磚筒倉(cāng)燈芯絨造型清水混凝土施工關(guān)鍵技術(shù)*

孫曉陽(yáng)，顏衛(wèi)東，于健偉，唐鑫坤

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 201204)

1 工程概況

近年來(lái)，我國(guó)建筑業(yè)得到蓬勃發(fā)展，在此期間涌現(xiàn)出大量工業(yè)廠房，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供有力支撐。江蘇園博園-主展館項(xiàng)目為了有效地對(duì)廢棄筒倉(cāng)加以保留改造，延續(xù)工業(yè)遺址氣息，采用燈芯絨藝術(shù)混凝土，以混凝土本色體現(xiàn)工業(yè)遺址特色。項(xiàng)目位于南京市江寧區(qū)湯山街道圣湖西路兩側(cè)，陽(yáng)明山莊以東，昆元水泥廠和銀佳水泥廠內(nèi)。A～G筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)形式均為砌體結(jié)構(gòu)，建成于20世紀(jì)70年代，共計(jì)42個(gè)罐體，直徑約為5.5m，筒倉(cāng)壁厚450mm。

2 施工重難點(diǎn)

1)對(duì)各筒倉(cāng)內(nèi)壁數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，通過(guò)建立三維模型，精確反饋筒倉(cāng)內(nèi)壁垂直度、造型等，以合理確定新增混凝土厚度及內(nèi)筒直徑。

2)燈芯絨造型清水混凝土具有造型工藝復(fù)雜、模架體系設(shè)計(jì)困難、施工質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。

3)筒倉(cāng)內(nèi)壁新增混凝土采用無(wú)對(duì)拉螺栓鋼模板成型，采用清水混凝土配合比，以保證混凝土藝術(shù)效果。

4)采用PVC波紋板作為鋼模板罩面板，保證混凝土澆筑質(zhì)量，以體現(xiàn)工業(yè)遺址特色。

5)采用高強(qiáng)度灌漿料澆筑筒倉(cāng)頂部壓頂梁，以提高承載力，方便自懸掛提升鋼平臺(tái)快速安裝。

6)通過(guò)在筒倉(cāng)底部設(shè)置混凝土梁，增加基礎(chǔ)整體性，避免不均勻沉降引起結(jié)構(gòu)再次開(kāi)裂、變形等。

7)新增鋼筋網(wǎng)，采用梅花形植筋，與原有筒倉(cāng)內(nèi)壁相連，保證新舊結(jié)構(gòu)整體性，確保后期使用安全。

8)采用人工配合特制機(jī)械施工，對(duì)成型后混凝土凸面進(jìn)行工藝面層處理，形成不規(guī)則紋理，保證面層粗糙效果，體現(xiàn)燈芯絨造型。

3 工藝流程與操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

本工程工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1施工準(zhǔn)備

1)現(xiàn)場(chǎng)特殊工種須持證上崗，且上崗前須進(jìn)行安全培訓(xùn)。

2)安全勞保用品配置齊全，且穿戴正確。

3)現(xiàn)場(chǎng)水電及施工機(jī)械準(zhǔn)備充分，避免因發(fā)生意外情況導(dǎo)致不能連續(xù)作業(yè)。

4)勞動(dòng)力準(zhǔn)備充足，確保工作正常開(kāi)展。

3.2.2內(nèi)壁清理至結(jié)構(gòu)層

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，除個(gè)別筒倉(cāng)內(nèi)部殘余原料為石外，大部分筒倉(cāng)殘余原料以水泥為主。原料廢棄已久，特別是靠近筒壁位置因受潮固結(jié)成塊，相當(dāng)堅(jiān)硬，人工清理較困難，利用高壓水槍不斷沖洗，沖落水泥塊。高壓清洗車沖洗后，筒倉(cāng)內(nèi)壁仍殘留較多水泥塊，人工使用電鎬破除。

3.2.3測(cè)量結(jié)構(gòu)尺寸

為實(shí)現(xiàn)建筑效果，筒倉(cāng)內(nèi)部立面變化豐富，鋼模板包括圓柱形豎直段和圓臺(tái)形喇叭口段。為便于控制混凝土澆筑整體質(zhì)量，對(duì)筒體標(biāo)高、弧度、坡度進(jìn)行反復(fù)測(cè)量，并采用三維建模的方式，復(fù)原筒倉(cāng)結(jié)構(gòu)，如圖2所示。合理確定內(nèi)部新增混凝土厚度及內(nèi)筒直徑，同時(shí)進(jìn)行內(nèi)側(cè)模板排布。

