景觀拱橋綜合成套施工工法

曲偉

廣州市第三市政工程有限公司 廣東 廣州 510000

1 引言

本文依托高欄港平沙新城二期工程二標(biāo)段景觀拱橋施工項(xiàng)目中，系統(tǒng)介紹了拱圈鋼筋連接、側(cè)墻石材施工的一整套施工工藝，為日后提高側(cè)墻石材外觀質(zhì)量、提高質(zhì)量持久性及施工精細(xì)化起到了積極的影響和借鑒性作用。

2 項(xiàng)目研究背景

珠海市高欄港經(jīng)濟(jì)區(qū)平沙新城起步區(qū)二期二標(biāo)屬于新建市政道路工程項(xiàng)目，其位于溫泉路六號(hào)圍碼頭至海泉彎溫泉泵站沿線區(qū)域，場地原始地貌單元為濱海堆積地貌。地形上主要表現(xiàn)為魚塘及河涌。工程總造價(jià)為約為1.52億元。

本項(xiàng)目平海路一期設(shè)有景觀拱橋一座，采用11孔不等跨橢圓形拱，橋長94.07m。橋?qū)?8m，雙向4車道設(shè)計(jì)。

側(cè)墻外側(cè)采用福壽紅色花崗巖石材砌筑。石材尺寸30x100x18cm和30x50x30cm。

本工程為一座景觀拱橋工程。由于石材厚度不一，全橋側(cè)墻與石材接觸面非一個(gè)平面設(shè)計(jì)，若石材采用傳統(tǒng)干掛法砌筑，將大大增加側(cè)墻模板施工難度，同時(shí)澆筑時(shí)增大了施工作業(yè)的危險(xiǎn)系數(shù)，尺寸精度不宜控制。老式干掛使用主副龍骨，燒焊施工方式，難以調(diào)整平整度及尺寸的偏差，有焊點(diǎn)易氧化，產(chǎn)生銹蝕；老式干掛4點(diǎn)固定，離墻距離大，石材厚度大，荷載重量大,占用空間大，施工繁瑣，時(shí)間長，用膠量大，對(duì)氣候要求比較高。

3 項(xiàng)目研究成果

本研究課題項(xiàng)目研究的內(nèi)容包括鋼筋間距優(yōu)化法、控制BIM建模優(yōu)化配磚配模法、石材模板加固系統(tǒng)、石材側(cè)墻逆作法的施工工藝的整個(gè)過程，并形成整套施工技術(shù)。

目前，國內(nèi)大部分城市橋梁的側(cè)墻外模板與內(nèi)模采用剛性骨架裝配式木模板或組合式鋼內(nèi)模板。對(duì)于外側(cè)模板，針對(duì)本項(xiàng)目，由于側(cè)墻石材存在兩種規(guī)格，石材厚度非一個(gè)平面，若外模板用弓字形安裝，倒混凝土階段容易發(fā)生漏漿，質(zhì)量不易控制，若采用平面模板倒混凝土后切割的方式，則需對(duì)成型后的側(cè)墻進(jìn)行切割，成本較高。

若采用砌石+內(nèi)剛性骨架裝配式內(nèi)模板，可省去外模板，則能不光在施工難度上有所降低，而且更容易保證現(xiàn)場施工的質(zhì)量，安全風(fēng)險(xiǎn)顯著減小，對(duì)于類似景觀拱橋的施工應(yīng)用前景廣泛。

同時(shí)在施工前利用BIM技術(shù)建立模型，優(yōu)化配磚和配模，利用模型進(jìn)行安全技術(shù)交底更為直觀，在施工過程中利用模型進(jìn)行砌石和模板安裝。

本項(xiàng)目的研究成果主要包括石材模板加固系統(tǒng)的建立、BIM模型施工指導(dǎo)、鋼圈鋼筋間距控制技術(shù)運(yùn)用。

4 研究的創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 技術(shù)創(chuàng)新

利用BIM技術(shù)建立景觀拱橋模型，利用側(cè)墻石材與內(nèi)模板模型進(jìn)行現(xiàn)場配磚配膜，更為直觀。在內(nèi)模板控制方面采用BIM模型進(jìn)行控制，模板制作安裝過程中利用模型上非標(biāo)準(zhǔn)模板的尺寸，現(xiàn)場進(jìn)行切割，保證模板安裝的準(zhǔn)確到位。

4.2 工藝創(chuàng)新

在施工工藝方面，巧妙的將石材代替外模板的作用，同時(shí)結(jié)合BIM模型進(jìn)行輔助控制，保證石材施工的質(zhì)量和降低了材料成本。

在鋼筋間距控制法中，通過用鋼筋間距活動(dòng)卡槽進(jìn)行鋼筋卡位，讓鋼筋間距更精準(zhǔn)，且減少了固定卡槽的損耗，體現(xiàn)其環(huán)保性。

