磚-砼復合陡曲面彩色清水混凝土拱廊施工技術研究

戴君寶 徐 勇 賀 威 王 猛 尹 超

（中國建筑一局（集團）有限公司，北京 100000）

隨著建筑形式的多樣化發(fā)展，人們不僅對建筑本身的線條、空間和樣式有了更高的要求，而且對于建筑裝飾也提出了更高的美學要求。對于裝飾面層中的砌體磚塊的多樣性要求也越來越高，而對于彩磚的便捷性制作、排列以及磚與混凝土之間的協(xié)作等均沒有針對性設計[1]。目前，有關磚-砼復合陡曲面彩色清水混凝土的施工尚未有相關報道。景德鎮(zhèn)城區(qū)老瓷廠改造項目陶溪明珠工程彩色清水混凝土飾面層要求較高且結構設計形式復雜，墻體均為異形雙曲面彩色清水混凝土構造，要求拼縫錯亂無規(guī)則，且要有擠漿縫，對拱廊內(nèi)側為釉面磚且磚的排布效果呈現(xiàn)為雨滴型，且拼縫錯落無規(guī)則均按彩色清水混凝土設計，混凝土澆筑完成后一次成型不作二次修飾，以專門排布的釉面磚為飾面[2]。拱廊外側為彩色木紋清水混凝土，成型后的混凝土表面不作修飾，以混凝土自然狀態(tài)為飾面，強調混凝土的自然表現(xiàn)肌理。因此，本工程陡曲面清水混凝土施工技術是難點，確保彩色木紋清水混凝土的表面拼縫錯亂、擠漿縫、色澤統(tǒng)一無明顯色差是重點，釉面磚排布呈現(xiàn)雨滴型是重點[3]。

1 工程概況

景德鎮(zhèn)城區(qū)老瓷廠改造項目陶溪明珠工程是由我國著名建筑師崔愷院士主持設計，位于景德鎮(zhèn)市老城區(qū)陶溪川東側為宇路西側地塊、陶溪川一期項目的東北角，是大陶溪川地區(qū)的核心。陶溪明珠工程地上部分為鋼框架結構內(nèi)嵌異形拱廊，拱廊為不規(guī)則的陡曲面變曲率磚-砼復合清水結構，拱廊墻體墻厚230mm～600mm，高度大于23m，總長度72.6m，拱頂為彩色清水混凝土飾面設計，拱底為掛釉面磚設計，內(nèi)側為釉面磚，面積約為2500m2，外側為彩色木紋清水混凝土面積約2365m2。結合現(xiàn)場實際情況，拱廊使用了特殊定制馬牙槎做法的釉面磚，通過釉面磚預留孔洞做法，使鋼絲穿過孔洞將釉面磚固定在鋼筋網(wǎng)片上，避免釉面磚脫落。該技術施工便捷、固定模板效果好、降低了模板損耗，獲得了同行業(yè)專家的一致好評，并形成一套完整的、科學、先進的施工關鍵技術，為后續(xù)開展的建筑工程施工提供豐富的資料、經(jīng)驗和方法，產(chǎn)生了良好的社會效益。該建筑致力于建立一個服務于陶溪川地區(qū)年輕人的生活方式綜合體，強調功能靈活、具有多適應性，主要功能包括辦公、商業(yè)、餐飲、地下停車、設備機房等。

2 BIM技術在拱廊釉面窯磚飾面施工中的應用

陶溪明珠拱廊內(nèi)部如瓷廠窯洞內(nèi)歷練后般流光溢彩，以定制窯磚的釉面色彩設計、試驗確認和生產(chǎn)等為重點研究內(nèi)容。正常施工時釉面窯磚易發(fā)生脫落傷人，如何增大窯磚粘結力及其固定方法為施工重難點[4]。為滿足拱廊釉面窯磚飾面效果，利用BIM技術對釉面窯進行施工前排布及施工時復核是本工程研究的重點內(nèi)容。拱廊內(nèi)部磚曲面正切方向進行垂直排列，到轉向部分為斜向設計，轉向部分的磚縫就會出現(xiàn)空隙，如何避免混凝土漏漿問題為重點研究課題。