圖2 筒倉(cāng)復(fù)原模型

3.2.4筒倉(cāng)內(nèi)壁植筋與鋼筋綁扎

在原有筒倉(cāng)內(nèi)壁新增雙層雙向鋼筋網(wǎng)，水平筋φ10@150，豎向筋φ12@150。新增鋼筋網(wǎng)與筒倉(cāng)采取植筋方式連接，連接點(diǎn)按梅花形布置。根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，植筋拉拔承載力檢驗(yàn)值為40.7kN，按同規(guī)格、同型號(hào)、同部位組成檢驗(yàn)批，按每批總數(shù)的0.1%進(jìn)行抽檢，確保拉拔承載力滿足要求。

3.2.5PVC波紋板制作與安裝

PVC波紋板長(zhǎng)度模數(shù)與鋼模板高度保持一致，方便現(xiàn)場(chǎng)拼裝，需保證單個(gè)鋼模板上波紋板凹凸面連續(xù)。采用自攻螺釘將PVC波紋板固定在鋼模板表面，并采用發(fā)泡劑密封拼縫?；炷翝仓^(guò)程中，PVC波紋板外表面受混凝土擠壓作用，而內(nèi)表面由鋼模板均勻支托，擠壓作用較小，因此，PVC波紋板變形可忽略不計(jì)。

3.2.6鋼模板施工過(guò)程受力分析

本工程應(yīng)嚴(yán)格控制模板變形，采用ABAQUS軟件對(duì)鋼模板典型豎直段進(jìn)行有限元分析，模擬施工過(guò)程中受力與變形狀態(tài)。鋼模板襯板直徑4 600mm，豎直段高1 500mm，厚6mm，分成8片制作。襯板縱、橫向加勁肋寬120mm，厚16mm。鋼模板采用殼單元S4R模擬(見(jiàn)圖3)，鋼材等級(jí)為Q235，采用彈性本構(gòu)模型，彈性模量取2.05×105N/mm2，泊松比取0.3。鋼模板外表面受混凝土作用，承受倒三角形分布的側(cè)壓力，混凝土容重按25kN/m3計(jì)算。鋼模板底部與下層鋼模板采用螺栓連接，兩側(cè)與相鄰鋼模板采用螺栓連接，邊界條件均按鉸接，頂部為自由邊界，鋼模板中部豎向沿三分點(diǎn)位置按鉸接設(shè)置2道支撐。

圖3 鋼模板有限元模型

鋼模板襯板位移、應(yīng)力云圖分別如圖4，5所示，由圖4，5可知，鋼模板襯板最大應(yīng)力為11.12MPa，遠(yuǎn)小于屈服強(qiáng)度235N/mm2；鋼模板襯板最大變形位于底部無(wú)加勁肋處，最大位移為0.12mm，滿足施工階段變形要求。鋼模板仍有較大承載余量，可進(jìn)一步優(yōu)化加勁肋布置，降低模板制作成本。

圖4 鋼模板位移云圖(單位：mm)

圖5 鋼模板應(yīng)力云圖(單位：MPa)

3.2.7鋼模板制作與安裝

根據(jù)筒倉(cāng)尺寸完成鋼模板制作與編號(hào)后，拖運(yùn)至筒倉(cāng)施工現(xiàn)場(chǎng)，完成拼裝作業(yè)。按照由下而上的順序分段安裝鋼模板，安裝順序如下。

1)相對(duì)標(biāo)高測(cè)定 根據(jù)絕對(duì)標(biāo)高確定筒倉(cāng)相對(duì)標(biāo)高±0.000，每個(gè)筒倉(cāng)標(biāo)高測(cè)定點(diǎn)≥4個(gè)。

2)安裝 將制作完成的鋼模板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝，水平、豎向鋼模板通過(guò)螺栓連接。

3)調(diào)整 鋼模板安裝完成后進(jìn)行標(biāo)高校正與筒倉(cāng)內(nèi)壁間距調(diào)整校正，直至完全符合圖紙要求，調(diào)節(jié)完成后擰緊螺栓。

