村鎮(zhèn)磚砌體房屋芯柱式構(gòu)造柱施工技術(shù)

舒唯，劉勝波，姜學(xué)忠

（1重慶合信檢驗認(rèn)證有限公司，重慶 400050；2重慶市建筑科學(xué)研究院有限公司，重慶 400016；3重慶大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400045）

0 引言

單層或多層磚砌體房屋造價低廉、施工簡便，長期以來都是我國廣大村鎮(zhèn)地區(qū)重要的房屋結(jié)構(gòu)形式。然而，由于抗震意識淡薄且施工條件差，傳統(tǒng)磚砌體結(jié)構(gòu)房屋存在嚴(yán)重的抗震安全隱患，近年發(fā)生的多次地震中，大量村鎮(zhèn)磚砌體民宅嚴(yán)重?fù)p壞甚至倒塌，造成極大的生命財產(chǎn)損失[1-3]。因此，在廣泛調(diào)研和深入研究的基礎(chǔ)上，工程界提出了芯柱式構(gòu)造柱施工技術(shù)[4]，將傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土構(gòu)造柱改進(jìn)為基于預(yù)制模殼的現(xiàn)場裝配式施工，避免了現(xiàn)澆構(gòu)造柱繁瑣的施工工藝，更適合在村鎮(zhèn)地區(qū)推廣應(yīng)用，有助于實現(xiàn)構(gòu)造柱對磚砌體墻體的約束作用，提升村鎮(zhèn)地區(qū)磚砌體房屋的抗震性能。

1 技術(shù)原理及特點

為了實現(xiàn)構(gòu)造柱與砌體墻同步施工，采用了預(yù)制芯柱空心模殼。模殼可依據(jù)需求靈活定制，成品尺寸標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，為滿足“一”字形、“L”形、“T”形和“十”字形等不同類型墻體的施工需要，特設(shè)計了不同的空心模殼，可將模殼與砌塊靈活組砌。模殼高度同砌塊高，寬度同砌體墻厚，長度是在砌體墻厚的基礎(chǔ)上加上突出部分的長度（為60mm整數(shù)倍，詳見3.5），從而以此形成馬牙槎。模殼為空心開口構(gòu)造，可組砌形成空心柱體，將構(gòu)造柱鋼筋包裹在內(nèi)，并作為構(gòu)造柱永久性模板，每砌筑一皮砌體墻體，放置一塊空心模殼，當(dāng)砌筑到一定高度時，分段澆筑混凝土可實現(xiàn)分段支模、分段澆筑，打破諸多常規(guī)工序造成的局限。頂端模殼可預(yù)留洞口，這也為提高構(gòu)造柱柱頂混凝土密實度、保證施工質(zhì)量帶來了突破口。

為方便施工人員進(jìn)行梁表面的鉆孔植筋施工，應(yīng)事先在梁支模澆筑前，于構(gòu)造柱縱筋對應(yīng)的梁底模板位置處釘入測量釘，安放鋼筋籠并澆筑混凝土，拆模后會留下明顯的凹槽，植筋鉆孔時只需找準(zhǔn)凹槽位置即可。

開發(fā)一種新型混凝土柱頂澆筑工具，該工具由固定支架（焊有四個螺桿）、擋板、楔形槽三個部分組成。在澆筑柱頂混凝土?xí)r，將支架固定在柱頂灌漿口處（注：在砌筑墻體頂部砌塊時，采用PVC管預(yù)留了四個螺栓孔，將固定支架的螺桿插入即可固定），接著安裝楔形槽，待楔形槽裝滿混凝土后（即對應(yīng)的灌漿口也充滿了混凝土），將擋板沿著固定支架的滑槽插進(jìn)去，并可將楔形槽內(nèi)的混凝土倒出來留作它用。

此施工技術(shù)具有以下特點：

（1）結(jié)構(gòu)柱施工的過程中無需模板，節(jié)省了模板的采購（或租賃）成本，以及模板制作、安裝和拆除的人工成本；

（2）用于形成核心柱結(jié)構(gòu)柱模板的預(yù)制塊可與墻體同時砌筑，并形成馬牙槎，無需現(xiàn)場制模、支模、拆模，簡化了施工過程，節(jié)省了工期；

