淺析大跨度預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆空心樓蓋施工要點及質(zhì)量控制

羅艷興 羅延峰

（山西一建集團有限公司，山西 太原 030032）

近年來，我國工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展帶動了建筑業(yè)持續(xù)增長，隨之而來的便是能源大量消耗和日益嚴重的環(huán)境問題[1]。為響應(yīng)國家節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展理念，建筑行業(yè)也在著手推動綠色建筑高質(zhì)量發(fā)展[2]?，F(xiàn)澆混凝土空心樓蓋施工技術(shù)由于其可以降低結(jié)構(gòu)自重，實現(xiàn)節(jié)能減排，同時還能保持優(yōu)異的結(jié)構(gòu)剛度和承載能力，而受到大力推廣[3]。尤其是在高層建筑和大跨度結(jié)構(gòu)中，這種技術(shù)展現(xiàn)出了其獨特的優(yōu)勢，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要選擇[4]。本文以辦公樓工程為研究對象，詳細探討了現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋在實際工程中的應(yīng)用，重點分析了施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)和質(zhì)量控制措施[5]。

1 工程案例

本工程以某商業(yè)辦公樓為研究對象展開分析，項目位于城市中心區(qū)域，建筑面積為46302.56m2，建筑總高度為99.5m，地上25 層，地下3 層。主體結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防烈度為7度，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，采用現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋體系，樓蓋厚度300mm，樓蓋混凝土設(shè)計強度為C35。項目施工過程嚴格遵守相關(guān)質(zhì)量控制標準，確保結(jié)構(gòu)的安全和功能性。

2 工程設(shè)計及現(xiàn)場管理

2.1 工程設(shè)計

在本辦公樓項目結(jié)構(gòu)設(shè)計中，首先通過有限元軟件ANSYS 進行非線性有限元分析，對本項目建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和局部承載能力進行精確評估?？招臉巧w的設(shè)計應(yīng)考慮樓層的凈高和承載要求。此外，地基基礎(chǔ)設(shè)計充分考慮土壤的承載能力和地下水位的影響，抗震設(shè)計采用了適當?shù)脑O(shè)計反應(yīng)譜級別，具體設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 工程設(shè)計參數(shù)

2.2 現(xiàn)場施工管理

2.2.1 材料及驗收工作

為了確保建筑施工過程的高效性和安全性，在本項目施工準備階段，樓蓋混凝土確定采用設(shè)計強度為C35 的混凝土，配比如表2 所示；鋼筋采用HRB400 級，總用量約5000t；樓蓋內(nèi)空心模具采用500mm×500mm×200mm 和500mm×500mm×180mm 的GBF 金屬薄壁方箱。根據(jù)設(shè)計要求以及現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)規(guī)程等規(guī)范標準[6]對材料進行質(zhì)量檢驗，首先質(zhì)檢人員對所有材料進行初檢，檢測材料是否存在明顯缺陷，對存在缺陷的材料及時修補或替換，然后根據(jù)規(guī)定進行抽檢，每5000件為一個檢驗批，隨機選擇25～40件進行檢驗，連續(xù)三次檢驗合格后，按照每10000件為一個檢驗批繼續(xù)檢驗，直至全部材料檢驗完畢。同時，運輸和擺放方面，需謹慎搬運以防損壞，并確保材料在施工現(xiàn)場的指定位置堆放，不妨礙作業(yè)且易于取用，安裝時，使用吊籃工具將材料運輸?shù)较鄳?yīng)樓層后及時使用，避免重物堆放。

表2 混凝土配比

2.2.2 機械設(shè)備及人員配置

在設(shè)備方面，考慮到建筑高度和施工效率，選用3臺塔式起重機（最大起重能力25t，工作半徑70m）、3臺混凝土泵車（最大泵送高度150m）、16輛混凝土運輸車以及3 臺發(fā)電機等設(shè)備。此外，為確保施工現(xiàn)場安全，施工現(xiàn)場配備了全面的安全設(shè)施，包括安全網(wǎng)、防墜系統(tǒng)和消防設(shè)備。在人員配置方面，本工程項目團隊配置了多名經(jīng)驗豐富的工程師、技術(shù)員和施工工人，人員數(shù)量約300人，其中包括50名工程技術(shù)人員和250名施工工人，所有參與施工的人員均接受過專業(yè)培訓(xùn)，并熟悉相關(guān)的安全規(guī)程。在施工前的規(guī)劃中，制定了詳細的施工進度計劃和質(zhì)量控制方案，確保項目可以按計劃進度推進，保障工程質(zhì)量符合設(shè)計標準。

