用于剪力墙钢筋及模板定位的多功能顶撑施工技术研究

王 晶

（中铁十六局集团城市建设发展有限公司，北京 100018）

0 引言

工业与民用建筑现浇剪力墙结构施工中，传统的木模板组合工艺因其材质轻捷、成本低廉、操作便捷及适于工地现锯现配等特点，依然得到广泛应用并占据着主导地位。其构造体系由双面覆膜木胶模板、方木次龙骨、钢管或型钢主龙骨及对拉螺栓、斜向支撑等部件组装而成。

对于现浇混凝土构件，规范准确的钢筋安装以及精确稳固的模板体系是其达到内实外美质量效果的前提保障。由于钢木组合模板自身的材质性能、传统工艺方法的不足等局限性，现浇剪力墙实体工程普遍存在不同程度的质量弊病，多数由于钢筋与模板安装定位两项上游工序质量出现缺陷而引发，重点表现为墙体截面尺寸超标、墙面垂直度及平整度不良、受力钢筋位移及钢筋保护层厚度偏差过大等。剪力墙混凝土浇筑过程中，出现这些问题时不易发现，发生事故时无法弥补，难以满足设计及规范要求的质量标准，严重制约着现浇结构工程的整体质量提升，亟需通过技术改进措施克服传统工艺的不足，推行标准化施工，提升建筑企业管理水平并促进建筑行业创新发展。

1 工程概况

河北保定城中村改造安置房工程位于保定市莲池区，东至焦银路，西临东三环，北到裕华东路，南临天威东路，规划总用地面积约 253 亩，总建筑面积为 57.25 万m2，由 15～26 层不等的 28 栋高层及配套组成，其中安置住房 3 542 套。基础形式为桩基筏板，地下车库和主楼都为框架剪力墙结构。

2 剪力墙钢筋及模板定位常规工艺阐述与分析

2.1 钢筋定位措施

2.1.1 梯子筋

梯子筋采用12 以上钢筋焊制为骨架设置在墙体内，根据梯子筋分档间距分别绑扎墙体竖向及水平钢筋，利用竖向梯子筋限定墙体水平钢筋间距，梯子筋间距不大于 2 000 mm［1］；利用水平梯子筋限定墙体竖向钢筋间距，并与墙体受力钢筋绑牢，同时控制钢筋保护层厚度，墙体水平梯子筋设置如图 1 所示［2］。

图1 墙体水平梯子筋设置示意图

这种施工做法虽然控制效果较为理想，但需要消耗大量辅助钢筋，加大了现场焊接及安装工作量，占用较多的工序时间，不利于节材增效；梯子筋的制作质量要求较高，加工时需制备专门的模具，增加了资源投入及人工成本；梯子筋在运输与使用过程中容易弯曲变形，对定位控制效果产生影响。

2.1.2 双 F 卡

双 F 卡根据墙厚及受力钢筋直径采用10～14 钢筋焊制，两端的卡槽卡在墙体水平钢筋上，起到限位双排钢筋间距及控制保护层厚度的作用，同时可兼做侧模顶撑，防止模板向内偏移，双 F 卡构造详图如图 2 所示，设置示意图如图 3 所示。

图2 双 F 卡构造详图

图3 双 F 卡设置示意图

双 F 卡同样存在钢筋消耗高及焊接量大的弊端；卡具端头与模板接触面积小，不仅容易滑移错位，而且在对拉螺栓拉力作用下容易刺伤模板，易导致模板位置出现偏差；因其不具备止水性能，地下室外墙及水池等有防水要求的墙体禁止使用。

2.1.3 保护层垫块

剪力墙钢筋保护层常规采用砂浆（混凝土）垫块或成品塑料垫圈，砂浆（混凝土）垫块与钢筋之间不易固定，荷载作用下容易位移或脱落，垫块强度一般难以达到规范要求，受力破损后致使钢筋保护层厚度失控；成品塑料垫圈无论强度还是稳定性都非常不足，承压能力低，在对拉螺栓拉力及混凝土侧压力作用下易变形失效。

2.2 模板定位措施

剪力墙侧模的安装定位措施除了采取对拉螺栓锁紧及加强模板外部支撑外，最主要的是利用长度同墙厚的内支撑对顶内外侧模，与对拉螺栓共同作用，保证模板内部截面尺寸准确。常用的模板内支撑类型多样，早期曾利用短方木作为模板顶撑，但方木嵌于混凝土内部造成结构薄弱及渗漏的危害，且因固定困难不能有效保证墙体尺寸，目前已经取缔采用；也有利用短钢筋作为模板顶撑的做法，同样具有耗材用量高、易滑移、易刺伤模板的不良因素。

