裝配式框架體系高大結(jié)構(gòu)柱大鋼模原位預(yù)制施工關(guān)鍵技術(shù)研究

吳晗，宋千軍 （中建四局第六建設(shè)有限公司，上海 201499）

0 前言

近年來，大型工業(yè)廠房或物流倉儲(chǔ)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)類型逐步開始采用裝配式整體框架體系，該體系的承重主體為帶柱帽的高大鋼筋混凝土框架柱。此類高大框架柱采用現(xiàn)有施工工藝存在很大的弊端，結(jié)構(gòu)柱很難達(dá)到清水混凝土效果。依托上海市奉賢區(qū)某裝配式廠房項(xiàng)目，結(jié)合BIM技術(shù)探索形成裝配式框架體系高大結(jié)構(gòu)柱大鋼模原位預(yù)制施工技術(shù)簡化了施工工序，降低施工成本的同時(shí)提高了施工質(zhì)量。

1 工程概況

某多層裝配式廠房項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于上海市奉賢區(qū)，主要由三棟裝配式物流倉儲(chǔ)，卸貨平臺及汽車坡道組成?？偨ㄖ娣e11.14萬m2，建筑高度28.65m。該項(xiàng)目采用裝配式整體框架結(jié)構(gòu)體系，倉儲(chǔ)區(qū)域結(jié)構(gòu)柱設(shè)計(jì)為帶柱帽的現(xiàn)澆高大獨(dú)立柱，一層高度9.9m，二層高度7.9m，共計(jì)660根。

2 工藝原理

通過工廠化預(yù)制將帶柱帽的柱大鋼模板分為A和B兩個(gè)模具，施工前先將模具A水平放置在地面預(yù)先放置的墊木上。采用汽車吊將在地面操作架上預(yù)先綁扎完畢的柱及柱帽鋼筋籠吊裝水平放置于模具A預(yù)定位置放置，再將另一半模具B吊裝水平放置于A模具上方進(jìn)行合模。之后采用汽車吊將柱模及柱鋼筋整體吊裝放置于已施工完成的基礎(chǔ)承臺短柱頂面?；A(chǔ)承臺短柱頂面預(yù)留波紋管，柱主筋豎直方向插入波紋管，在波紋管中灌入灌漿料使柱與基礎(chǔ)承臺形成一個(gè)整體。在鋼柱模四個(gè)方向拉設(shè)纜風(fēng)繩進(jìn)行模板固定，采用汽車泵從柱帽頂端從上而下進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，采用汽車吊依次拆除A和B兩片模具。從而實(shí)現(xiàn)帶柱帽的結(jié)構(gòu)柱的施工流程簡化，提升施工效率，保障施工質(zhì)量。

圖1 整體工藝流程圖

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 基礎(chǔ)短柱及波紋管預(yù)埋施工技術(shù)

圖2 三道鋼筋網(wǎng)片定位示意圖

本工藝通過在承臺基礎(chǔ)上另起短柱，短柱鋼筋綁扎時(shí)預(yù)埋一組與柱主筋數(shù)量及定位一致的波紋管，并采用定位網(wǎng)片對波紋管進(jìn)行定位及固定，每道短柱中最少設(shè)置三道定位網(wǎng)片。

3.2 柱鋼筋籠原位綁扎及吊裝合模施工技術(shù)

3.2.1 柱鋼筋籠原位綁扎

與常規(guī)的柱鋼筋綁扎不同，采用整體式大鋼模板的柱及柱帽鋼筋籠先在移動(dòng)綁扎架上在原位預(yù)制完成，然后采用汽車吊進(jìn)行鋼筋籠整體吊裝合模。

具體工藝及要求如下：

①柱鋼筋綁扎過程中確保主筋位置與預(yù)埋波紋管孔位一致，鋼筋籠在四角預(yù)留間距150mm的混凝土澆筑導(dǎo)管下落區(qū)域；

②柱身設(shè)置井字型定位筋，每2米設(shè)置一道，定位筋長度按柱模尺寸下料，可以比實(shí)際柱模尺寸小5mm，控制保護(hù)層厚度誤差小于5mm；

③柱帽受力筋保護(hù)層須控制準(zhǔn)確，兩側(cè)鋼筋保護(hù)層按20mm控制；

④鋼筋籠完成前，需結(jié)合水電專業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)在鋼筋籠上預(yù)埋管線和埋件，預(yù)埋時(shí)應(yīng)綁扎牢固。

圖3 鋼筋籠定位筋設(shè)置示意圖

3.2.2 基于BIM技術(shù)的柱鋼筋間距排布

本工程高大獨(dú)立柱柱帽頂端用于預(yù)制梁的放置，為了避免預(yù)制梁放置時(shí)梁底伸出的附加鋼筋與柱主筋碰撞導(dǎo)致預(yù)制梁無法準(zhǔn)確地在預(yù)定位置放置，在柱鋼筋籠綁扎前對梁柱節(jié)點(diǎn)基于BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模，對柱鋼筋間距進(jìn)行排布，確保柱筋避開梁附加鋼筋。

圖4 柱梁鋼筋節(jié)點(diǎn)示意圖

3.2.3 柱鋼筋籠吊裝、合模

①模具分為A、B兩片組裝，先將A片模具平放在場地上，下發(fā)墊好方木，并吊入原位預(yù)先綁扎好的鋼筋籠。

②合模前，在A、B片模具接口位置粘貼雙面膠，鋼筋籠檢查無誤后吊裝B片模具進(jìn)行合模。B片模具與A片模具的螺栓孔基本對準(zhǔn)后緩慢落位，并擰緊螺栓。

