V字形变截面清水混凝土斜柱施工质量控制

2018-12-27张柏祥

建筑施工 2018年9期

张柏祥

1. 上海建工二建集团有限公司上海 200080；2. 上海建筑工程逆作法工程技术研究中心上海 200080

清水混凝土异形柱结构是最近十多年在全国各地得到蓬勃发展的一种经济型结构体系。清水混凝土以其建筑外观多样化、施工截面精准、表面平整光滑、免除抹灰饰面工序等优点，得到越来越广泛的应用。但是对于异形结构混凝土柱使用清水混凝土技术施工还是存在较大的施工难度。

本文以上海市第一人民医院改扩建工程为例，针对异形柱结构体系复杂、截面变化大等特点，着重介绍国际医疗保健中心门厅位置2根V字形变截面清水混凝土斜柱从钢筋绑扎、模板设计、支撑体系选择、混凝土原材料使用到混凝土浇筑、养护的全过程中，如何最大限度地避免施工质量通病，保证变截面异形柱的施工质量[1-2]。

1 工程概况

1.1 工程简介

上海市第一人民医院改扩建工程，项目占地面积8 320 m2，总建筑面积48 852 m2，新建主楼（A楼）15层，建筑高度61.6 m。

1.2 V字形斜柱概况

V字形斜柱位于上海市第一人民医院国际医疗保健中心门厅位置，其内部采用外径800 mm、壁厚50 mm的圆管柱填芯C80混凝土，外包C60钢筋混凝土。V字形斜柱为变截面圆柱，下端圆柱截面直径1 358 mm，上端圆柱截面直径1 025 mm，V字撑标高为0～8.15 m，其成型后直接为清水混凝土（图1）。

图1 V字形斜柱效果图

2 施工技术难点

2.1 V字形变截面斜柱外形的质量控制

异形柱特殊的截面形状和受力性状，使得施工质量控制成为柱体质量的决定性因素。在柱体最终成型效果上，要综合模板的制作、混凝土的浇捣及后期处理达到预期的效果。

2.2 高大柱体模板支撑体系的选择

本工程柱体采用的劲性柱为变截面，柱底直径约1.3 m，柱顶端直径约1.0 m，而且2个斜柱呈相切状，高度达到8 m，如若采用普通的木模板，在后期的结构浇捣成型中会存在重大隐患。因此，综合考虑定型化钢模板代替传统的木模施工，以在成型外观及安全上得到有效保障。

2.3 异形柱清水混凝土施工质量的控制

一般认为清水混凝土除不允许出现普通混凝土常有的质量通病（蜂窝、麻面、砂带等）外，其具体的质量标准还应包括：表面平整光滑，线条规则分明，外观色泽一致；轴线体型尺寸准确；大截面、变截面结构、线条规则，棱角分明；接头通顺，无明显槎痕；混凝土内实外光，无蜂窝麻面及气泡；对拉螺栓位置排列整齐，模板拼缝有规律；混凝土表面不得出现外伤致损和污染现象。从而使混凝土主体结构形成自然的秀美外观。

3 V字形斜柱模板体系及混凝土使用选择

3.1 V字形斜柱模板体系选择

3.1.1 木模板的特点

1）优点：施工方便，易钉、易锯；质量轻、使用灵活方便；幅面宽大，拼缝数量少；价格便宜，周转使用次数多。

2）缺点：自身强度低，易变形；对于不规则结构形状加固困难；结构成型后拼缝明显。

3.1.2 定型化钢模板的特点

1）优点：部件强度高，组合刚度大；板块制作精度高，拼缝严密，不易变形；混凝土结构尺寸准确，密实光洁。

2）缺点：质量大；造价高；安装难度大[3-4]。

3.1.3 模板体系比选结论

基于以上对木模板及钢模板的比较以及对建筑物实际质量要求等方面的考虑，本着保质保量的原则，本工程V字形斜柱模板采用定型化钢模板施工。

3.2 V字形斜柱混凝土选择

本工程柱体要求为清水混凝土，施工质量要求高，在混凝土浇捣时可选择普通混凝土及自密实混凝土。

1）普通混凝土的特点：使用广泛，价格便宜但需要充分振捣后才能达到预计效果。

2）自密实混凝土（SCC）的特点：能良好地密实，改善混凝土的表面质量，增加了结构设计的自由度。即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好的均质性，并且不需要附加振动。但是自密实混凝土也存在一些缺点，其硬化后的耐久性非常有限，尤其是在寒冷气候条件下；同时，自密实混凝土中还有不稳定的气泡。高流动自密实性混凝土与普通混凝相比，干燥收缩略大。

基于以上对普通混凝土及自密实混凝土的比较以及对建筑物实际外观质量等方面的考虑，本工程V形斜柱采用自密实混凝土施工[5-6]。

4 施工技术措施

4.1 模板支撑的施工处理措施

V形斜柱模板施工时，存在场地狭小、模板质量大、柱体形状不规则等问题。如采用传统钢管作模板的支撑紧固系统，一方面施工难度大，另一方面连接加固后不能保证其稳定性及成型后的外观质量，在吊装完成后的浇筑振捣中，易引起安全质量事故。

为达到柱体的成型后的外观质量，特采取以下措施：

1）V形斜柱模板全部采用钢构件厂制造的定型钢模，面板采用厚6 mm钢板，边框为200 mm×14 mm的钢板，筋板采用200 mm×12 mm钢板。从而达到模板整体的稳定性，确保结构成型后的外观形状美观。

