V字形變截面清水混凝土斜柱施工質(zhì)量控制

張柏祥

1. 上海建工二建集團有限公司 上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技術(shù)研究中心 上海 200080

清水混凝土異形柱結(jié)構(gòu)是最近十多年在全國各地得到蓬勃發(fā)展的一種經(jīng)濟型結(jié)構(gòu)體系。清水混凝土以其建筑外觀多樣化、施工截面精準、表面平整光滑、免除抹灰飾面工序等優(yōu)點，得到越來越廣泛的應用。但是對于異形結(jié)構(gòu)混凝土柱使用清水混凝土技術(shù)施工還是存在較大的施工難度。

本文以上海市第一人民醫(yī)院改擴建工程為例，針對異形柱結(jié)構(gòu)體系復雜、截面變化大等特點，著重介紹國際醫(yī)療保健中心門廳位置2根V字形變截面清水混凝土斜柱從鋼筋綁扎、模板設計、支撐體系選擇、混凝土原材料使用到混凝土澆筑、養(yǎng)護的全過程中，如何最大限度地避免施工質(zhì)量通病，保證變截面異形柱的施工質(zhì)量[1-2]。

1 工程概況

1.1 工程簡介

上海市第一人民醫(yī)院改擴建工程，項目占地面積8 320 m2，總建筑面積48 852 m2，新建主樓（A樓）15層，建筑高度61.6 m。

1.2 V字形斜柱概況

V字形斜柱位于上海市第一人民醫(yī)院國際醫(yī)療保健中心門廳位置，其內(nèi)部采用外徑800 mm、壁厚50 mm的圓管柱填芯C80混凝土，外包C60鋼筋混凝土。V字形斜柱為變截面圓柱，下端圓柱截面直徑1 358 mm，上端圓柱截面直徑1 025 mm，V字撐標高為0～8.15 m，其成型后直接為清水混凝土（圖1）。

圖1 V字形斜柱效果圖

2 施工技術(shù)難點

2.1 V字形變截面斜柱外形的質(zhì)量控制

異形柱特殊的截面形狀和受力性狀，使得施工質(zhì)量控制成為柱體質(zhì)量的決定性因素。在柱體最終成型效果上，要綜合模板的制作、混凝土的澆搗及后期處理達到預期的效果。

2.2 高大柱體模板支撐體系的選擇

本工程柱體采用的勁性柱為變截面，柱底直徑約1.3 m，柱頂端直徑約1.0 m，而且2個斜柱呈相切狀，高度達到8 m，如若采用普通的木模板，在后期的結(jié)構(gòu)澆搗成型中會存在重大隱患。因此，綜合考慮定型化鋼模板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木模施工，以在成型外觀及安全上得到有效保障。

2.3 異形柱清水混凝土施工質(zhì)量的控制

一般認為清水混凝土除不允許出現(xiàn)普通混凝土常有的質(zhì)量通病（蜂窩、麻面、砂帶等）外，其具體的質(zhì)量標準還應包括：表面平整光滑，線條規(guī)則分明，外觀色澤一致；軸線體型尺寸準確；大截面、變截面結(jié)構(gòu)、線條規(guī)則，棱角分明；接頭通順，無明顯槎痕；混凝土內(nèi)實外光，無蜂窩麻面及氣泡；對拉螺栓位置排列整齊，模板拼縫有規(guī)律；混凝土表面不得出現(xiàn)外傷致?lián)p和污染現(xiàn)象。從而使混凝土主體結(jié)構(gòu)形成自然的秀美外觀。

3 V字形斜柱模板體系及混凝土使用選擇

3.1 V字形斜柱模板體系選擇

3.1.1 木模板的特點

1）優(yōu)點：施工方便，易釘、易鋸；質(zhì)量輕、使用靈活方便；幅面寬大，拼縫數(shù)量少；價格便宜，周轉(zhuǎn)使用次數(shù)多。

2）缺點：自身強度低，易變形；對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)形狀加固困難；結(jié)構(gòu)成型后拼縫明顯。

