模板工程裝配式組合柱箍加固體系

金 晶，沈 迪

（浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江杭州310012）

1 工程概況

杭州市某公共建筑結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。地上5～11層，地下1層。工程框架柱構(gòu)件參數(shù)見表1。

表1 框架柱構(gòu)件參數(shù)

2 加固體系的選定

2.1 方案1

加固體系采用鋼管扣件作為緊固裝置，連接件采用扣件與螺栓。該方案作為傳統(tǒng)施工方法具有以下特點：

1）因其緊固效果不理想，混凝土澆筑過程中易產(chǎn)生跑模、漲模、鼓模等現(xiàn)象，構(gòu)件成形后其工程質(zhì)量較難保證，合格率較低，質(zhì)量通病現(xiàn)象較為普遍。

2）因其須設(shè)置螺栓，導(dǎo)致安裝拆卸不簡潔，施工過程中還須耗費(fèi)大量鋼管、人力、作業(yè)時間，對施工成本及工期也有一定程度的影響。

3）因其模板須打孔，導(dǎo)致模板損耗率高，廢料增加，不符合節(jié)能環(huán)保的施工理念。

2.2 方案2

加固體系采用裝配式組合加固件、結(jié)合定位件。該方案作為實用新型施工方法具有以下特點：

1）作為模板工程柱箍加固施工作業(yè)，本工法施工布置靈活，施工機(jī)具安裝方便，材料運(yùn)輸快捷，受環(huán)境限制少。

2）可隨建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)的變化同步調(diào)節(jié)柱膜本身的截面尺寸。

3）采用高強(qiáng)度薄壁鋼材替代鋼管扣件，自重低，構(gòu)件成形后無須清理墻面，質(zhì)量有保障，滿足創(chuàng)優(yōu)奪杯工程的需求。

4）無須連接件，模板無須打孔，施工成本降低、材料損耗率、周轉(zhuǎn)率進(jìn)一步提升，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5）簡化了施工工序，技術(shù)先進(jìn)，安裝拆卸方便，節(jié)省工期的同時具備可靠的施工安全性，社會效益顯著。

該工程為重點工程，工期緊，任務(wù)重。質(zhì)量目標(biāo)為確保 “錢江杯” ，爭創(chuàng) “魯班獎” 。經(jīng)多方討論研究，采用方案2裝配式組合柱箍加固體系。

3 材料的選擇與加工

1）面板：覆面木膠合板，層數(shù)5層，厚度18 mm，尺寸1 830 mm×91.5 mm。

2）次龍骨：矩形方木，尺寸60 mm×80 mm。

3）加固件（Q345B級鋼板沖壓剪切成型為長方形，其尾部采用特殊冷彎技術(shù)彎成為130 mm的180°彎鉤，平直段端部規(guī)律均勻排布緊固矩形定位孔）。見圖1。

圖1 裝配式組合柱箍加固系統(tǒng)加固件平面、立面及剖面

4）定位件（Q345B級鋼板沖壓剪切成型為三角形鋼插銷，整體形狀為三角形）。見圖2。

圖2 定位件立面、剖面

5）輔助支架（利用廢舊模板、方木現(xiàn)場加工而成）。

4 工藝原理

利用輔助支架作為4根加固件（柱箍主龍骨）臨時支撐點，過程中使一根（尾端）帶有180°彎鉤其延伸長度為130 mm的加固件與相鄰一側(cè)（頭端）設(shè)置矩形定位孔的加固件鉚合后，安裝定位件。最終以順時針或逆時針方向水平依次安裝4根加固件與4根定位件直至一道柱箍加固完畢。見圖3。

圖3 裝配式組合柱箍加固體系配件展示（三維模型圖）

5 裝配式組合柱箍安裝

模板工程裝配式組合柱箍實施前應(yīng)結(jié)合項目工程特點、施工作業(yè)環(huán)境、施工標(biāo)準(zhǔn)、地方性文件、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，編制模板與承重架搭拆工程專項施工方案。方案審核通過后經(jīng)專項技術(shù)交底后由現(xiàn)場人員實施安裝作業(yè)。該工程裝配柱組合箍安裝步驟如下：

5.1 輔助支架搭設(shè)

