框架柱與小墻垛整體澆筑模板體系施工技術(shù)研究

徐云濤

（中鐵十六局集團(tuán)城市建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 100018）

0 引言

在建筑二次結(jié)構(gòu)施工中，門窗洞口的兩側(cè)往往需要留設(shè)砌體墻垛，如果砌體墻垛距離框架柱較近且長度較小時，就會形成小墻垛，傳統(tǒng)的砌體施工方式就不再適用。不適用的原因是由于隨著墻垛的長細(xì)比增大，對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的不良影響也會變大，會造成結(jié)構(gòu)剛度和承載力的降低，從而產(chǎn)生安全隱患，最終會造成砌體小墻垛不能夠按照規(guī)范要求承擔(dān)來自門窗的豎向荷載。圖集 12G614－1《砌體填充墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造》中也明確要求，當(dāng)門窗洞口位置的小墻垛長度＜ 240 mm 時，宜采用鋼筋混凝土抱框柱［1］。由此可見，砌體小墻垛在實(shí)際施工中通常都是采用現(xiàn)澆混凝土墻垛的方式或者現(xiàn)澆構(gòu)造柱的工藝來替換傳統(tǒng)的砌體施工方式。然而，二次澆筑小墻垛的施工過程相對較為復(fù)雜，需要增加植筋、支模等步驟，增加了施工周期及施工成本。為了解決這個問題，本文提出了一種更合理的施工方法，研制一種工具式支撐架，實(shí)現(xiàn)小墻垛與框架柱同步進(jìn)行支模和整體澆筑。

通過將小墻垛與框架柱同步支模，可以在施工過程中有效地實(shí)現(xiàn)小墻垛與框架柱的連接，不僅可以簡化施工工序，節(jié)省材料和工時成本，還能夠保證結(jié)構(gòu)的整體性和承載力，有效解決了傳統(tǒng)砌體施工墻垛所面臨的問題。

1 工程概況

新建上派鎮(zhèn)南郢安置點(diǎn)一期工程項(xiàng)目位于安徽省合肥市肥西縣青龍?zhí)堵放c衛(wèi)星路交界處，該項(xiàng)目地上 26 層，地下 1 層，最高建筑高度為 80.5 m?？偨ㄖ娣e 200 677 m2，地下建筑面積 47 545m2，地上建筑面積153 132m2，住宅樓為剪力墻結(jié)構(gòu)［2］，基礎(chǔ)形式為預(yù)制管樁復(fù)合地基+筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為 1.5 m，單座基礎(chǔ)混凝土共 1 150 m3，屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋工程體量大、周期長，是制約本項(xiàng)目施工進(jìn)度的關(guān)鍵之一。

2 附柱小墻垛現(xiàn)行工藝分析

在結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)中，附柱小墻垛是一種常見的構(gòu)造形式，如圖1 所示。然而，在實(shí)際現(xiàn)場施工過程中，對于框架柱與小墻垛的施工技術(shù)措施缺乏統(tǒng)籌的優(yōu)化。盡管鋁模工藝條件較好，且異型柱支模相對靈活穩(wěn)固，但目前主流施工工藝仍為二次結(jié)構(gòu)施工時重新支設(shè)木模板澆筑墻垛。但這種工藝具有支撐固定方式不牢固、結(jié)構(gòu)剛度不足、小墻垛與柱交接位置拼縫不嚴(yán)等問題。在混凝土澆筑過程中，小墻垛的模板容易產(chǎn)生位移或開裂，進(jìn)而導(dǎo)致一系列質(zhì)量缺陷，如變形漲模、漏漿錯臺、夾渣咬肉等問題［3］，嚴(yán)重影響構(gòu)件成型的外觀質(zhì)量，增加了額外的剔鑿修補(bǔ)成本。

圖1 附柱小墻垛構(gòu)造示意圖（單位：mm）

針對上述問題，目前沒有有效的解決方案，技術(shù)更新的速度較慢，傳統(tǒng)施工方法的弊端長期存在，這嚴(yán)重制約了結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量的提升。因此需要研究和開發(fā)針對墻垛模板的加固工藝，以增加其剛度和穩(wěn)定性，解決小墻垛模板尺寸小、拼縫不嚴(yán)、固定困難等問題，提高施工質(zhì)量和效率。

3 框架柱與小墻垛整體澆筑關(guān)鍵技術(shù)