3.1.2 定型化鋼模板的特點

1）優(yōu)點：部件強度高，組合剛度大；板塊制作精度高，拼縫嚴密，不易變形；混凝土結(jié)構(gòu)尺寸準確，密實光潔。

2）缺點：質(zhì)量大；造價高；安裝難度大[3-4]。

3.1.3 模板體系比選結(jié)論

基于以上對木模板及鋼模板的比較以及對建筑物實際質(zhì)量要求等方面的考慮，本著保質(zhì)保量的原則，本工程V字形斜柱模板采用定型化鋼模板施工。

3.2 V字形斜柱混凝土選擇

本工程柱體要求為清水混凝土，施工質(zhì)量要求高，在混凝土澆搗時可選擇普通混凝土及自密實混凝土。

1）普通混凝土的特點：使用廣泛，價格便宜但需要充分振搗后才能達到預計效果。

2）自密實混凝土（SCC）的特點：能良好地密實，改善混凝土的表面質(zhì)量，增加了結(jié)構(gòu)設計的自由度。即使存在致密鋼筋也能完全填充模板，同時獲得很好的均質(zhì)性，并且不需要附加振動。但是自密實混凝土也存在一些缺點，其硬化后的耐久性非常有限，尤其是在寒冷氣候條件下；同時，自密實混凝土中還有不穩(wěn)定的氣泡。高流動自密實性混凝土與普通混凝相比，干燥收縮略大。

基于以上對普通混凝土及自密實混凝土的比較以及對建筑物實際外觀質(zhì)量等方面的考慮，本工程V形斜柱采用自密實混凝土施工[5-6]。

4 施工技術(shù)措施

4.1 模板支撐的施工處理措施

V形斜柱模板施工時，存在場地狹小、模板質(zhì)量大、柱體形狀不規(guī)則等問題。如采用傳統(tǒng)鋼管作模板的支撐緊固系統(tǒng)，一方面施工難度大，另一方面連接加固后不能保證其穩(wěn)定性及成型后的外觀質(zhì)量，在吊裝完成后的澆筑振搗中，易引起安全質(zhì)量事故。

為達到柱體的成型后的外觀質(zhì)量，特采取以下措施：

1）V形斜柱模板全部采用鋼構(gòu)件廠制造的定型鋼模，面板采用厚6 mm鋼板，邊框為200 mm×14 mm的鋼板，筋板采用200 mm×12 mm鋼板。從而達到模板整體的穩(wěn)定性，確保結(jié)構(gòu)成型后的外觀形狀美觀。

2）模板拼縫之間采用φ22 mm高強螺栓連接，用φ20 mm定位銷控制模板拼縫位置。從而達到模板安裝時每一塊部件位置準確，拼縫嚴密的要求。

3）V形斜柱支撐采用雙拼20a#槽鋼，V形斜柱分叉位置采用2道20a#槽鋼，兩端焊接拉設，防止定型鋼模板移位。

4.2 混凝土澆搗的措施

1）采用自密實混凝土，即使在配筋密集的條件下僅靠混凝土自重作用而無需振搗便能均勻密實成形。與普通混凝土相比，其工作性具有以下3方面優(yōu)勢：高流動自填充性、抗離析性、高間隙通過性。

2）自制振搗鋼圈（圖2）內(nèi)置在異形柱內(nèi)，輔助振搗。

5 實施過程

5.1 施工流程

施工準備→測量放線→支架搭設→鋼筋安裝→模板安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護

5.2 測量放線

測量工程師根據(jù)監(jiān)理工程師確認的導線點和水準點進行放樣，用全站儀放出V形斜柱的坐標點和中心，并用墨斗線彈出邊框線，同時根據(jù)V形斜柱的情況引出測量控制點，以便校核V形斜柱位置。放樣完成后測量點經(jīng)監(jiān)理工程師復核無誤后方可施工[7-8]。

5.3 支架搭設

為了防止定型鋼模在混凝土澆筑過程中出現(xiàn)移位等現(xiàn)象，V字形圓柱采用雙拼20a#槽鋼，在斜柱重心位置及上端1/3位置進行支撐，雙拼槽鋼下端采用化學螺栓焊接鋼板的形式進行連接，上端位置與定型鋼模板進行焊接連接，V形斜柱分叉位置采用2道20a#槽鋼，兩端焊接拉設，防止定型鋼模板移位（圖3）。

