿、潤(rùn)管→鋪墊50 mm厚同水灰比水泥砂漿→分層澆筑混凝土→混凝土表面趕平、壓實(shí)、抹光→混凝土及時(shí)覆蓋、濕水養(yǎng)護(hù)(混凝土測(cè)溫監(jiān)控)。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 模板封閉、加固

(1) 根據(jù)方案要求，使用合格的模板、木枋、鋼管、對(duì)拉螺桿進(jìn)行加固模板。

(2) 木枋、鋼管、對(duì)拉螺桿間距滿足方案要求。

(3) 模板表面涂刷水性脫模劑，模板拼縫密封膠條，確保拼縫嚴(yán)密不漏漿。

(4) 按方案要求留設(shè)下料孔及振搗孔。

(5) 雙鋼管主楞在各面交界處采用旋轉(zhuǎn)扣件十字連接或焊接連接，防止出現(xiàn)漲模。

5.2.2 混凝土供貨

(1) 根據(jù)配合比報(bào)告對(duì)混凝土原材進(jìn)行復(fù)查，確保滿足自密實(shí)混凝土要求。

(2) 對(duì)混凝土擴(kuò)展度及擴(kuò)展時(shí)間進(jìn)行開盤復(fù)查，確保自密實(shí)混凝土工作性能。

(3) 每車混凝土運(yùn)送時(shí)間一般控制不得超過1 h。

(4) 在混凝土運(yùn)送過程中，攪拌筒應(yīng)低速以2～4 r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。到達(dá)工地后，攪拌筒應(yīng)以 8～12 r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng) 2～3 min。待攪拌筒停轉(zhuǎn)后，再使筒反轉(zhuǎn)卸料。

(5) 反轉(zhuǎn)卸料速度為 6～8 r/min。在出料及卸料部位附近工作時(shí)，應(yīng)特別注意安全，以免發(fā)生意外。對(duì)粘在進(jìn)料斗、攪拌洞口、攪拌筒拖輪等處的混凝土應(yīng)及時(shí)沖洗干凈。在鏟除混凝土結(jié)塊時(shí)，必須發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，停止攪拌筒轉(zhuǎn)動(dòng)。

5.2.3 混凝土澆筑

(1) 先通過預(yù)設(shè)的下料口澆筑混凝土，泵管由下料口伸入澆筑點(diǎn)，混凝土出料口距離澆筑點(diǎn)垂直高度不超過2 m。分層厚度按照1 m進(jìn)行澆筑，振搗插入下層混凝土5 cm。

(2) 混凝土在振搗過程中宜將振動(dòng)棒上下略有抽動(dòng)，使上下混凝土振動(dòng)均勻，每次振搗時(shí)間以20～30 s 為宜(混凝土表面不再出現(xiàn)氣泡、泛出灰漿為準(zhǔn))。振搗時(shí)要避免碰撞鋼結(jié)構(gòu)預(yù)埋件等。振搗棒插點(diǎn)采用行列式的次序移動(dòng)，每次移動(dòng)距離不超過混凝土振搗棒的有效作用半徑的1.25倍，振動(dòng)棒的作用半徑為30～40 cm。振搗操作要“快插慢拔”，防止混凝土內(nèi)部振搗不實(shí)；要“先振低處，后振高處”，防止高低坡面處混凝土出現(xiàn)振搗“松頂”現(xiàn)象。

(3) 對(duì)于埋件部位，特別是鋼管下部及鋼管之間，預(yù)留斜向振搗通道，采用φ100PVC管斜向伸入鋼管下部，再振搗密實(shí)(圖7)。

圖7 鋼管周邊留設(shè)振搗孔布置

5.2.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

(1) 混凝土養(yǎng)護(hù)在混凝土澆筑中起著重要的作用。本工程混凝土施工采用綜合蓄熱法。模板拆除前采用模板保溫，混凝土模板拆除后，混凝土表面及時(shí)覆蓋50 mm厚養(yǎng)護(hù)毯保溫，并保持模板、養(yǎng)護(hù)毯一直處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

(2) 混凝土澆筑時(shí)，由于水泥凝結(jié)過程中產(chǎn)生大量水化熱，因而易形成較大的內(nèi)外溫差，每隔6 h進(jìn)行測(cè)溫。當(dāng)中心與上部溫差大于25℃或上部與表面溫差大于20℃時(shí)，混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫。為防止混凝土產(chǎn)生危害裂縫，采用如下措施：①選用水化熱較低水泥，摻加緩凝型減水劑，控制水泥用量，以減少水化熱。②采用合理的養(yǎng)護(hù)和表面溫度控制方法，減小大體積混凝土的內(nèi)外溫度差。

(3) 大體積混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d。

5.2.5 試塊留置

(1) 試塊制作必須設(shè)標(biāo)養(yǎng)試塊以及同條件養(yǎng)護(hù)試塊，試 塊按照超過1000m3連續(xù)供應(yīng)的大體積混凝土，每200m3制作一組標(biāo)養(yǎng)試塊。具體試塊留置方法執(zhí)行《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB50204-2002)》(2011版)第7.4.1要求規(guī)定。

(2) 混凝土試塊100%為見證試塊，澆筑前書面通知監(jiān)理工程師配合做好見證試塊。試塊制作后，初期在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)2～3d后，轉(zhuǎn)交試驗(yàn)室標(biāo)養(yǎng)。標(biāo)養(yǎng)室溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為95%以上。同條件試塊應(yīng)鎖在現(xiàn)場(chǎng)鋼筋籠中，放在現(xiàn)場(chǎng)與結(jié)構(gòu)位置同條件養(yǎng)護(hù)。

6 實(shí)施效果

黃岡市體育中心一期主體育場(chǎng)工程是黃岡市單體建筑面積最大的建筑，也是黃岡市的標(biāo)志性建筑，得到黃岡市各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視，工程具有極其深遠(yuǎn)的政治意義。

本工程4個(gè)拱腳施工采用了空間異形拱腳大體積混凝土施工，結(jié)果各面尺寸準(zhǔn)確，混凝土外光內(nèi)實(shí)，無蜂窩、麻面，視覺效果良好，一次性通過了甲方、監(jiān)理、設(shè)計(jì)院、質(zhì)監(jiān)站的驗(yàn)收，受到各方的一致好評(píng)。

[1] 《建筑施工手冊(cè)》編委會(huì).建筑施工手冊(cè)[M].5版. 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[2] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京: 中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[3] 混凝土質(zhì)量專業(yè)委員會(huì). 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

邱峰，男，大學(xué)，工程師。

TU755.6+

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[定稿日期]2015-11-30