3.1 工藝操作流程

制作工具式支撐架→模板配制→測量彈線→基層處理→綁扎框架柱及墻垛鋼筋→支立柱側(cè)?！惭b工具式支撐架→安裝柱箍→校正及驗(yàn)收→澆筑混凝土→拆模清理備用。

3.2 工具式支撐架制作方法

工具式支撐架包括 6 # 熱軋輕型槽鋼、5 mm×50 mm ×5 mm 角鋼、M16 螺桿、M16 緊固螺帽及重型山型卡等部分組成。6 # 熱軋輕型槽鋼及 50 mm×50 mm×5 mm 角鋼長度均為 180 mm；縱向和橫向的 M16 螺桿每邊超出 框架柱85 mm，單端套絲長度 75 mm；截取 2 組（4 根）φ16 鋼筋，長度分別為框架柱寬度。槽鋼、角鋼豎直放置，使用螺桿、鋼筋分別垂直焊接連接，其中螺桿、鋼筋與型鋼之間采用單面連續(xù)焊，螺桿與鋼筋之間采用垂直點(diǎn)焊，槽鋼及角鋼的間距根據(jù)小墻垛兩側(cè)方木龍骨的距離進(jìn)行調(diào)整。工具式支撐架構(gòu)造如圖2 所示，三維示意圖如圖3 所示。

圖2 工具式支撐架構(gòu)造示意圖（單位：mm）

圖3 工具式支撐架三維示意圖

3.3 施工操作步驟

3.3.1 模板配制

在柱模施工中，首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定模板的配置方案，包括主次龍骨、柱箍的數(shù)量及間距等。在確定組配方案后，為了保證在澆筑過程中模板和支撐能夠達(dá)到要求穩(wěn)定性，需要對穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，從而確保其能夠承受施工過程中的荷載。在柱側(cè)模的制作過程中，采用分塊制作的方式。次龍骨可以選用規(guī)格一致的方木，并要求雙面過刨，平直無變形，次龍骨之間的凈間距不應(yīng)超過 200 mm。在模板接縫處，進(jìn)行刨光處理并粘貼膠帶，以確保模板接縫嚴(yán)密，避免漏漿。

3.3.2 彈線找平

根據(jù)施工圖紙，彈出框架柱的軸線、邊線以及控制線，使用紅色油漆進(jìn)行標(biāo)識，柱邊線兩端各延長≥200 mm，用作模板垂直度檢查使用。在框架柱的縱筋上測設(shè)水平標(biāo)高線，并用紅色膠帶標(biāo)識?；鶎咏硬缣帒?yīng)剔鑿柱腳混凝土表面的浮漿，鑿毛的深度不宜＜5 mm，剔鑿的浮漿殘?jiān)鼞?yīng)及時清理，并沖洗干凈。根據(jù)水平標(biāo)高線使用水泥砂漿調(diào)整柱底模板進(jìn)行找平，底部縫隙封堵密實(shí)，不宜采用下壓海綿條或其他雜物的形式進(jìn)行嵌縫，防止柱模板底部混凝土漏漿形成爛根［4］。

3.3.3 綁扎框架柱及墻垛鋼筋

對從下層伸出的混凝土柱縱向鋼筋進(jìn)行修整清理，套入箍筋后逐根接長，接頭采用直螺紋連接套筒。力矩扳手?jǐn)Q緊螺紋套筒后根據(jù)縱向鋼筋上的設(shè)計(jì)間距進(jìn)行箍筋劃線，向上平移套好的箍筋并且自上而下進(jìn)行纏扣綁扎。墻垛附加筋需要和框架柱鋼筋進(jìn)行綁扎，綁扎方式需要參照設(shè)計(jì)圖紙要求［5］。

3.3.4 支立柱側(cè)模

通過已經(jīng)確定的柱邊線位置，可以將需要焊接的橫向支撐筋提前進(jìn)行柱內(nèi)預(yù)埋的操作，對側(cè)模底部進(jìn)行支撐頂緊，防止位移的產(chǎn)生，側(cè)邊模板安裝模式是按照部位進(jìn)行分片安裝，此外陰陽角處的側(cè)模采用不同方式，陽角處多為單面即為一片，但是陰角處則需要將相鄰的兩面拼裝成為一面才可進(jìn)行安裝，柱模根部的位置需要通過模板控制線進(jìn)行定位，模板的接縫處為了防止混凝土漏漿則需要使用海綿膠帶進(jìn)行封堵。單片側(cè)模臨時固定時需要同時進(jìn)行柱模內(nèi)支撐的安裝，控制柱截面尺寸。位于柱模外角交接位置使用鐵釘進(jìn)行加固，將柱側(cè)模合攏。