（3）預(yù)制塊可以在預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)，工廠化生產(chǎn)可以保證預(yù)制塊原材料的質(zhì)量，采用預(yù)制塊作為模板，解決了模板澆筑跑模和蜂窩麻面等施工質(zhì)量問題；

（4）為滿足不同構(gòu)造柱的構(gòu)造形式要求，研發(fā)了多種規(guī)格的U型空心模殼，均符合工程模數(shù)，具有靈活多變、適應(yīng)性強(qiáng)的特點。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

構(gòu)造柱與磚混結(jié)構(gòu)同步施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→U形空心模殼設(shè)計與制作→測量釘精確定位→主體結(jié)構(gòu)澆筑施工→基層清理與墻體放線→構(gòu)造柱植筋鉆孔→構(gòu)造柱鋼筋籠制作與安裝→墻體與構(gòu)造柱同步施工→混凝土分段澆筑與養(yǎng)護(hù)→柱頂混凝土封堵→驗收。

2.2 操作要點

（1）施工前應(yīng)成立項目管理小組及專業(yè)施工隊組，并完成各級審核、審批程序。根據(jù)設(shè)計圖紙編制專項施工方案，并準(zhǔn)備好相應(yīng)的技術(shù)資料。

（2）根據(jù)施工圖紙，結(jié)合不同的墻體類型、尺寸，確定墻體砌筑形式，繪制墻體排列組砌圖（圖1），制定各類U形空心模殼的設(shè)計加工方案，提出材料計劃。

圖1 墻體排列組砌圖繪制

（3）場地、材料機(jī)具準(zhǔn)備，現(xiàn)場布置，構(gòu)件進(jìn)場，構(gòu)件上預(yù)埋件、起重機(jī)械等的檢查，并通過認(rèn)證報告或現(xiàn)場檢查驗收。

（4）為了實現(xiàn)構(gòu)造柱與不同墻體截面同步砌筑施工，針對“一”字形墻、“L”形墻、“T”形墻、“十”字形墻等分別設(shè)計對應(yīng)的U型空心模殼，如圖2所示。

圖2 不同類型的U型空心模殼

U型空心模殼由工廠定型化批量加工制作，內(nèi)配鋼絲網(wǎng)片，模殼高度同砌塊高，寬度同砌體墻厚，長度是在砌體墻厚的基礎(chǔ)上加上突出部分的長度（為60mm整數(shù)倍），形成馬牙槎，滿足構(gòu)造柱與相鄰墻體之間的構(gòu)造要求。

（5）根據(jù)施工圖紙，充分了解各墻體及其構(gòu)造柱位置信息。放出墻體軸線、邊線，通過墻體的各尺寸線精確構(gòu)造柱的位置。再結(jié)合圖紙信息，確定梁側(cè)邊混凝土保護(hù)層厚度，箍筋直徑、間距，以及最外側(cè)縱筋直徑。

根據(jù)已知的構(gòu)造柱位置信息，遵照各模板的安裝順序，在梁底模上釘入測量釘（圖3），測量釘?shù)奈恢脤?yīng)各構(gòu)造柱縱筋的具體位置點（圖4）。

圖3 測量釘實物圖

圖4 梁底模安裝測量釘示意圖

（6）待同樓層中所有測量釘安裝就位，主體結(jié)構(gòu)模板驗收合格后，方可進(jìn)行梁、樓板鋼筋綁扎等后續(xù)工作。綁扎鋼筋前，先在模板上刷脫模劑。安放梁鋼筋籠時，檢查鋼筋是否與預(yù)留的測量釘存在碰撞，若無法避免相碰，在滿足規(guī)范及設(shè)計要求的箍筋間距的前提下，微調(diào)箍筋位置。

鋼筋綁扎完成并驗收合格后，進(jìn)行混凝土的澆筑和振搗，相關(guān)操作須符合相關(guān)規(guī)范的要求。養(yǎng)護(hù)混凝土，混凝土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后拆除模板，拆模后在梁底混凝土成型表面可見凹槽，分別對應(yīng)測量釘位置，如圖5所示。

圖5 梁底混凝土凹槽示意圖

（7）基層清理完畢后，按標(biāo)高找平樓面結(jié)構(gòu)面，并按施工圖紙放出第一道砌塊軸線、墻邊線和門窗洞口線，并經(jīng)有關(guān)人員檢查驗收。

