现浇弧形混凝土墙体施工工艺

胡长理

【摘 要】针对超高、超长、弧形、抗渗、清水混凝土墙体一次性整体现浇施工的要求， 介绍了其钢筋、模板、混凝土分项工程施工所采取的施工工艺，分析了该施工工艺的特点及具有的优越性。

【关键词】超高；超长；弧形；抗渗；清水混凝土墙体；钢筋；模板

0.引言

普天慧讯研发大楼工程项目设计要求对其多圆点、多弧度、清水混凝土墙做一次性整体施工。通过科学、缜密、合理的施工方案和施工部署，解决了超高、超长、弧形、抗渗（S8）、清水混凝土（ C30）墙体的钢筋、模板、混凝土分项工程施工中易出现的问题。保证了施工的顺利进行，对杜绝安全、质量事故起到了指导作用，并且节省了大量的资金。以本项目的成功案例，充分说明了科学、合理、可行的施工方案在指导施工中有着重大的意义。

1.问题的提出

在钢筋工程施工中解决如何保证超高弧形墙钢筋不变形、歪斜、倾倒；在模板工程施工中调整弧形墙模板体系，保证墙体模板的弧形、形状、尺寸准确及强度与刚度；在混凝土工程施工中解决超长混凝土墙在混凝土硬化过程中易产生裂缝的质量问题。并达到最大限度的节约资金。

2.超高、超长、弧形、抗渗、清水混凝土墙体施工工艺

2.1工程概况

普天慧讯研发大楼坐落于北京市中关村软件园内的中心湖北岸。本建筑地下两层，地上三层；结构形式为大跨度混凝土框架结构体系，基础采用筏板式基础，基础埋深8.9米，地下二层层高5.1米，从地下一层至地上三层设计层高均为3.8m，地下一层露出地面900mm形成半地下形式。为有效地保证地下建筑物的自然采光，在南面临水一侧设计1.5m宽采光窗井直通地下二层。为保证采光井外墙临水面的有效防水性能，设计采用了C30、S8、600mm厚抗渗清水整体混凝土墙，由于本建筑南侧建筑立面为多圆点、多半径的弧形，所以此采光井外墙也为多圆点、多半径的弧形清混凝土墙147.34m×0.6m×8.6m。弧形墙从基础底板上皮直至+0.30m，墙高8.6m。弧形墙体钢筋设计为竖向主筋为Ф20@200，水平分布筋为Ф16@200，钢筋总重量共计约41.25T，模板量共计2535.94m2，混凝土量为760.88m3。

2.2 弧形墙的施工方案

整体弧形墙要求一次施工完成，中间不得设置施工缝，一次完成砼浇筑给施工操作带来了相当大的难度，经过技术研究，决定按照钢筋—模板—混凝土的施工工序实施一次性施工，并从经济角度出发，对弧形墙模板进行了大胆的改造，将原计划采用定型钢制弧形模板改为采用将主钢楞制成弧形来保证各弧形墙的弧度，以多层胶合板及木次楞组成的模板体系来代替定型钢制弧形模板，但这样需要对模板的设计进行严格的验算，制定切实可行的施工方案。

2.2.1弧形墙钢筋工程施工方案

（1）为保证钢筋绑扎施工中钢筋的整体稳定性，采取附加间隔2500mm与受力主筋相同的钢筋焊成的钢筋梯子骨架，并在钢筋施工时搭设刚性脚手架。在立钢筋梯子时，梯子上顶应与脚手架用吊筋固定，以保证钢筋梯子的位置准确和垂直；在保证施工人员方便施工的同时，将绑扎的墙体钢筋在校正位置后与脚手架固定，这样也相应保证了整体弧形墙钢筋的整体稳定性。

（2）钢筋梯子要求竖筋与横筋焊接牢固，竖筋采用Ф20，横筋采用Ф14，长度应为600mm，横筋同时兼作保证模板断面尺寸的顶杆，所以要求横筋的中间要焊有钢止水板，并在两端头点刷防锈漆。

（3）在进行下一步模板施工时，施工应按段进行，施工时可将此段脚手架拆除，拆除段的长度不得大于8m，随支模板随拆钢筋施工的脚手架，以保证弧性墙的钢筋不致产生整体倾倒和歪斜。