3.3.5 安裝工具式支撐架

安裝工具式支撐架的順序從下端開始，依次往上，柱箍需要同步進(jìn)行加固，工具式支撐架先參照柱箍的豎向間距并且還需要緊靠柱模陰角進(jìn)行位置擺放，同時要確保支撐架上的槽鋼和角鋼能夠卡緊位于側(cè)模的木龍骨上，并用鐵釘進(jìn)行臨時固定，除此之外，從支撐架上縱向和橫向伸出的 M16 螺桿要預(yù)先穿入螺帽及重型山型卡。

3.3.6 安裝柱箍

在柱模的施工過程中，可以采取一系列的技術(shù)措施和工藝步驟，以確保模板穩(wěn)固性和準(zhǔn)確性。首先，柱箍可從底部開始逐排安裝，柱箍采用直徑為 48.3 mm、壁厚為 3.6 mm 的雙鋼管主龍骨，通過 M12 螺栓進(jìn)行固定。安裝工具式支撐架，使用縱、橫向伸出的 M16 螺桿通過對拉螺栓將主龍骨鎖緊，初步加固柱模的矩形外框。同時，調(diào)整支撐架的位置，使其與柱箍和側(cè)模對齊，并使用山型卡將外側(cè)的主龍骨進(jìn)行緊固，加固鎖定側(cè)模的陰角處。使用鋼卷尺、線墜對模板的垂直度進(jìn)行調(diào)整后，并擰緊所有對拉螺栓，即可完成柱側(cè)模的固定。

工具式支撐架的基本原理是通過鎖緊陰角處縱、橫向的主龍骨，利用雙向頂緊拉結(jié)的方式加固縱、橫向的小墻垛側(cè)模，這樣形成了工具式支撐架、鋼管主龍骨和柱側(cè)模之間的交叉互鎖構(gòu)造。外矩框的雙鋼管主龍骨和對拉螺栓主要功能是用于承擔(dān)來自柱模的整體側(cè)向壓力，組成內(nèi)距框的工具式支撐架、對邊鋼管龍骨和山型卡主要功能是用于承擔(dān)陰角處柱模板的側(cè)壓力，以確保模板位置準(zhǔn)確且邊角垂直方正（見圖4、圖5）。模板底部存在縫隙，因此混凝土澆筑過程中為了防止漏漿的現(xiàn)象發(fā)生，需要通過調(diào)整斜撐在柱模的可調(diào)絲杠到 45°來進(jìn)行模板底部縫隙的封堵。此外，通過調(diào)節(jié)安裝在墻垛模板的工具式支撐架上的螺栓松緊度來進(jìn)一步調(diào)整模板的垂直度。通過以上的施工技術(shù)措施和工藝步驟，既可以確保柱模的穩(wěn)固性和準(zhǔn)確性，又可以分散混凝土在澆筑過程中對模板產(chǎn)生的側(cè)向壓力，確保模板位置不發(fā)生偏移，并使邊角垂直方正。這些措施和步驟可以有效提升柱模施工的質(zhì)量和效率。

圖4 框架柱與墻垛模板安裝示意圖

圖5 框架柱與墻垛模板三維示意圖

3.3.7 澆筑異形柱混凝土

在鋼筋隱蔽驗(yàn)收、模板體系驗(yàn)收合格后進(jìn)行混凝土的澆筑工作，框架柱混凝土澆筑施工實(shí)施之前，框架柱底部需要提前敷設(shè)一層和其澆筑的混凝土相同配合比的減石混凝土，厚度為 50 mm。隨后進(jìn)行混凝土澆筑，澆筑作業(yè)為分層下料，即將混凝土按照一定層次逐層倒入模板中，混凝土澆筑速度適中，以便確保每一層混凝土在入模后的厚度不能＞450 mm。嚴(yán)禁在澆筑過程中出現(xiàn)混凝土集中傾倒的現(xiàn)象，因?yàn)榧袃A倒會沖擊模板以及鋼筋骨架，可采用串桶、溜槽傾倒混凝土方式減少因澆筑高度過大帶來的混凝土沖擊。