3 空心樓蓋施工要點

3.1 模板安裝要點

在本工程中，模板安裝環(huán)節(jié)對保障現(xiàn)澆空心樓蓋的精確度和整體質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。為此，本工程采用了高精度加工的鋼制模板系統(tǒng)，其不僅具備極高的穩(wěn)定性和耐用性，還能夠適應(yīng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，特別適用于高層建筑施工。這些模板在加工過程中經(jīng)過嚴格的尺寸控制，安裝誤差嚴格限制在±3mm 以內(nèi)，這對于保證后續(xù)混凝土澆筑的精確度至關(guān)重要。同時，為了支撐這些重量較大的鋼制模板及混凝土荷載，本工程的支撐系統(tǒng)設(shè)計能夠承受高達60kN/m2的施工荷載，提供了必要的穩(wěn)定性和安全性，支撐間距設(shè)置為每隔1.2m 一個支點，以保證整個系統(tǒng)的均勻受力和穩(wěn)定性。在所有模板和支撐安裝完成后，對模板平整度、對位精度以及支撐的穩(wěn)固性進行檢驗，為后續(xù)的混凝土澆筑工作打下堅實的基礎(chǔ)。

3.2 鋼筋綁扎

本工程鋼筋采用HRB400 級，直徑范圍在10mm～25mm，根據(jù)結(jié)構(gòu)需求進行優(yōu)化配置。首先，綁扎樓板底部和肋梁的鋼筋，沿著梁底部綁扎下層鋼筋，接著放置上層鋼筋，并確保箍筋被逐一套上，形成牢固的連接，同時每隔2m 沿著肋梁使用Φ10mm 鋼筋焊接成井字形的支撐結(jié)構(gòu)，鋼筋布置時，同一方向的鋼筋位于同一平面，以保證混凝土保護層的均勻性和平整度；然后，采取抗浮固定措施，并在驗收合格之后鋪設(shè)方箱（圖1）；最后，綁扎板面鋼筋，先鋪設(shè)長向縱向鋼筋，再鋪設(shè)短向縱向鋼筋。在鋼筋網(wǎng)布置方面，為增強樓蓋的承載力，設(shè)計間距為150mm，依據(jù)結(jié)構(gòu)需求進行優(yōu)化。

圖1 薄壁方箱剖面示意

3.3 方箱安裝及管線預(yù)埋

在完成鋼筋綁扎之后，開始進行管線預(yù)埋工作，包括水管和電管等，為了整齊以及后期的維護，將管線沿著肋梁走向布置在肋梁截面內(nèi)，避開方箱的位置。首先，小直徑管線（如直徑10mm）平行于方箱下部布置，且禁止交叉以防止墊高方箱，在管線密集或管徑較大（如直徑超過18mm）的區(qū)域，盡量在同一方箱跨度內(nèi)集中布置，在此處使用高度為180mm的方箱，以保證管線的集中穿越；然后，開始擺放墊塊，本工程采用直徑50mm、高度75mm 的水泥砂漿預(yù)制墊塊；最后，安裝方箱，將GBF金屬方箱的四角水平放置，避免降低建筑的施工質(zhì)量。

3.4 方箱抗浮施工

在鋪設(shè)方箱前，要對方箱做抗浮錨固處理。應(yīng)先合理設(shè)置抗浮控制點，按照梅花形布置，在1.2m2內(nèi)設(shè)置2～4 個控制點，控制點之間間隔600mm，然后使用直徑為4mm 的8 號鐵絲，將樓板底層鋼筋和支模架綁扎固定，在方箱安裝后再用鐵絲將樓板面層鋼筋和底層鋼筋綁扎固定。此外，在浮力較大區(qū)域，通過增設(shè)抗浮點和特殊手法進行抗浮處理。

