單曲面清水混凝土大直徑弧形木紋屋面板施工技術(shù)

辛海京，李亨通，劉憲國(guó)，崔理佳，馮建雄

(中建一局華江建設(shè)有限公司，北京 100161)

1 工程概況

近年來(lái)，隨著異形建筑的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)建筑形式與幾何形狀已無(wú)法滿足新的要求，特殊的輪廓造型與結(jié)構(gòu)體系越來(lái)越受到青睞，施工技術(shù)隨之不斷創(chuàng)新。景德鎮(zhèn)紫晶國(guó)際會(huì)議中心位于景德鎮(zhèn)市昌江區(qū)新平路168號(hào)，建筑面積40 161.03m2，共有11個(gè)單體建筑，包括5個(gè)會(huì)議廳和6個(gè)酒店，其中7個(gè)單體建筑采用反弧形屋面板，4個(gè)采用正弧形屋面板。由于本工程清水混凝土屋面板形式新穎，受力、跨度較大，因此采用鋼骨架預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系。

景觀房單曲屋面實(shí)心板厚300mm，兩側(cè)懸挑端板厚238～300mm，板底清水混凝土保護(hù)層厚30mm，板頂清水混凝土保護(hù)層厚25mm，景觀房及2號(hào)會(huì)議廳屋面設(shè)計(jì)曲率與施工難度較大。景觀房屋面板兩側(cè)上翹弧度最大(屋面板最低點(diǎn)與上翹點(diǎn)相差3m)，屋面板橫斷面如圖1所示。景觀房屋面板底木紋清水混凝土效果如圖2所示，紋路包括橫紋和豎紋。

圖1 屋面板橫斷面

圖2 木紋清水混凝土效果

2 施工重難點(diǎn)

本工程施工重難點(diǎn)主要包括正、反弧形屋面板曲率大，清水混凝土可塑性差、難以成型，在僅支設(shè)弧形屋面板底層模板的情況下確?；炷脸尚土己?，預(yù)埋件定位精確，避免事后剔鑿混凝土等。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

由于本工程屋面板曲率大，且振搗棒長(zhǎng)度有限，為避免底部混凝土振搗不密實(shí)等造成的拆模后屋面板厚度小、混凝土蜂窩麻面等問題，采用以下施工技術(shù)加以解決。

3.1 僅支設(shè)底層模板

為保證大曲率屋面板混凝土澆筑成型質(zhì)量，未采用傳統(tǒng)的屋面板底層模板與頂層模板均支設(shè)的方式，僅支設(shè)底層模板，在上下層屋面板鋼筋間設(shè)置鋼絲網(wǎng)片，由中間向兩邊對(duì)稱澆筑屋面板混凝土。

3.2 基于BIM技術(shù)的預(yù)埋件精確定位

本工程由于清水混凝土澆筑完成后不允許剔鑿，因此，采用BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)埋件精確定位，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)紅外放線，確定預(yù)埋件最終位置。

3.3 圓弧模板設(shè)置

本工程屋面板需支設(shè)底層模板、木紋肌理板、圓弧形多層板，由于拼縫不易嚴(yán)密，且施工正值雨季，木紋肌理板易潮濕，因此，首先支設(shè)圓弧形多層板，然后在其上支設(shè)木紋肌理板。

4 施工工藝流程

4.1 屋面支架施工

屋面支架施工工藝流程為：根據(jù)設(shè)計(jì)要求推算每根立桿頂托面標(biāo)高→架體基礎(chǔ)處理→立桿彈線放樣→架體搭設(shè)→立桿頂托安裝→頂托面標(biāo)高調(diào)整復(fù)核→縱向槽鋼安裝→橫向弧形方鋼主龍骨安裝定位→縱向木方次龍骨安裝。

景觀房屋面板立桿縱向間距為800mm，橫向間距為900mm，步距≤1 500mm，掃地桿高度≤200mm，布置豎向剪刀撐與水平剪刀撐。安裝完成的屋面支架如圖3所示，立桿頂托面標(biāo)高如圖4所示。