5 工藝原理

本工法研究的內(nèi)容包括鋼筋間距優(yōu)化法、控制BIM建模優(yōu)化配磚配模法、石材模板加固系統(tǒng)、石材側(cè)墻逆作法的施工工藝的整個(gè)過程，并形成整套施工技術(shù)。

目前，國內(nèi)大部分城市橋梁的側(cè)墻外模板與內(nèi)模采用剛性骨架裝配式木模板或組合式鋼內(nèi)模板[1]。對(duì)于外側(cè)模板，針對(duì)本項(xiàng)目，由于側(cè)墻石材存在兩種規(guī)格，石材厚度非一個(gè)平面，若外模板用弓字形安裝，倒混凝土階段容易發(fā)生漏漿，質(zhì)量不易控制，若采用平面模板倒混凝土后切割的方式，則需對(duì)成型后的側(cè)墻進(jìn)行切割，成本較高。

若采用砌石+內(nèi)剛性骨架裝配式內(nèi)模板，可省去外模板，則能不光在施工難度上有所降低，而且更容易保證現(xiàn)場施工的質(zhì)量，安全風(fēng)險(xiǎn)顯著減小，對(duì)于類似景觀拱橋的施工應(yīng)用前景廣泛。

同時(shí)在施工前利用BIM技術(shù)建立模型，優(yōu)化配磚和配模，利用模型進(jìn)行安全技術(shù)交底更為直觀，在施工過程中利用模型進(jìn)行砌石和模板安裝。

本項(xiàng)目的研究成果主要包括石材模板加固系統(tǒng)的建立、BIM模型施工指導(dǎo)、鋼圈鋼筋間距控制技術(shù)運(yùn)用。

6 景觀拱橋成套施工

6.1 BIM優(yōu)化配模、配磚法

側(cè)墻石材施工前，根據(jù)施工的內(nèi)容熟悉施工圖紙，對(duì)進(jìn)場材料及設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收，根據(jù)施工要求按需定崗，并對(duì)施工管理人員及現(xiàn)場施工班組進(jìn)行技術(shù)交底；提前確定施工的重點(diǎn)難點(diǎn)，將模板安裝，鋼筋安裝及石材砌筑作為側(cè)墻石材施工的重點(diǎn)[2]。

側(cè)墻石材及支內(nèi)模階段前，利用REVIT軟件進(jìn)行景觀拱橋側(cè)墻石材及模板的建立，針對(duì)單個(gè)模型進(jìn)行編號(hào)，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)砌塊及模板進(jìn)行預(yù)加工，并統(tǒng)一進(jìn)行砌筑及安裝。另一方面在技術(shù)交底時(shí)更為直觀，可提前確定施工的重點(diǎn)，難點(diǎn)，提高施工時(shí)的效率。

圖1 用BIM進(jìn)行建模

圖2 單塊內(nèi)模板示意圖

6.2 鋼筋優(yōu)化控制法

為了加快景觀拱橋側(cè)墻的施工速度，要求側(cè)墻鋼筋安裝快捷，同時(shí)能保證安裝的準(zhǔn)確到位，減少返工概率，指導(dǎo)現(xiàn)場鋼筋施工，側(cè)墻鋼筋綁扎階段，對(duì)鋼筋卡槽進(jìn)行優(yōu)化，采用新型的活動(dòng)鋼筋卡槽，針對(duì)圖紙不同的鋼筋間距進(jìn)行調(diào)節(jié)并達(dá)到對(duì)鋼筋的固定。具體包括以下步驟：

6.2.1 確認(rèn)鋼筋安裝順序

根據(jù)碰撞分析結(jié)果，確定順序?yàn)椋撼Ｊ芰︿摻頝3，N4，N5。

6.2.2 現(xiàn)場安裝

根據(jù)前期確定的方案在現(xiàn)場進(jìn)行鋼筋安裝，鋼筋安裝的過程中，為保證鋼筋的準(zhǔn)確到位，采用活動(dòng)鋼筋卡槽，如圖3所示。

圖3 活動(dòng)鋼筋卡槽大樣圖

6.3 石材模板加固系統(tǒng)

提前對(duì)石材進(jìn)行植筋，鋼筋與石材連接處打結(jié)構(gòu)膠，石材植入鋼筋在砌筑過程與側(cè)墻鋼筋連接加固。在石材砌筑與內(nèi)模板安裝同步進(jìn)行的同時(shí)，石材間打入對(duì)拉螺桿與側(cè)墻對(duì)面模板進(jìn)行加固，實(shí)現(xiàn)雙加固的形式。