随着新型建材的日益广泛，近年来普遍采用预制混凝土模板内支撑，其两端的预留凹槽卡在墙体水平钢筋上，同时具有内撑模板、限位受力筋及控制保护层厚度的功能，其构造详图如图 4 所示。

图4 预制混凝土内支撑构造详图（单位：mm）

这种产品虽然现场应用十分普及，但没有明确规范规定其质量标准，同时在使用过程中存在以下问题，目前尚未有效解决。

1）GB 50666－2019《混凝土结构工程施工规范》及 JGJ/T 219－2010《混凝土结构用钢筋间隔件应用技术规程》中均有规定，“定位件应具有足够的承载力、刚度、稳定性和耐久性。定位件的数量、间距和固定方式应能保证钢筋的位置偏差符合国家现行有关标准的规定”［3］；“混凝土间隔件的混凝土强度应比构件的混凝土强度等级提高一级，且不应低于 C30”。预制混凝土内支撑的抗压强度等级、截面尺寸、抗折强度、布置间距等性能指标均缺少理论依据及质量保证，现场使用往往凭经验和直觉，难以满足施工规范的技术标准。

2）预制混凝土内支撑与墙体钢筋之间不易绑扎固定，仅靠自身的凹槽卡扣水平钢筋，荷载作用下易位移，失去控制模板截面尺寸及限位钢筋的功能。

3）混凝土内支撑不具备抗渗性，在有防水要求的构造中使用时，会造成水份沿支撑件毛细渗透，对墙体防水性能造成危害。

4）剪力墙水平钢筋规格因设计各异而不同，支撑件的预留凹槽与钢筋之间会存在位移量，不能精确限定钢筋位置，导致钢筋保护层厚度出现偏差。

3 剪力墙多功能顶撑施工关键技术

3.1 多功能顶撑技术原理

多功能顶撑由支撑螺杆及左右对称的限位卡扣组合而成，通过限位卡扣上的螺纹内丝调整顶撑长度同墙厚。墙体分布钢筋绑扎完成后即可安装，限位卡扣上的横向卡槽卡紧墙体水平钢筋，限位卡扣上的竖向卡扣锁定墙体竖向钢筋，定位纵横向受力钢筋位置；横向卡槽外径距限位卡扣外边缘按保护层尺寸设计，可精确控制受力钢筋保护层厚度；墙体支设侧模后多功能顶撑同时顶紧墙体侧模，与对拉螺栓共同作用保证模板内部截面尺寸准确；墙体纵横向钢筋及侧模通过多功能顶撑形成互撑互锁构造，可同步确保剪力墙钢筋及模板定位精准。

3.2 多功能顶撑制作步骤

3.2.1 制作支撑螺杆

支撑螺杆采用10 或12 钢筋制作，下料长度=墙厚-4 mm，当墙厚≤200 mm 时采用10 钢筋，当墙厚＞200 mm 时采用12 钢筋，两端各 45 mm 长度分别套丝，当用于有防水要求的墙体时，支撑螺杆中部增设遇水膨胀止水环，支撑螺杆制作详图如图 5 所示［4］。

图5 支撑螺杆制作详图（单位：mm）

3.2.2 定制限位卡扣

限位卡扣分为左右侧两种型号，采用高分子聚合技术由专业厂家生产，内部设有与支撑螺杆匹配的螺纹内丝，与模板接触的侧面为锯齿状构造，墙体拆模后限位卡扣不外露，利于保证墙面美观。

3.2.3 组合多功能顶撑

将支撑螺杆两端的丝扣分别对应左右限位卡扣上的螺纹内丝拧紧，检查限位卡扣两端锯齿形边缘之间的长度，通过丝扣调整使组合后的顶撑总长与墙厚相同，多功能顶撑三维示意图如图 6 所示，三维效果图如图 7 所示。

图6 多功能顶撑三维示意图

图7 多功能顶撑三维效果图

3.3 多功能顶撑安装操作步骤

3.3.1 测量放线

首先清理基层，剔凿浮浆及软弱层，凿毛后冲洗干净。根据控制网坐标放出定位轴线、墙体模板边线及控制线、门窗洞口等细部尺寸，用墨斗弹出墨线；复核楼面基层标高，抄测+500 mm 标高控制点，标识在剪力墙钢筋上，作为控制剪力墙顶面标高的依据。