2.2.2弧形墙模板工程施工方案

（1）模板采用15mm厚多层胶合板作模板的面板。

（2）次楞采用50mm×100mm木方竖向使用，次楞中到中间距为250mm，实际净间距为200mm。

（3）主楞采用50mm×100mm×3.0□型钢，双根并排使用，□型钢要根据各弧形段，将□型钢按照所需弧度加工成有弧度的定型钢楞，为保证各段弧度的准确，提前设计各弧形钢楞并编号，按照内外弧对照使用。

（4）□型钢楞间距布置：距底板300mm一道，依次是400mm、400mm、500mm、500mm·····最上两道间距为600mm；拉接穿墙螺栓采用M20，布置间距在垂直方向按照□型钢楞的分布排列，水平方向为400mm，并在中段600mm与墙体厚度位置焊小钢筋头，以保证墙体断面尺寸的准确。

（5）在基础底板施工时，为保证弧形墙的位置准确，在模板下口距墙250mm处预埋Φ16的短钢筋，间距900mm。要求放线人员准确的将墙的位置用粉笔画在基础底板上皮钢筋上，并对准所画的位置用Ф16的钢筋头呈“L”形点焊于底板上皮的钢筋上，由此来准确固定弧形墙位置及墙厚。

（6）为施工方便，按照多层胶合板的标准尺寸在地面制成标准板块。在各标准板块的接缝处应附加次楞以保证接缝处的模板刚度。模板拼缝处的龙骨用M8螺栓@600锁死，防止模板拼缝处错台。

（7）沿高度应设四道支顶，支顶长度在5m以上的应采用100mm×100mm木方，在5m以下的可采用50×100mm木方，为防止浇筑混凝土时模板上窜，应在基础底板施工时预留Ф12钢筋拉环，沿墙间距1.5m设置，在模板支顶后用10mm钢丝绳将模板上口钢楞与预留钢筋拉环用花篮螺栓拉接校紧。

2.2.3弧形墙混凝土工程施工方案

（1）整体弧形墙长度达147.34m，没有设计预留变形缝，要求一次施工。为此采用缓凝剂并添加UEA型硫铝酸钙类微膨胀剂，采用收缩补偿的办法来解决混凝土硬化过程中收缩而产生裂缝的问题。

（2）为保证弧形墙C30、S8抗渗混凝土连续施工，我们采取将墙体分成三段，混凝土分别浇筑。计划12h浇筑完成。

（3）为有效地减少混凝土在硬化时的收缩裂缝问题，将三个混凝土泵车采取分段、分时、分不同微膨胀率的方法来实现对混凝土收缩的补偿。一号、三号车混凝土浇筑速度控制在20m3/h，塌落度18cm，混凝土的初凝时间控制在4h，混凝土中UEA的掺量为水泥重量的8%，要求混凝土14d水中限制膨胀率为≥0.0150%；二号车晚一、三号车1h浇筑，混凝土浇筑速度控制在20m3/h，塌落度18cm，混凝土的初凝时间控制在6h，混凝土中UEA的掺量为水泥重量的13%，要求混凝土14d水中限制膨胀率为≥0.0230%（由商品混凝土供应厂家控制膨胀率并进行混凝土的试验配比，提供相关数据），由于UEA的掺量不同，中间段的混凝土微膨胀率大于两边的混凝土膨胀率，由中间向两边施加膨胀应力，来补偿混凝土的收缩变形，防止混凝土产生硬化收缩裂缝。