輔助支架采用施工現(xiàn)場廢舊模板或廢舊方木用于加固件水平安裝放置的臨時支撐工作。

5.2 一號加固件安裝

先將一號加固件水平放置于輔助支架上，其（尾端）130 mm的180°彎鉤放置方向需彎頭向上，放置位置盡可能讓折彎邊緣（尾端）與方柱模板外緣對齊。加固件垂直度、平整度與模板安裝允許偏差盡量一致。見圖4。

圖4 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟1（三維模型圖）

5.3 二號加固件與一號定位件安裝

將二號加固件水平放置于輔助支架上，其矩形定位孔（頭端）一側(cè)穿過一號加固件（尾端）的折彎空間，同時使其（尾端）130 mm的180°彎鉤放置方向需彎頭向下，放置位置盡可能讓折彎邊緣（尾端）與方柱模板外緣對齊。一號加固件（尾端）與二號加固件（頭端）鉚合就位后，選擇離方柱模板最近的定位孔，插入一號定位件，由上而下敲擊定位件，使得定位件向下位移一定深度。見圖5。

5.4 三號加固件與二號定位件安裝

將三號加固件水平放置于輔助支架上，其矩形定位孔（頭端）一側(cè)穿過二號加固件（尾端）的折彎空間，同時使其（尾端）130 mm的180°彎鉤放置方向需彎頭向上，放置位置盡可能讓折彎邊緣（尾端）與方柱模板外緣對齊。二號加固件（尾端）與三號加固件（頭端）鉚合就位后，選擇離方柱模板最近的定位孔，插入二號定位件，由上而下敲擊定位件，使得定位件向下位移一定深度。見圖6。

5.5 四號加固件與三號四號定位件安裝

圖5 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟2（三維模型圖）

圖6 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟3（三維模型圖）

將四號加固件水平放置于輔助支架上，其頭端穿過三號加固件（尾端）的折彎空間，同時保證四號加固件（尾端）折彎空間卡住一號加固件（頭端）。使得四號加固件頭尾兩端分別與三號加固件（尾端）、一號加固件（頭端）相鉚合后，分別選擇離方柱模板最近的定位孔，插入三、四號定位件，由上而下敲擊定位件，使得定位件向下位移一定深度。見圖7。

5.6 檢驗校核與加固體系緊固

加固體系加固件與定位件初步安裝完畢后，進(jìn)行緊固作業(yè)，使得每片加固件緊貼柱模板外緣，用榔頭敲擊定位件上端使其在定位孔內(nèi)持續(xù)向下位移，過程中對加固件與柱模的垂直度、平整度進(jìn)行控制，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。同時確保輔助支架堅實、穩(wěn)固不產(chǎn)生位移，直至定位件經(jīng)敲擊后無法繼續(xù)向下位移，達(dá)到緊固效果。見圖8。

圖7 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟4（三維模型圖）

圖8 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟5（三維模型圖）

5.7 輔助支架拆除

拆除臨時輔助支架后對柱箍整體緊固性、穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，觀察柱箍是否有向下位移等現(xiàn)象。見圖9。

5.8 構(gòu)件整體加固完成

第一道柱箍加固施工完畢后，依據(jù)專項施工方案由下而上進(jìn)行第二道柱箍加固施工，依次循環(huán)直至整個構(gòu)件整體加固完畢。見圖10。

6 施工效果及經(jīng)濟(jì)效益分析

6.1 施工效果

6.1.1 安拆過程

1）裝配式組合柱箍：無須使用對拉螺栓、穿線管，無須模板打孔，拆除方便。

2）傳統(tǒng)鋼管扣件、對拉螺栓：須使用對拉螺栓、穿線管，須模板打孔，須清理墻面，拆除復(fù)雜。

圖9 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟6（三維模型圖）

圖10 裝配式組合柱箍加固體系安裝步驟7（三維模型圖）

6.1.2 成型效果

1）裝配式組合柱箍：柱體表面光潔，無穿墻孔，構(gòu)件尺寸標(biāo)準(zhǔn)。

2）傳統(tǒng)鋼管扣件、對拉螺栓：柱體有穿墻孔，須后期修補(bǔ)，質(zhì)量通病現(xiàn)象較明顯。

6.1.3 模板周轉(zhuǎn)

裝配式組合柱箍因上述優(yōu)點，導(dǎo)致模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)較高，節(jié)約了模板成本。