為滿足拱廊內(nèi)部如窯洞般流光溢彩的釉面磚效果，按設計要求，對拱廊BIM 模型進行排磚深化，確定拱廊內(nèi)部釉面磚顏色分布。借助BIM排磚模型導出排磚圖，并對排磚圖進行區(qū)域分割、深化、編號，將BIM排磚圖按照1:1 比例打印，將打印排磚圖鋪設在地平面上，進行釉面磚預排布，然后將打印排磚圖上墻、鋪設在模板上，指導釉面磚施工，如圖1所示。

圖1 BIM技術指導拱廊釉面窯磚飾面施工

定制窯磚的釉面色彩經(jīng)多次實驗調配并由設計認可后進行批量生產(chǎn)。釉面窯磚經(jīng)特殊加工擬采用馬牙槎做法，強化面磚與混凝土的粘接強度，抵抗平行于面磚的剪力。混凝土澆筑時，為進一步增大釉面磚的抗脫落拉拔力，磚凹槽內(nèi)采用直徑3mm～3.5mm抗腐蝕的金屬銅絲與墻體鋼筋，可有效保證在變曲線和拱形狀態(tài)下的整體性和連接穩(wěn)固性以及抗震性，并使用定制多段式對拉加固工具進行面磚層壓緊，如圖2所示。

圖2 拱廊釉面窯磚飾面的做法

采用雙面膠+結構膠的形式解決磚與磚之間漏漿的問題。相鄰的釉面磚體，兩長向側面雙面膠進行相互連接，面磚層外表面的磚縫開口處封堵結構膠，增強磚砼復合結構的磚體部分的整體性以及抗?jié)B性。

3 異形陡曲面墻體模板體系施工

根據(jù)以往項目的相關施工經(jīng)驗，本工程異形曲面墻體采用等距垂直墻面定型背楞+條形襯板木模板施工體系施工，如圖3 所示。模板施工時，通過現(xiàn)場設立模板加工廠，縮短所用模板的生產(chǎn)周期、節(jié)省模板體系輸運時間、施工操作便捷、安裝難度小、定位體系高效化、模板加固便捷、模板體系適用性高、可根據(jù)實際情況調整各施工部位所需模板的生成優(yōu)先層級[5]。

圖3 異形陡曲面墻體模板體系

木質定型背楞木模板施工體系根據(jù)施工體系的特點結合技術人員給予圖紙理解及三維模型軟件Rhino&Grasshopper 的應用，完成異形彩色清水混凝土建筑深化設計，實現(xiàn)對其木質框架木模板施工體系各施工環(huán)節(jié)的細化分解，依靠高效化管理結合作業(yè)現(xiàn)場，合理安排工程作業(yè)勞動力，實現(xiàn)各施工環(huán)節(jié)的工廠流水化作業(yè)，最大效率地提高工程施工效果，節(jié)約施工工期。具體模板設計如下：

根據(jù)以往項目經(jīng)驗，襯板采用12mm 厚清水模板；墻體造型相對平緩的部位使用單層12mm厚襯板，造型變化較大的部位使用多層3mm 厚水曲柳模板；襯板鋪設使用的槍釘長度最小長度不得低于20mm，釘裝時釘槍應保持斜向釘裝增加抓附力；襯板為多層3mm 水曲柳模板時，槍釘長度不低于30mm，鋪裝時每層水曲柳模板必須錯縫釘裝；根據(jù)墻體造型曲線曲率變化的大小，襯板加工為長度不等寬度保持在400mm～600mm范圍內(nèi)的條形板；鋪裝拱廊底部墻體等曲率相對平緩等部位時，可采用面積較大的單塊襯板[6]；襯板釘裝時槍釘間距保持在8mm～15mm 區(qū)間內(nèi)，所有槍釘必須全部釘在背楞模板上，不得出現(xiàn)空釘現(xiàn)象；釘裝完成后使用木工錘將釘頭錘入板條內(nèi)，釘頭不得凸出襯板面，影響后續(xù)面板安裝；襯板釘裝時應預先鋪貼，檢查襯板條間隙，間隙過大時應額外增加小板條，間隙不得大于3mm；襯板端口接頭部位釘裝時槍釘間距應加密釘裝，以保證襯板與背楞的連接牢固性；現(xiàn)場在作業(yè)面以外應設立單獨的加工區(qū)域，襯板條鋪裝時如需要必須在作業(yè)面加工襯板時，必須做好作業(yè)面的圍擋遮蔽等防塵防污染工作，避免鋸末掉入墻體模板內(nèi)部形成夾渣現(xiàn)象。