3.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑階段，采用的是現(xiàn)場澆筑的C35 混凝土，部分使用C40商用混凝土，其設(shè)計強度滿足本工程建筑的結(jié)構(gòu)需求，同時具有良好的流動性，可以適應(yīng)不同構(gòu)件的要求。為了保障混凝土在模板內(nèi)可以均勻分布和充分澆筑，在澆筑過程中，使用具有高輸出壓力的泵車進行混凝土輸送，在確?；炷猎谀０鍍?nèi)均勻分布的同時，能夠迅速完成大范圍的澆筑工作。振搗工作采用高頻振動棒進行，每個振搗點的作業(yè)時間控制在20s 左右，以此消除混凝土中的氣泡，提高混凝土的密實性和均勻性。澆筑完成后，對混凝土的平整度和表面質(zhì)量進行檢查，確保最終結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合設(shè)計標準和規(guī)范要求，從而保證混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性能和長期耐用性。

3.6 養(yǎng)護和拆模

在本工程混凝土養(yǎng)護階段，采用先進的自動噴霧系統(tǒng)，保證混凝土表面在整個養(yǎng)護期內(nèi)保持必要的濕潤度，持續(xù)養(yǎng)護14d 以確?；炷脸浞钟不桶l(fā)展強度。在養(yǎng)護期間，定期監(jiān)測混凝土的溫度和濕度，保證環(huán)境條件符合標準要求。達到預(yù)定強度后，即混凝土的28d 抗壓強度達到85%以上時，開始拆除模板和支撐，拆模過程中需小心操作，防止對混凝土結(jié)構(gòu)造成損傷。完成拆模后，對樓蓋進行全面質(zhì)量檢查，包括結(jié)構(gòu)的完整性、表面平整度和裂縫檢測，以確保每一部分都符合設(shè)計要求和安全標準，確保最終結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全性。

4 施工質(zhì)量控制措施

4.1 質(zhì)量控制措施

本工程對施工質(zhì)量的控制通過采用ANSYS軟件對建筑的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性進行分析，以及各環(huán)節(jié)施工完成后的質(zhì)量檢測相結(jié)合來保障工程施工質(zhì)量。在設(shè)計階段，使用ANSYS軟件進行風荷載分析，模擬建筑在最高風速40m/s 的條件下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，確保設(shè)計滿足GB 50009-2012要求，對樓蓋的熱力學(xué)性能進行評估，模擬夏季最高日溫度38°C 時的熱膨脹效應(yīng)，調(diào)整設(shè)計以適應(yīng)熱應(yīng)力，通過軟件分析來調(diào)控設(shè)計方案；在現(xiàn)場操作中，檢測人員對混凝土的澆筑進行實時監(jiān)測，包括溫差、坍落度（控制在70mm～100mm）以及配比（水灰比維持在0.4～0.5），鋼筋綁扎的精度確保誤差不超過±5mm，模板安裝的平整度誤差控制在±3mm內(nèi)，管線鋪設(shè)的隱蔽處理以及抗浮施工等環(huán)節(jié)進行嚴格把控。

4.2 質(zhì)量檢測和評估

在質(zhì)量檢測和評估方面，通過結(jié)合ANSYS 模擬和現(xiàn)場實際測試。ANSYS用于模擬本工程現(xiàn)澆混凝土樓蓋在實際荷載下的應(yīng)力分布，確保應(yīng)力水平低于混凝土的允許應(yīng)力（C35混凝土約為30MPa）。同時，進行動力學(xué)分析，模擬建筑在設(shè)定的地震影響下（反應(yīng)譜級別Ⅲ類）的性能，以確保其抗震設(shè)計的有效性和合理性?，F(xiàn)場混凝土強度測試包括7d 和28d 的抗壓強度測試，目標強度為C35混凝土的90%以上。鋼筋綁扎質(zhì)量和模板安裝的檢查依據(jù)國家相關(guān)標準進行。通過這種綜合的檢測和評估方法，確保了本工程在各個階段的質(zhì)量，從而保障了結(jié)構(gòu)的整體性和安全性。

5 結(jié)語

綜上所述，本文以某辦公樓工程為實踐案例，深入探討了現(xiàn)澆空心樓蓋的施工技術(shù)，較詳細地闡述了空心樓蓋施工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)要點，并通過引入一系列新型施工技術(shù)和改進措施，成功實現(xiàn)了施工效率和質(zhì)量的顯著提升。特別是高效混凝土輸送系統(tǒng)、增強型模板和支撐系統(tǒng)以及智能化質(zhì)量控制技術(shù)的應(yīng)用，不僅優(yōu)化了施工流程，還提高了結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。這些技術(shù)在本工程中的成功應(yīng)用，不僅展示了其在實際建筑項目中的有效性，也為未來建筑施工領(lǐng)域的發(fā)展趨勢提供了寶貴的參考和借鑒。