4)固定 鋼模板調(diào)整到位后，在鋼模板外側(cè)按500mm間距均布1圈φ14鋼筋，高出鋼模板300mm。植筋完成24h后，將鋼模板與豎向鋼筋進(jìn)行水平焊接，防止混凝土澆筑時(shí)鋼模板發(fā)生側(cè)向位移，影響施工精度。

3.2.8混凝土澆筑

為保證澆筑效果，保持混凝土原色，減少面層裝飾，采用高流態(tài)清水混凝土。為確?；炷翝仓尚唾|(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)控制坍落度為(180±20)mm。

混凝土澆筑遇復(fù)雜鋼筋節(jié)點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行多點(diǎn)提升振搗，施工裝置如圖6所示。在混凝土構(gòu)件底部預(yù)埋鋼筋彎頭，通過(guò)鋼絲繩導(dǎo)索連接鋼筋彎頭及上部構(gòu)件。將連有2個(gè)螺母的混凝土振搗棒穿過(guò)鋼絲繩導(dǎo)索，導(dǎo)索路徑即為振搗棒上下滑動(dòng)路徑。每個(gè)混凝土構(gòu)件中預(yù)先插入3根振搗棒，澆筑時(shí)振搗棒與模板距離保持為50cm，并沿縱橫向留設(shè)排氣孔。排布在構(gòu)件中的多根振搗棒按設(shè)定路徑工作，從而保證混凝土振搗密實(shí)。

圖6 混凝土多點(diǎn)提升振搗裝置

3.2.9混凝土表面處理

僅對(duì)凸出部分混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛深度控制為6mm左右，施工時(shí)自上而下一次成型，保證混凝土表面呈現(xiàn)燈芯絨造型?；炷凌徝珪r(shí)強(qiáng)度應(yīng)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%，鑿毛人員須具有高空作業(yè)證，所有施工人員上崗前須進(jìn)行培訓(xùn)，確保鑿毛深度滿足要求。

4 質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)材料和設(shè)備進(jìn)場(chǎng)時(shí)，須驗(yàn)收品牌、型號(hào)、規(guī)格、色澤、質(zhì)量和數(shù)量，確保材料滿足設(shè)計(jì)要求及加工制作進(jìn)度要求。

2)構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，以確認(rèn)運(yùn)輸過(guò)程中有無(wú)變形、損壞等，并會(huì)同有關(guān)部門(mén)及時(shí)處理。

3)應(yīng)按被加固構(gòu)件整修后內(nèi)部?jī)艨粘叽绗F(xiàn)場(chǎng)制作鋼模板及PVC波紋板，鋼模板切口或預(yù)留孔洞位置、尺寸和數(shù)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

4)鋼模板安裝須牢固，位置、尺寸均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

5)混凝土澆筑時(shí)須嚴(yán)格控制坍落度，并充分振搗，確保澆筑成型質(zhì)量。

6)嚴(yán)格控制下料高度、厚度，保證分層厚度符合要求。

7)鋼模板拆除時(shí)應(yīng)注意拆除時(shí)間，避免早拆對(duì)混凝土造成損壞，拆除時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鋼模板的保護(hù)，以免對(duì)混凝土造成永久破壞。

8)施工后期需注意對(duì)混凝土飾面的保護(hù)，混凝土澆筑完成后須及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以免出現(xiàn)混凝土強(qiáng)度不足、顏色不均等情況。

9)混凝土鑿毛前應(yīng)確保強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%，須嚴(yán)格控制鑿毛范圍、深度，使紋理均勻、連續(xù)。

5 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)廠房多為磚砌體結(jié)構(gòu)，建造時(shí)間較早，運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)，建筑空間難以滿足新的生產(chǎn)需求，存在安全隱患。為此，將工業(yè)遺址改造為餐飲、住宿用房等，不僅可減少建筑垃圾的產(chǎn)生，且能將工業(yè)原貌與現(xiàn)代工藝相融合，符合節(jié)約型社會(huì)、可持續(xù)發(fā)展理念。江蘇園博園項(xiàng)目主展館采用燈芯絨造型清水混凝土施工工藝，解決了廢棄磚筒倉(cāng)保留工業(yè)原貌改造難題，為工業(yè)遺址改建再利用提供參考，具有一定經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。