圖2 輔助振搗鋼圈

圖3 支撐模型示意

5.4 鋼筋加工安裝

現(xiàn)場鋼筋隨進隨用，避免因在現(xiàn)場放置時間長產(chǎn)生浮銹，污染模板而影響清水混凝土飾面效果。

鋼筋的安裝根據(jù)V形斜柱中心點和四角坐標點作為基準，鋼筋加強箍焊接前，必須都要用線錘吊線，使鋼筋籠中心與V形斜柱中心重合，確保保護層合格率達到95%。

保護層厚度：宜采用混凝土或塑料墊塊，顏色應與清水混凝土的顏色接近，同時要保證4個/m2，上下交錯布置；綁扎鋼絲宜選用20#～22#且無銹的鋼絲；扎絲綁完后要將扎絲尾向里，以防外露導致混凝土表面出現(xiàn)銹斑。

5.5 模板處理、安裝

V形斜柱模板全部采用鋼構(gòu)件廠制造的定型鋼模，為保證模板能相互套用，同一種模板上下都能相互連接，模板間錯位控制在不大于1 mm。模板分段制作高度根據(jù)圓柱的高度確定。

模板在出廠前進行試拼裝，經(jīng)檢查幾何尺寸、拼裝后相鄰板高差符合設計要求，模板進入工地后派專人進行多次打磨，確保無銹跡，安裝涂刷輕機油作為脫模劑，用75 t汽車吊拼裝成整體。

為防止失水漏漿，模板在平面、垂直面連接模板接縫處粘貼優(yōu)質(zhì)塑狀海綿封條，保證在振搗過程中，板縫無滲漏。模板拼裝完成后，底部內(nèi)外固定后，應對其內(nèi)模拼縫、平面位置、頂部標高、節(jié)點聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進行檢查。

5.6 混凝土澆筑與振搗

本工程V形斜柱填芯采用C80混凝土，外包采用C60混凝土，坍落度要求（160±20） mm，根據(jù)前面的鋼筋安裝順序決定混凝土的澆搗次序。

混凝土澆筑前先清除模內(nèi)雜物，接地部分先用砂漿鋪底，以防漏漿。澆筑之前應先對V形斜柱與下部的接觸面灑水濕潤，然后再澆筑混凝土?；炷翝仓捎媒娱L泵車軟管直接將混凝土泵送至底部，混凝土自由落差不超過2 m，澆筑時水平分層澆筑，每層澆筑厚度不大于30 cm。同時在下層混凝土初凝前澆筑完上一層混凝土。澆筑連續(xù)不間斷進行，如因故間斷，其間斷時間應小于已澆混凝土初凝時間。

由于柱體呈傾斜狀并且柱體內(nèi)鋼筋密集，為確?；炷琳駬v質(zhì)量，在模板內(nèi)置了2個輔助振搗鋼圈，用于確保振搗過程中能夠有序振搗，振搗時應嚴格按規(guī)范要求操作，并注意不得少振、漏振。混凝土振搗時，其移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍，每一部位混凝土須振動到密實為止。

振搗棒的使用要“快插慢拔”，每個插點振搗時間以20～30 s為宜，振搗上一層時要插入下一層5 cm，且在下層初凝前，消除施工縫。待混凝土面至連系梁底振搗人員上來，焊接系梁面鋼筋、安裝鋼筋網(wǎng)片，然后繼續(xù)混凝土澆筑。

5.7 模板的拆除及養(yǎng)護

混凝土澆筑完成，表面收漿干燥時應立即用薄膜覆蓋灑水養(yǎng)生，強度達到70%以上方可進行模板的拆除。模板拆除時從上到下分塊拆除，保證吊車人工配合進行，松開螺栓后，吊車吊住模板，人工用鋼纖小心松動模板接口。待整個模板接口全部松動后，吊車向上向外試著拖動模板，模板脫離V形斜柱后應人工扶住模板，防止晃動碰到混凝土，損傷混凝土面層，模板拆除后需將V形斜柱用塑料薄膜包裹進行養(yǎng)護[9-10]。

6 結(jié)語

1）本工程V字形變截面清水混凝土斜柱，在上部結(jié)構(gòu)體系中尤為重要，其結(jié)構(gòu)安全性也是重要一環(huán)，在對本工程的整體外觀上起到標志性意義。

2）本工程V字形變截面清水混凝土斜柱表觀輪廓清晰、線條順直、光亮平整，成為本工程特色之一。把難點做成了亮點，確保了清水混凝土的觀感效果，得到了業(yè)主和社會上的好評。

3）變截面清水混凝土柱施工質(zhì)量控制難度大，但只要充分重視，嚴格要求，通過精細管理及工藝創(chuàng)新，采取合理的施工技術(shù)，一定能有效保證清水混凝土斜柱的施工質(zhì)量。