墻內(nèi)構(gòu)造柱的放樣應(yīng)按設(shè)計布置。如無設(shè)計規(guī)定，按規(guī)范辦理。其位置必須從地基向上垂直布置在每個樓層上。放樣時，以建筑物軸線和構(gòu)造柱軸線為基準(zhǔn)線。根據(jù)先前放出的墻位線，進(jìn)一步測量放出構(gòu)造柱的位置。軸線位移質(zhì)量偏差不大于5mm，并且做好標(biāo)記。

（8）根據(jù)預(yù)留在梁底混凝土完成面上的凹槽位置點，由施工人員采用鉆機(jī)垂直于梁底面向上鉆孔，鉆孔直徑略大于構(gòu)造柱縱筋直徑，鉆孔深度應(yīng)符合構(gòu)造要求。采用植筋膠安裝固定鋼筋，植筋膠發(fā)揮作用后需做抗拔檢測，經(jīng)檢測不合格的需重新安裝，安裝效果如圖6所示。

圖6 構(gòu)造柱植筋

（9）構(gòu)造柱鋼筋籠制作與安裝（圖7），具體如下：

圖7 構(gòu)造柱縱筋與搭接區(qū)鋼筋綁扎連接

①先將構(gòu)造柱縱筋平放在綁扎架上，并劃出箍筋間距；

②在縱筋上對應(yīng)柱頂、柱腳位置留出搭接長度，根據(jù)畫線位置，將非搭接區(qū)的箍筋套在縱筋上并逐個綁扎，而搭接區(qū)箍筋預(yù)先放在鋼筋籠骨架上，待柱鋼筋籠立起搭接后再綁扎；

③將制作好的鋼筋籠整體運(yùn)送到構(gòu)造柱指定位置處，準(zhǔn)備與搭接區(qū)鋼筋綁扎；

④對搭接區(qū)鋼筋進(jìn)行修補(bǔ)，根據(jù)構(gòu)造柱位置線檢查搭接區(qū)鋼筋位置是否符合要求；

⑤套入柱頂、柱腳搭接區(qū)的箍筋，將鋼筋籠對正，將鋼筋綁扎搭接；

⑥調(diào)整鋼筋骨架，調(diào)整垂直度后，在搭接處綁扎箍筋。綁扎鋼筋時，采用套扣或反十字扣的方法，并使縱向鋼筋與箍筋垂直。其中，柱腳處的第一個箍筋起綁點距離混凝土樓面50mm，并按施工圖紙要求，在500mm范圍內(nèi)每100mm設(shè)置一道箍筋；

⑦ 搭接區(qū)鋼筋綁扎完成后，再檢查是否存在漏綁、錯綁等，檢查合格后方可進(jìn)行下一步施工。

（10）砌塊砌筑前應(yīng)復(fù)核、校正軸線和標(biāo)高，并搭設(shè)高桿。每個操作員負(fù)責(zé)1～2軸的砌筑。從構(gòu)造柱開始，按照開洞方向皮數(shù)間反砌的原則，先砌構(gòu)造柱的U型空心模殼，再砌圍墻的普通砌塊。水平灰縫由皮數(shù)桿控制，垂直度由電纜板和掛件控制，墻面平整度由兩角掛線控制。每層第一皮塊構(gòu)造柱采用帶清理孔的U型空心模板，室內(nèi)側(cè)設(shè)外墻清理孔。

采用“三個一”的砌磚方法，即“一鏟灰、一磚、一揉”。砌筑前應(yīng)將砌體部位清理干凈，放出墻體中心線和邊線，并澆水。砌筑時，灰縫應(yīng)橫平豎直，砌體的水平灰縫厚度和垂直灰縫寬度應(yīng)控制在10mm±2mm以內(nèi)，一般以10mm為宜。所有灰縫均應(yīng)鋪砂漿，水平灰縫和垂直灰縫的砂漿飽滿度應(yīng)不小于98%；砌體中不得出現(xiàn)暗縫和透明縫；砌塊應(yīng)采用雙面砂漿砌筑。

沿柱高每500mm設(shè)一根拉結(jié)筋，每根拉結(jié)筋為2根φ6帶鉤鋼筋。同一層灰縫內(nèi)設(shè)置不同方向的拉結(jié)筋。拉結(jié)鋼筋在構(gòu)造柱中通長設(shè)置，對外圍護(hù)墻每邊應(yīng)伸入墻內(nèi)不小于1000mm；對內(nèi)填充墻每邊應(yīng)伸入墻內(nèi)不小于為750mm。拉結(jié)筋所在灰縫采用高強(qiáng)度等級的砂漿勾縫，并抹壓密實，有效防止鋼筋銹蝕。