圖3 屋面支架

圖4 立桿頂托面標(biāo)高

為保證清水混凝土成型效果，屋面板縱向次楞選用矩形木方，采用扎絲與弧形方鋼固定，按水平間距150mm設(shè)置。橫向主背楞采用弧形方鋼，每1 500mm為1節(jié)，按縱向間距500mm設(shè)置，采用預(yù)先焊接的短鋼筋進(jìn)行限位安裝。U形頂托上部設(shè)置[12a縱向主楞，長(zhǎng)度控制為4m左右。安裝縱向主楞時(shí)，應(yīng)采取限位措施，保證槽鋼頂緊U形頂托。安裝橫向主背楞時(shí)，對(duì)分段鋼管進(jìn)行預(yù)拼裝、校核及定位標(biāo)記。

基于BIM技術(shù)模擬屋面支架立桿標(biāo)高，并結(jié)合設(shè)計(jì)單位提供的橫向斷面板底標(biāo)高及平面板底標(biāo)高布置圖進(jìn)行放樣，保證立桿標(biāo)高誤差≤10mm，以滿足曲面效果，如圖5所示。

圖5 架體立面構(gòu)造示意

4.2 圓弧模板施工

圓弧模板施工工藝流程為：木紋清水基層板鋪貼安裝→預(yù)埋槽定位放樣→木紋肌理板鋪貼安裝→基層清理→鋼筋綁扎→預(yù)埋件定位固定→圓弧上檐口吊模施工。

第1道基層板采用1 220mm×2 440mm×15mm普通模板，橫向曲率較大時(shí)，為保證基層板圓弧過渡自然，采用寬300～600mm板進(jìn)行橫向鋪裝，從而實(shí)現(xiàn)第1道基層找弧，采用木工釘進(jìn)行固定，木工釘間距為300mm?；鶎影逋瓿啥ㄎ环艠?、預(yù)埋件定位后，由最低點(diǎn)對(duì)稱向兩側(cè)鋪貼木紋肌理板，拼縫高度≤2mm、縫寬≤1mm，射釘間距200mm。木紋肌理板采用樟子松，寬135mm，長(zhǎng)2 000～3 000mm，厚6～7mm，木紋肌理板面效果即為單曲屋面板底清水混凝土效果。為減少射釘釘眼觀感缺陷，采用子母口的形式隱藏釘眼。木紋肌理板鋪貼完成后需進(jìn)行成品保護(hù)，綁扎鋼筋時(shí)施工人員鞋底須清潔到位或穿防污鞋，嚴(yán)禁亂丟、亂倒污染物質(zhì)?？紤]雨季施工及模板清理，在屋面板低洼處提前設(shè)置排水孔，混凝土澆筑時(shí)封閉。

4.3 圓弧鋼筋綁扎

圓弧鋼筋綁扎流程為：暗梁定位放樣→梁板鋼筋下料→暗梁鋼筋綁扎→屋面板底鋼筋綁扎→混凝土墊塊設(shè)置→機(jī)電管線預(yù)留預(yù)埋→混凝土抗滑移鋼絲網(wǎng)焊接→屋面板上部鋼筋綁扎→預(yù)埋件焊接固定→屋面板板厚控制鋼筋焊接→自檢→驗(yàn)收。

鋼筋運(yùn)到屋面板時(shí)，堆料底部需設(shè)置墊木，保證鋼筋清潔無(wú)油污，避免對(duì)木紋肌理面造成損壞或污染。鋼筋保護(hù)層墊塊應(yīng)采用與混凝土顏色接近的墊塊，墊塊設(shè)置應(yīng)橫平豎直，同時(shí)保護(hù)層厚度需滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。

鋼筋需要焊接或割除時(shí)，工作面范圍應(yīng)提前考慮設(shè)置滅火、滅煙水源，避免焊渣掉入木紋肌理面造成損傷或引起火情。

4.4 機(jī)電管線預(yù)埋

1)屋面預(yù)埋件定位放樣前，先對(duì)各專業(yè)末端點(diǎn)位設(shè)施進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行預(yù)埋件墊板定位放樣，預(yù)埋件定位尺寸偏差控制在10mm以內(nèi)。

2)對(duì)于清水混凝土，要求機(jī)電專業(yè)準(zhǔn)確預(yù)留屋面板預(yù)埋件位置。線盒預(yù)埋步驟如下：準(zhǔn)確確定線盒位置；底盒采用聚苯板填充；底盒內(nèi)灌注填充玻璃膠，保證底盒內(nèi)空間充盈。增加鋼筋綁扎點(diǎn)，將底盒與結(jié)構(gòu)鋼筋穩(wěn)固定位，精確定位清水面線盒，避免事后剔鑿屋面板。