2）模板拼缝之间采用φ22 mm高强螺栓连接，用φ20 mm定位销控制模板拼缝位置。从而达到模板安装时每一块部件位置准确，拼缝严密的要求。

3）V形斜柱支撑采用双拼20a#槽钢，V形斜柱分叉位置采用2道20a#槽钢，两端焊接拉设，防止定型钢模板移位。

4.2 混凝土浇捣的措施

1）采用自密实混凝土，即使在配筋密集的条件下仅靠混凝土自重作用而无需振捣便能均匀密实成形。与普通混凝土相比，其工作性具有以下3方面优势：高流动自填充性、抗离析性、高间隙通过性。

2）自制振捣钢圈（图2）内置在异形柱内，辅助振捣。

5 实施过程

5.1 施工流程

施工准备→测量放线→支架搭设→钢筋安装→模板安装→混凝土浇筑→拆模养护

5.2 测量放线

测量工程师根据监理工程师确认的导线点和水准点进行放样，用全站仪放出V形斜柱的坐标点和中心，并用墨斗线弹出边框线，同时根据V形斜柱的情况引出测量控制点，以便校核V形斜柱位置。放样完成后测量点经监理工程师复核无误后方可施工[7-8]。

5.3 支架搭设

为了防止定型钢模在混凝土浇筑过程中出现移位等现象，V字形圆柱采用双拼20a#槽钢，在斜柱重心位置及上端1/3位置进行支撑，双拼槽钢下端采用化学螺栓焊接钢板的形式进行连接，上端位置与定型钢模板进行焊接连接，V形斜柱分叉位置采用2道20a#槽钢，两端焊接拉设，防止定型钢模板移位（图3）。

图2 辅助振捣钢圈

图3 支撑模型示意

5.4 钢筋加工安装

现场钢筋随进随用，避免因在现场放置时间长产生浮锈，污染模板而影响清水混凝土饰面效果。

钢筋的安装根据V形斜柱中心点和四角坐标点作为基准，钢筋加强箍焊接前，必须都要用线锤吊线，使钢筋笼中心与V形斜柱中心重合，确保保护层合格率达到95%。

保护层厚度：宜采用混凝土或塑料垫块，颜色应与清水混凝土的颜色接近，同时要保证4个/m2，上下交错布置；绑扎钢丝宜选用20#～22#且无锈的钢丝；扎丝绑完后要将扎丝尾向里，以防外露导致混凝土表面出现锈斑。

5.5 模板处理、安装

V形斜柱模板全部采用钢构件厂制造的定型钢模，为保证模板能相互套用，同一种模板上下都能相互连接，模板间错位控制在不大于1 mm。模板分段制作高度根据圆柱的高度确定。

模板在出厂前进行试拼装，经检查几何尺寸、拼装后相邻板高差符合设计要求，模板进入工地后派专人进行多次打磨，确保无锈迹，安装涂刷轻机油作为脱模剂，用75 t汽车吊拼装成整体。

为防止失水漏浆，模板在平面、垂直面连接模板接缝处粘贴优质塑状海绵封条，保证在振捣过程中，板缝无渗漏。模板拼装完成后，底部内外固定后，应对其内模拼缝、平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查。

5.6 混凝土浇筑与振捣

本工程V形斜柱填芯采用C80混凝土，外包采用C60混凝土，坍落度要求（160±20） mm，根据前面的钢筋安装顺序决定混凝土的浇捣次序。

混凝土浇筑前先清除模内杂物，接地部分先用砂浆铺底，以防漏浆。浇筑之前应先对V形斜柱与下部的接触面洒水湿润，然后再浇筑混凝土。混凝土浇筑采用接长泵车软管直接将混凝土泵送至底部，混凝土自由落差不超过2 m，浇筑时水平分层浇筑，每层浇筑厚度不大于30 cm。同时在下层混凝土初凝前浇筑完上一层混凝土。浇筑连续不间断进行，如因故间断，其间断时间应小于已浇混凝土初凝时间。

由于柱体呈倾斜状并且柱体内钢筋密集，为确保混凝土振捣质量，在模板内置了2个辅助振捣钢圈，用于确保振捣过程中能够有序振捣，振捣时应严格按规范要求操作，并注意不得少振、漏振。混凝土振捣时，其移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍，每一部位混凝土须振动到密实为止。

振捣棒的使用要“快插慢拔”，每个插点振捣时间以20～30 s为宜，振捣上一层时要插入下一层5 cm，且在下层初凝前，消除施工缝。待混凝土面至连系梁底振捣人员上来，焊接系梁面钢筋、安装钢筋网片，然后继续混凝土浇筑。

5.7 模板的拆除及养护

混凝土浇筑完成，表面收浆干燥时应立即用薄膜覆盖洒水养生，强度达到70%以上方可进行模板的拆除。模板拆除时从上到下分块拆除，保证吊车人工配合进行，松开螺栓后，吊车吊住模板，人工用钢纤小心松动模板接口。待整个模板接口全部松动后，吊车向上向外试着拖动模板，模板脱离V形斜柱后应人工扶住模板，防止晃动碰到混凝土，损伤混凝土面层，模板拆除后需将V形斜柱用塑料薄膜包裹进行养护[9-10]。