3.模板设计

3.1 根据规范规定在墙体厚度≥100mm的侧面模板计算承载能力时应计取

①新浇混凝土对模板侧面的压力；②倾倒混凝土时产生的荷载。

3.2 根据规范规定在墙体厚度≥100mm的侧面模板验算刚度应计取

新浇混凝土对模板侧面的压力。

3.3 新浇混凝土对模板侧面压力标准值可按两式计算，并取两式中的较小值：

F1=0.22rct0β1β2V1/2=169.72kN/m2

取β1=1.2；β2=1.15

F2=rcH=215kN/m2

取F1=169.72kN/m2

3.4倾倒混凝土时对垂直模板产生的水平荷载标准值，考虑有导管及串筒，取F3=2kN/m2

3.5混凝土侧压力分布。

F=1.2F1+1.4 F3=206.46kN/m2

计算有效高度

h=F/rc=8.26m

3.6 次楞设计及验算

次楞选用50mm×100mm木方（东北落叶松），间距250mm，按受力方向垂直于木纹方向，其截面性能为：

E=10×103Mpa，[σ]=17MPa，I=4.16×10-6m4，W=8.33×10-5m3，[f]=0.003m

主钢楞间距取为500mm，次楞按三跨连续梁计算。

3.6.1次楞的强度验算

次楞承受的荷载为：

q次静=1.2 F1·0.25=50.92kN/m； q次活=1.4 F3·0.25=0.70kN/m

计算所示：

M次max=Km静× q次静×L2+Km活×q次活×L2=1.31kN·m

σ次= M次max/W=15.77MPa

σ次<[σ]次楞的强度满足要求。

3.6.2次楞的刚度验算

F次=KW静×q次静×L4/100EI+ KW活×q次活×L4/100EI=0.0006m

F次<[f]次楞的刚度满足要求。

3.7主钢楞设计及验算

主钢楞选用□50mm×100mm×3.0mm型方钢，间距500mm，其截面性能为：

E=206×103MPa，[σ]=205MPa，I=1.12×10-6m4，W=22.42×10-6m3，[f]=L/500mm，穿墙螺栓间距取为400mm，主钢楞按三跨连续梁计算。

3.7.1主钢楞的强度验算

次楞传给主钢楞的集中荷载为：

P主静max=0.600 q次静L=15.21kN； P主活max=0.617 q次活L=0.22kN

主钢楞界面最大弯矩为：

M主max=Km静×P主静max×L+Km活×P主活×LM主max=1.66kN

σ主=M主max /W=36.98 MPa<[σ]=205MPa主钢楞的强度满足要求。

3.7.2 主钢楞的刚度验算

f主=KW静×P主静max·L3/100EI+KW活×P主活max·L3/100EI =0.08mm

[f]=600/500=1.2mm f主< [f]主钢楞的刚度满足要求。

3.8穿墙螺栓的强度验算

根据混凝土对模板侧向压力分布情况，穿墙螺栓在最下0.4米高范围内为满荷载，所以穿墙螺栓承受的模板侧压力面积单元为0.4m×0.4m， 每根穿墙螺栓承受的拉力为：T穿=Fs=330336N

选用M20穿墙螺栓，查表得净面积A=225mm2，[T]=38200N

T穿< [T]穿墙螺栓的承载力满足要求。

4.结语

针对本施工项目我们很好的解决了如下易出现的问题：

（1）在钢筋工程施工中切实可行的解决了8.6米高墙体钢筋整体稳定的问题。

（2）在调整模板施工方案中，经过严密的计算，保证了模板的安全使用和混凝土成型的形状的准确，并节约了96.6万元的资金。

（3）在混凝土工程施工中，我们仅用了十小时就顺利地完成了近800M3混凝土的浇筑。有效的对混凝土硬化中的收缩变形进行了补偿并采用了有效的混凝土养护方案，防止了混凝土产生硬化收缩裂缝。

（4）本建设项目在北京市2004年度的结构“长城杯”的验收中，取得了五个金牌的“金质长城杯”奖，这也是对制定的各项施工方案给予的充分肯定。

通过对本施工方案的总结，我们得出的结论是：科学、合理的施工方案对指导施工，防止发生施工中的安全、质量事故，保证施工进度，节约资金会起到十分重要的作用。就当前建筑施工企业的整体素质来看，施工项目部对技术人员应提前编制科学、合理的施工方案的重视程度不够，施工中随意性过大，不善于总结施工经验，有的实际上实施了好的方法和工艺但没有形成文字性施工方案和经验总结，所以我们建议应该在有关规范和强制性文件中对施工方案的编制及实施、检查列出明确的条文，政府管理部门应采取有效的奖罚措施，以利于在指导施工中有章可循，同时也促进施工中好的施工方法、经验得以推广。

【参考文献】

[1]杨嗣信.建筑工程模板施工手册[M].北京：建筑工业出版社，2002.

[2]GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].中华人民共和国国家标准，2002.

[3]杜荣军.混凝土工程模板与支架技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]李桂林，程良奎，等.混凝土与钢筋混凝土施工手册[M].北京：冶金工业出版社，1988.

[5]葛兆明.混凝土外加剂[M].北京：化学工业出版社，2005，（1）：205-234.

[6]李继业，刘福胜，等.新型混凝土实用技术手册[M].北京：化学工业出版社，1995：325-329.