（11）針對不同類型的墻體截面形式，采用對應(yīng)類型的空心模殼砌筑墻體。

砌筑砂漿采用Mb5.0預(yù)拌砂漿，其強(qiáng)度增長規(guī)律明顯：ld抗壓強(qiáng)度為lMPa，3d抗壓強(qiáng)度為2MPa，28d抗壓強(qiáng)度不小于5MPa。因此，有必要采用分段流水砌體。當(dāng)每段高度為4～5層或1m時，可轉(zhuǎn)入下一段。待上一流水段砌筑砂漿達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度（f≥lMPa）后，方可澆灌構(gòu)造柱混凝土。

當(dāng)墻體砌筑到混凝土澆筑高度時，先用短鋼筋或木棍等輕敲構(gòu)造柱鋼筋籠，使遺留在鋼筋籠上的砂漿、碎石、雜物等建筑垃圾掉落，接著清掃構(gòu)造柱底部孔內(nèi)掉落的建筑垃圾，最后將清掃孔封堵嚴(yán)實。

（12）采用人工分段澆筑的方式，混凝土坍落度宜在18～21cm范圍內(nèi)，每段澆灌高度控制在4～5皮空心模殼高度或lm內(nèi)，每次澆筑時，應(yīng)夯實混凝土。結(jié)構(gòu)柱混凝土澆筑搗實時，宜用鋼筋搗實，或用φ30小型振搗器振搗在結(jié)構(gòu)柱主筋上，輔以橡膠錘外側(cè)輕敲和圓鋼振搗器向下插入，使?jié)仓軐?。不要將振搗器直接插入空心模殼的孔內(nèi)進(jìn)行振搗，以免爆模。

每澆筑一段需保證芯孔混凝土溢滿并對浮漿進(jìn)行刨除，在砌筑第二段構(gòu)造柱前對第一段構(gòu)造柱的頂部表面進(jìn)行鑿毛處理，之后的每一段都是采用同樣的方法進(jìn)行操作。

（13）利用一種新型的柱頂澆筑工具，實現(xiàn)構(gòu)造柱柱頂混凝土的封堵，澆筑工具由固定支架、擋板、楔形槽三部分組成，如圖8所示。

圖8 澆筑工具效果圖及安裝實物圖

在構(gòu)造柱頂部的空心模殼上預(yù)留PVC孔洞，將固定支架的四根螺桿插入孔洞，并在墻的反面利用墊板和螺帽將其固定，然后安裝楔形槽，楔形槽可繞固定支架轉(zhuǎn)動，也可通過槽兩側(cè)的卡扣將其固定，如圖9所示。

圖9 頂部預(yù)留孔洞及工具安裝示意圖

在擋板上事先涂抹脫模劑，向楔形槽內(nèi)倒入混凝土，當(dāng)混凝土高度達(dá)到要求后，將擋板從固定支架的滑槽按水平方向插入，形成混凝土模板。再將另一塊擋板按垂直方向插入楔形槽，卸下卡扣，轉(zhuǎn)動楔形槽，將槽內(nèi)多余混凝土取出留作它用。每個班組需10～15個澆筑工具，以形成流水作業(yè)，且能夠多次重復(fù)利用。

（14）工程完成后，由施工單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、專職質(zhì)檢員組織，作業(yè)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢員驗收。對質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求的工序，填寫工序交接單，辦理交接手續(xù)。如果工藝不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，必須采取措施加以處理。

3 結(jié)語

通過芯柱式構(gòu)造柱施工技術(shù)，將傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土構(gòu)造柱改進(jìn)為基于預(yù)制模殼的現(xiàn)場裝配式施工，避免了現(xiàn)澆構(gòu)造柱繁瑣的施工工藝，更適合在村鎮(zhèn)地區(qū)推廣應(yīng)用。更重要的是，該技術(shù)有助于實現(xiàn)構(gòu)造柱對磚砌體墻體的約束作用，提升村鎮(zhèn)地區(qū)磚砌體房屋的抗震性能，對村鎮(zhèn)磚砌體房屋的建設(shè)具有重要的參考意義。