使用振搗棒對澆筑在框柱模板內(nèi)的混凝土進(jìn)行振搗。振搗時，振搗棒應(yīng)該遵循“快插慢拔”的原則，上下移動間距在 1～2 cm 左右，以實(shí)現(xiàn)混凝土的均勻振實(shí)。在振搗過程中要小心避免振搗棒碰撞到模板內(nèi)的鋼筋、模板、預(yù)埋件和電氣線盒，以免對其造成損壞。對于每個振搗點(diǎn)的時間長度要控制在 20～30 s 以內(nèi)，準(zhǔn)確的時間長度是以混凝土表面沒有出現(xiàn)顯著下沉、表面沒有氣泡出現(xiàn)和表面出現(xiàn)灰漿為最終判別標(biāo)準(zhǔn)。過度振搗可能會導(dǎo)致混凝土的不均勻或產(chǎn)生裂縫，因此需要謹(jǐn)慎操作。要嚴(yán)格按照規(guī)范要求，進(jìn)行異形柱的澆筑，確?；炷恋馁|(zhì)量和性能，保證框架柱的施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

3.3.8 拆模清理備用

框架柱側(cè)模拆除工作需要在混凝土的強(qiáng)度不小于1.2 MPa 時進(jìn)行。拆除模板需要按照一定的次序進(jìn)行操作，首先，需要逐個拆卸斜撐，隨后方可對對拉螺栓、主龍骨和工具式支撐架進(jìn)行拆卸，最后逐步對側(cè)模進(jìn)行拆卸。拆模過程中不能夠有沖擊荷載的形成，以防止對樓層造成形變，當(dāng)模板出現(xiàn)了局部粘結(jié)或者吸附混凝土的情況，可以利用工具嵌入模板下方接縫處進(jìn)行輕微的撬動使得模板黏連處分離。模板拆除完畢后需要及時對施工現(xiàn)場進(jìn)行清潔，同時在模板的表面涂刷隔離劑以便于防止模板與下一次混凝土澆筑時發(fā)生粘連。同時，收集清理工具式部件，并清除表面灰漿，使其恢復(fù)清潔，并可以繼續(xù)進(jìn)行下一次的使用。

4 創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢

4.1 技術(shù)可行性

本文研制的一種工具式支撐架，具有構(gòu)造簡單、加工方便、周轉(zhuǎn)靈活的等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)工藝需要增加植筋、支模等步驟、增加施工周期及施工成本的問題，簡化了施工工序，增加了模板支設(shè)的剛度和穩(wěn)定性，解決小墻垛模板尺寸小、拼縫不嚴(yán)、固定困難等問題，提高了施工質(zhì)量和效率。

4.2 結(jié)構(gòu)安全性

通過工具式支撐架同時鎖緊陰角處縱、橫向主龍骨，形成交叉互鎖構(gòu)造，將異形柱模板體系分解為外矩框及內(nèi)距框，混凝土澆筑側(cè)壓力分散于柱箍體系，提高模板各部位的整體剛度，確?，F(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板加固質(zhì)量安全可靠。

4.3 經(jīng)濟(jì)適用性

該技術(shù)可節(jié)省模板加固材料及人工投入，提高周轉(zhuǎn)材料利用率，現(xiàn)場裝卸快捷、簡化操作，有效防止結(jié)構(gòu)剔鑿導(dǎo)致的返工浪費(fèi)，合理壓縮模板安裝加固的時間，顯著提高工效，實(shí)現(xiàn)降低成本，加快施工進(jìn)度［6］。

5 結(jié)語

本文針對傳統(tǒng)二次澆筑墻垛工藝，解決了傳統(tǒng)工藝需要增加植筋、支模等步驟，增加施工周期及施工成本的問題，研制了一種用于小墻垛和框架柱同時澆筑的模板體系，增加了模板支設(shè)的剛度和穩(wěn)定性，解決了小墻垛模板尺寸小、拼縫不嚴(yán)、固定困難等問題，提高了施工質(zhì)量和效率。該技術(shù)已授權(quán)“一種用于框架柱與門窗洞口墻垛整體澆筑的模板體系”實(shí)用新型專利（專利號：ZL 2021 2 0245179.2）［7］，可廣泛應(yīng)用于主體結(jié)構(gòu)與二次結(jié)構(gòu)異型構(gòu)件的工藝技術(shù)優(yōu)化，為結(jié)構(gòu)工程的技術(shù)進(jìn)步起到積極的推動作用。Q