3)單曲屋面板四周檐口板底設(shè)置20mm寬滴水槽，屋面燈具、廣播、煙感等末端設(shè)施應(yīng)提前進(jìn)行預(yù)埋，要求定位準(zhǔn)確，混凝土成型質(zhì)量符合設(shè)計(jì)觀感要求。

4.5 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

屋面板要求一次性澆筑成型，不允許留設(shè)施工縫，且不允許設(shè)置螺栓眼。對(duì)于橫向曲率較大的屋面板，先澆筑弧形屋面板底部混凝土，再利用預(yù)先設(shè)置的縱向防滑鋼絲網(wǎng)片向兩側(cè)澆筑混凝土，鋼絲網(wǎng)片設(shè)置如圖6所示。由于屋面橫向曲率較大，兩側(cè)混凝土易滑落，需在混凝土逐漸失去塑性前進(jìn)行多次抹面和收光，并覆膜養(yǎng)護(hù)。

圖6 鋼絲網(wǎng)片設(shè)置示意

通過焊接短鋼筋、設(shè)置混凝土澆筑面標(biāo)高控制點(diǎn)控制混凝土澆筑面，僅支設(shè)弧形底層模板時(shí)，可不采用對(duì)拉螺栓對(duì)屋面板進(jìn)行加固，減少了對(duì)拉螺栓使用數(shù)量，拆模后觀感效果良好。合理劃分混凝土澆筑區(qū)域，確定合理的澆筑順序，在保證混凝土運(yùn)輸、供應(yīng)及澆筑順利的情況下，不產(chǎn)生施工冷縫，從而保證清水混凝土成型效果。

混凝土澆筑完成并經(jīng)多次抹面、收光后，立即覆膜養(yǎng)護(hù)，避免水分蒸發(fā)，通過混凝土自身水分進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土表面顏色均勻，混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間≥7d。

混凝土基層清理較重要，對(duì)清水混凝土整體效果影響較大，處理大面積浮塵時(shí)，優(yōu)先采用中性清洗劑。針對(duì)污染類別采用不同的處理方法，如表1所示。

表1 清水混凝土表面常見污染與處理方法

5 施工質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量檢查

清水混凝土質(zhì)量檢查內(nèi)容如表2所示。

表2 清水混凝土質(zhì)量控制

5.2 裂縫預(yù)防

清水混凝土一次澆筑成型，因?qū)Ρ砻嬗^感要求較高，為防止出現(xiàn)塑性收縮裂縫和干縮裂縫，應(yīng)從以下方面加以控制。

1)塑性收縮裂縫

針對(duì)混凝土塑性收縮裂縫采取以下控制措施：

①選用收縮值較小、早期強(qiáng)度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；②嚴(yán)格控制水灰比，通過摻加高效減水劑增加混凝土坍落度及和易性，減少水泥及水的用量；③混凝土澆筑前，將混凝土基層或模板灑水濕透；④及時(shí)覆蓋塑料薄膜、潮濕麻片或在混凝土表面噴灑養(yǎng)護(hù)劑等，保持混凝土終凝前表面濕潤(rùn)；⑤在高溫和大風(fēng)天氣下設(shè)置遮陽(yáng)、擋風(fēng)設(shè)施，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

2)干縮裂縫

針對(duì)混凝土干縮裂縫采取以下控制措施：①進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)盡量控制水灰比，同時(shí)摻加適量減水劑；②嚴(yán)格控制混凝土配合比，用水量不宜大于設(shè)計(jì)用水量；③延長(zhǎng)拆模時(shí)間，加強(qiáng)混凝土早期養(yǎng)護(hù)并適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，冬季施工時(shí)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫覆蓋時(shí)間，并涂刷養(yǎng)護(hù)劑；④設(shè)置合適的收縮縫。

6 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)景德鎮(zhèn)紫晶國(guó)際會(huì)議中心工程弧形屋面板曲率大的問題，僅支設(shè)弧形屋面板底層模板，以適應(yīng)屋面板較小的厚度，保證混凝土振搗密實(shí)，避免混凝土出現(xiàn)蜂窩、孔洞、麻面等缺陷。在上下層屋面板鋼筋間設(shè)置鋼絲網(wǎng)片，解決清水混凝土可塑性差、難以成型等問題。僅支設(shè)底層模板，減少了對(duì)拉螺栓使用數(shù)量，屋面板拆模后觀感較好，清水混凝土達(dá)到良好成型效果。