6.1.4 性能參數(shù)

通過使用該加固體系，經(jīng)過現(xiàn)場實際檢測，以1 450 mm×800mm框架柱為例，混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面總高度6.71 m，其底部能夠有效承受混凝土側(cè)壓力達(dá)到29.868 kN／m2，面板彈性模量達(dá)到E＝8 925 N／mm2；其加固件（柱箍）的截面抵抗矩達(dá)到W＝4.49 cm3，加固件（柱箍）的抗彎強(qiáng)度設(shè)計值達(dá)到［f］＝205 N／mm2，加固件（柱箍）的彈性模量達(dá)到E＝206 000 N／mm2。

6.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

6.2.1 材料成本分析

以方柱截面尺寸700～1 000 mm，采用裝配式組合柱箍加固體系為例，其10套租賃費(fèi)用合計：0.6元／每套×5天×10套＝30元。

如采用傳統(tǒng)鋼管扣件、對拉螺栓所需材料及費(fèi)用為：

1）鋼管8根×1.5 m×10套＝120 m。5 d周轉(zhuǎn)一次，折合使用費(fèi)5元。

2）對拉螺栓 12 m一套（含穿墻絲 6 m），2元／m，共計10套，合計：240元。損耗率5%，折合單次使用費(fèi)12元。

3）穿線管6 m，0.5元／m，共10套，合計：30元。損耗率為95%以上。

4）山型卡16個，0.5元／個，共10套，合計：80元。損耗率5%，折合單次使用費(fèi)4元。

5）螺母 16個，0.15元／個，共 10套，合計：24元。按5%的損耗，折合單次使用費(fèi)1.2元。

6）費(fèi)用合計5＋12＋30＋4＋1.2＝52.2元。

7）節(jié)省費(fèi)用52.2－30＝22.2元。

通過上述經(jīng)濟(jì)效益分析，每根柱子可節(jié)省材料費(fèi)22.2元。

6.2.2 人工費(fèi)分析

1）模板工程裝配式組合柱箍加固體系（含封模板＋次楞＋加固體系施工）：

①地下室柱體加固：一個工時，2名工人同步施工可加固完成7個方柱。

②地上標(biāo)準(zhǔn)層柱體加固：一個工時，2名工人同步施工可加固完成12個方柱。

2）模板工程傳統(tǒng)柱箍加固體系（含封模板＋螺栓＋次楞＋鋼管扣件施工）：

①地下室柱體加固：一個工時，2名工人同步施工可加固完成4個方柱。

②地上標(biāo)準(zhǔn)層柱體加固：一個工時，2名工人施工可加固完成6個方柱。

通過上述經(jīng)濟(jì)效益分析，模板工程裝配式組合柱箍加固體系較傳統(tǒng)施工方法，施工安裝效率提高一倍，人工費(fèi)節(jié)約50%左右，每根柱子大約節(jié)省145元。

7 裝配式組合柱箍加固體系應(yīng)用前景

隨著模板工程裝配式組合柱箍加固體系大量的實施，使得模板工程中柱箍加固體系得以充分運(yùn)用和發(fā)展，因其緊固效果理想而降低了跑模、漲模、鼓模等現(xiàn)象，成型效果佳、合格率高、無須清理墻面從而使得工程觀感質(zhì)量有效提升，而且對拉螺栓的舍棄進(jìn)一步降低成本、提升施工效率。同時該體系由工廠加工，現(xiàn)場組裝，使用過程中節(jié)約勞動力，節(jié)約施工時間，可周轉(zhuǎn)至完工，從而減少了廢料。無論從社會效益、節(jié)能和環(huán)保上均有顯著成效。裝配式組合柱箍加固體系未來將逐步取代傳統(tǒng)的鋼管扣件（對拉螺栓）加固體系。因此對于框架、框剪結(jié)構(gòu)施工有著美好的發(fā)展前景。

8 結(jié) 語

該工程通過采用裝配式組合柱箍加固體系現(xiàn)場實施，整體工期節(jié)約15%。故通過改變傳統(tǒng)的施工方法與施工工序，采用新技術(shù)、新工藝，對建設(shè)工程從工期、質(zhì)量、成本、安全等各方面均能夠帶來高收益，從而進(jìn)一步提升了工程質(zhì)量。