定型背楞寬度采用100mm 等寬定型背楞，造型與墻體造型一致；曲面墻體定型擬態(tài)構件及加固體系受力次龍骨，間距150mm；定型背楞與墻體保持90°垂直連接，作為受力龍骨體系參與模板加固對拉體系中[7]。將模板所受的混凝土側壓力傳遞至模板加固主龍骨；模板龍骨順直，規(guī)格一致，和面板緊貼，同時滿足面板反釘?shù)囊?，具有足夠的剛度，能滿足模板連接需要；龍骨尺寸要求：木質次龍骨尺寸為36mm×100mm，用18mm厚的模板制作則需使用兩條進行拼裝，接縫處需錯開，使其形成一個整體。

4 陡曲面拱廊拱頂異型階梯狀體系施工

拱頂異型階梯狀模板寬度及高度需要經(jīng)過設計單位確認，確認無誤后才可進行施工；采用整體預拼裝大模板方式進行施工，防止大模板重量過大，預拼裝異型階梯模板不超過2個階梯；襯板采用槍釘與背楞模板連接，槍釘間距不得超過10mm，以此保證造型的效果及連接的可靠性；背面襯板與背楞板需使用連接片進行連接，連接片間距不得超過20mm，以此保證襯板與背楞模板連接的穩(wěn)固性，從而保證造型不變[8]；襯板與背楞板安裝完成后，根據(jù)深化圖安裝木紋板，使用槍釘將木紋板固定在背楞模板上部，安裝時槍釘不可直接打在木紋板表面，需從側面進行釘裝，以此保證混凝土澆筑完成后表面不會出現(xiàn)釘子眼，槍釘間距不得超過100mm，防止木紋板安裝不牢。

5 磚-砼復合陡曲面拱廊飾面對拉加固體系

對拉螺桿擬采用特殊定制的彩色清水混凝土專用五接頭高強度螺桿，釉面磚部位采用250mm×23mm×2mm的高強度彈簧鋼拉片加墊片用螺母與高強度國標M16 絲桿進行連接。螺栓布局依據(jù)釉面磚的尺寸規(guī)格，以水平間距450mm、豎向間距480mm進行排布。本工程因對清水混凝土表觀效果要求高，尤其是線、面、縫、洞等細部處理，為減少螺桿眼的失水率，采用了GFN（玻璃纖維尼龍）清水定制堵頭，新設計的堵頭改變絲桿尾部立角，將與模板接觸端的末端絲紋增加成倒角，使得絲帽緊固模板時能達到更好的緊固效果，螺栓型堵頭可保證螺母與模板形成夾緊式固定，避免其發(fā)生不同步變形。

6 結語

以景德鎮(zhèn)城區(qū)老瓷廠改造項目陶溪明珠工程為例，在研究拱廊施工重難點的基礎上，對磚-砼復合陡曲面彩色清水混凝土拱廊的施工關鍵技術進行分析，得出以下幾個結論：

（1）基于BIM技術對釉面窯進行施工前排布，然后將打印排磚圖上墻、鋪設在模板上指導釉面磚施工，釉面窯磚經(jīng)特殊加工擬采用馬牙槎做法，強化面磚與混凝土的粘接強度，抵抗平行于面磚的剪力，達到了加固的效果；

（2）分析了等距垂直墻面定型背楞+條形襯板木模板體系施工技術，實現(xiàn)了陡曲面清水混凝土結構的造型成型；

（3）研究了陡曲面拱廊拱頂異型階梯狀體系施工技術、磚-砼復合陡曲面拱廊飾面對拉加固體系，確保了彩色木紋清水混凝土的表面拼縫錯亂、擠漿縫、色澤統(tǒng)一無明顯色差，釉面磚排布呈現(xiàn)雨滴型且安裝牢固。