③合模后將工具式防護(hù)欄桿插入柱帽頂端預(yù)設(shè)孔洞內(nèi)固定牢固。

圖5 鋼筋籠合模示意圖

3.2.4 鋼模柱整體吊裝

采用吊車將合模完成的鋼模柱整體吊裝，將柱主筋插入預(yù)先埋設(shè)的波紋管中，進(jìn)行波紋管灌漿，待灌滿后柱子緩慢下放，使其連接成一個(gè)整體，具體工藝及要求如下：

①定型柱模采用履帶吊吊運(yùn)至短柱上方，安裝下落時(shí)，由4人分站四方用鋼絲繩調(diào)整大致位置，其中兩人引導(dǎo)柱腳鋼筋對準(zhǔn)波紋管中心，緩慢下落就位，使鋼筋落入波紋管中心位置；

②柱模下落至距短柱頂面50cm左右時(shí)懸停，填入灌漿料，灌漿需逐個(gè)孔灌漿，嚴(yán)禁直接傾倒灌漿料，灌漿面略低于孔口10cm，灌漿最早開始時(shí)間到柱完成插筋時(shí)間不得大于30min。

3.3 柱混凝土澆筑及拆模養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)

3.3.1 柱混凝土澆筑

圖6 鋼模柱整體吊裝示意圖

圖7 波紋管灌漿示意圖

本工程通過在澆筑前加強(qiáng)對混凝土原材的管控，明確材料需求。澆筑過程中明確澆筑及振搗工藝，澆筑完成后明確養(yǎng)護(hù)時(shí)間及方式，形成了一整套的針對帶柱帽的大鋼模獨(dú)立高大柱混凝土澆筑的方法，以保障高大獨(dú)立鋼模柱混凝土澆筑質(zhì)量一次成優(yōu)，具體要求如下：

①混凝土原料砂采用中砂，細(xì)度模數(shù)為2.94，通過0.315mm篩孔的砂不少于15%，石子采用最大粒徑等于或小于31.5mm碎石，且連續(xù)級配，其針片狀顆粒含量不得大于10%；

②柱及柱帽鋼筋籠綁扎時(shí)，在四角各預(yù)留150mm×150mm孔洞，用于振搗棒伸入柱底部進(jìn)行振搗，鋼模柱頂端柱帽上部設(shè)置操作平臺，平臺設(shè)置一圈定型化防護(hù)，操作工人由曲臂式登高車上至平臺進(jìn)行混凝土澆筑及振搗；

③混凝土澆筑前預(yù)先采用泵車往底部灌入200-300mm厚，與澆筑混凝土同強(qiáng)度黏稠灌漿料，以防止鋼模柱底部漏漿、爛根，混凝土澆筑過程中做好質(zhì)量監(jiān)督，嚴(yán)禁加水，控制混凝土坍落度為160mm，正負(fù)誤差為20mm；

④天泵從下至上進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑時(shí)每根柱分為5-6段進(jìn)行，每次澆筑高度控制為1.5m，整個(gè)澆筑過程中，混凝土自由下落高度不得超過1.5m?；炷翝仓瓿珊?，及時(shí)刮去浮漿、采用砂漿進(jìn)行柱帽頂面的找平。

3.3.2 柱模板拆除與養(yǎng)護(hù)

①混凝土澆筑完成12h后可以拆模，拆模時(shí)由工人進(jìn)行螺絲拆除，施工時(shí)采用防墜器，做好保護(hù)措施。

②模板拆除后，對柱采用噴水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并對柱整個(gè)立面覆蓋兩層塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。加強(qiáng)模板拆除后的前三天柱養(yǎng)護(hù)，使之保持濕潤狀態(tài)，柱混凝土連續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天。

4 實(shí)施效果與經(jīng)濟(jì)效益分析

裝配式框架體系高大結(jié)構(gòu)柱大鋼模原位預(yù)制施工技術(shù)在上海市奉賢區(qū)某裝配式倉儲(chǔ)項(xiàng)目中的應(yīng)用，提高了高大獨(dú)立結(jié)構(gòu)柱的施工技術(shù)水平，縮短施工周期的同時(shí)解決了采用傳統(tǒng)木模板加固體系存在的柱帽與柱連接處形狀不規(guī)則導(dǎo)致模板配模及加固困難，混凝土澆筑中容易導(dǎo)致爆?，F(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)采用木模板不僅效率低下，造成了大量材料浪費(fèi)，而且會(huì)在混凝土澆筑后模板拼接處留下縫隙，結(jié)構(gòu)柱很難達(dá)到清水混凝土效果等一系列問題。確保了高大獨(dú)立柱成型質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益。

經(jīng)對比分析，本技術(shù)和以往的傳統(tǒng)做法相比能提升安裝效率70%，同時(shí)節(jié)約了模板材料費(fèi)和人工費(fèi)，免去了腳手架、背楞、方圓扣等材料的租賃費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)及超高費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值明顯。

5 結(jié)語

裝配式建筑作為建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志，是當(dāng)前建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一。結(jié)合上海市某裝配式物流倉儲(chǔ)項(xiàng)目，結(jié)合BIM技術(shù)，針對高大獨(dú)立柱的施工探索出了一整套的實(shí)施方法，在我國建筑安裝領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。