施工步驟如下：

1）編制砌筑排磚圖，并明確交底；2）現(xiàn)場采用激光水平儀測(cè)量水平和垂直度；3）砌石植入鋼筋，注入結(jié)構(gòu)膠。4）運(yùn)用“三一砌筑法”即使用大鏟，一塊石、一鏟灰、一擠揉，一丁一順砌筑，確保質(zhì)量滿足圖紙及規(guī)范的各項(xiàng)要求。

隨后在內(nèi)模板安裝階段，需由工人進(jìn)行木塑模板安裝，保證模板安裝到位。內(nèi)模與石材由連接桿相連，與背面木方組成加固體系，同時(shí)安裝完成后及時(shí)檢查拼縫情況，密封條粘結(jié)情況等。

7 效益分析

7.1 經(jīng)濟(jì)效益

7.1.1 各項(xiàng)施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求

管樁施工過程中嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，各項(xiàng)原材料符合質(zhì)量要求，低應(yīng)變檢測(cè)均符合規(guī)范及設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。

7.1.2 管理成本效益

前期BIM建模人員及施工圖深化員2名，其中 1 名負(fù)責(zé)建模，1 名負(fù)責(zé)校核，測(cè)量員1名，焊工2名，模板安裝工人為10人，鋼筋工6人，施工員2名，砌磚工8人。

在拱橋側(cè)墻施工過程中，1名測(cè)量人員將側(cè)墻鋼筋的起始坐標(biāo)放出，隨后由6名鋼筋工進(jìn)行鋼筋綁扎施工根據(jù)鋼筋間距采用活動(dòng)鋼筋卡槽進(jìn)行控制鋼筋間距。后續(xù)側(cè)墻石材及內(nèi)模板施工前，BIM建模人員通過建立的模型內(nèi)的砌塊、模板模型進(jìn)行編號(hào)，并供應(yīng)給生產(chǎn)廠家進(jìn)行預(yù)加工，待生產(chǎn)廠家將預(yù)加工好的非標(biāo)砌塊和模板運(yùn)至施工現(xiàn)場后，由施工員和監(jiān)理進(jìn)行清點(diǎn)校核，隨后由10名模板安裝工和8名砌磚工同時(shí)進(jìn)行砌磚和模板安裝。最后有施工員進(jìn)行指揮泵送側(cè)墻混凝土。

7.1.3 經(jīng)濟(jì)成本分析

運(yùn)用了景觀拱橋綜合成套施工技術(shù)研究，該技術(shù)采用鋼筋間距優(yōu)化法、控制BIM建模優(yōu)化配磚法、BIM建模優(yōu)化配模法、石材模板加固系統(tǒng)、石材側(cè)墻逆作法的施工工藝及在施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)，前期結(jié)構(gòu)分析過程中利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工指導(dǎo)，提高了施工效率，該技術(shù)為日后提高景觀拱橋外觀質(zhì)量、提高質(zhì)量持久性及施工精細(xì)化起到了積極的影響和借鑒性作用[3]。

經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析表，見表1。

表1 景觀拱橋綜合成套法與傳統(tǒng)工藝的效益對(duì)比分析表

7.2 社會(huì)效益

7.2.1 該項(xiàng)目業(yè)主監(jiān)理的評(píng)價(jià)

本施工的研究在高欄港平沙新城二期二標(biāo)的施工應(yīng)用，相比以往景觀拱橋工程，不但提高了施工質(zhì)量，降低了安全隱患，加快了施工進(jìn)度，減少了因返工造成的費(fèi)用，本施工技術(shù)的應(yīng)用得到了監(jiān)理及業(yè)主的一致好評(píng)，為今后類似工程起到了借鑒作用，具有較大的社會(huì)效益。

7.2.2 社會(huì)影響

在景觀拱橋施工期間開展的“景觀拱橋施工質(zhì)量”QC活動(dòng)，QC小組獲得2018年全國市政工程建設(shè)優(yōu)秀質(zhì)量管理小組二等獎(jiǎng)，同時(shí)對(duì)于景觀拱橋施工方法，已申請(qǐng)國家實(shí)用新型專利，社會(huì)效益良好。

8 結(jié)束語

景觀拱橋綜合成套施工技術(shù)的成功應(yīng)用，使得景觀拱橋側(cè)墻石材及鋼筋施工質(zhì)量得到了保證，同時(shí)也能節(jié)省材料，進(jìn)而提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。通過本項(xiàng)目景觀拱橋綜合成套施工技術(shù)研究，包括石材模板加固系統(tǒng)的建立、BIM模型施工指導(dǎo)、鋼圈鋼筋間距控制等技術(shù)運(yùn)用，系統(tǒng)總結(jié)了景觀拱橋側(cè)墻施工過程中的技術(shù)要點(diǎn)，為以后類似工程施工提供參考依據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)。