3.3.2 连接竖向钢筋

校正下层预埋的甩槎钢筋位置，清理钢筋表面灰浆等污染，然后逐根接长墙体竖向钢筋，钢筋接头采用绑扎连接。

3.3.3 绑扎水平钢筋

先绑扎暗柱及门窗过梁钢筋，再绑扎墙体水平分布筋，水平分布筋设置在竖向钢筋外侧，在墙体竖向钢筋上画出分档线，起步水平筋距底板 50 mm，竖向钢筋搭接范围绑扎不少于 3 道水平筋，以保证竖向搭接钢筋传力可靠，然后按照设计要求绑扎连梁钢筋及拉筋。钢筋搭接与锚固长度按设计及规范要求执行，采用八字扣逐点绑扎牢固。

3.3.4 安装多功能顶撑

墙体分布钢筋绑扎完成后安装多功能顶撑，间距≤1 000 mm，参照拉筋的设置方式呈梅花形布置，在墙体纵横向钢筋交叉处安装。首先将左右限位卡扣上的横向卡槽分别卡紧墙体两侧对应的水平筋，之后将对应的竖向钢筋推入左右限位卡扣上的竖向卡扣，同时锁定纵横向受力钢筋位置。因横向卡槽外径距限位卡扣外边缘按照钢筋保护层尺寸设计，定位受力钢筋位置后即可精确控制钢筋保护层厚度。

3.3.5 模板安装及定位

多功能顶撑安装完成后支立墙体侧模，先立起单侧模板，根据模板控制线调正模板根部位置，临时支撑后在对拉螺栓位置设置 PVC 套管［5］，穿入对拉螺杆，之后支立另一侧模板调正位置，使两侧模板螺栓孔位置对应，将对拉螺栓两端分别穿入两侧模板的螺栓孔内，然后自下而上安装钢管主龙骨，锁紧对拉螺栓。此时多功能顶撑两端顶紧墙体侧模，与对拉螺栓内顶外拉共同作用，确保模板内部截面尺寸准确。墙体纵横向受力钢筋及侧模通过多功能顶撑形成互撑互锁构造，可精确控制钢筋位置及保护层厚度，并顶紧侧模防止位移，保证墙体截面尺寸及平整度满足规范要求。多功能顶撑安装示意如图 8 所示，三维效果图如图 9 所示［6］。

图8 多功能顶撑安装示意图

图9 多功能顶撑安装三维效果图

3.3.6 质量验收

墙体模板加固完成后，封堵模板底部缝隙，避免根部混凝土漏浆［7］；根据基层上的模板控制线检查模板位置，利用靠尺检查模板平整度及垂直度，发现偏差应及时调整；复核模板安装的轴线位移及顶面标高，用钢尺检测模板截面尺寸，使其满足设计及规范要求。

4 创新工艺优点

1）质量精确性。控制效果准确可靠，确保受力钢筋及模板位置准确，可将钢筋保护层厚度精确至毫米，满足结构实体检验质量标准以及设计与施工规范要求，显著提高施工精度及结构质量。

2）功能多样性。采用限位卡扣与支撑螺杆的简单组合，集锁定主筋、精控保护层厚度、内撑模板、防水抗渗等功能于一体，通用于现浇剪力墙钢筋及模板安装定位精细化施工，只需一种简易工具，满足多项技术指标要求。

3）更新替代性。在受力钢筋定位措施上，替代传统的梯子筋、双 F 卡；在钢筋保护层控制工艺上，替代传统的砂浆（混凝土）垫块或成品塑料垫圈［8］；在模板截面尺寸及平整度控制技术上，替代钢筋支撑及预制混凝土内支撑，通用性强、安全性高、操作简便快捷。

4）经济合理性。多功能顶撑与钢筋绑扎同步安装，不占用工序时间，节省大量重复投入的措施费及人工成本，简化施工工序，利于提高工效、加快施工进度。

5 经济效益分析

以本项目高层住宅为例，现浇剪力墙结构，地上 17层，地下 1 层。采用本技术应用于现浇剪力墙主体施工，质量均满足设计及规范要求。

1）工期成本。由于合理简化施工工序，每个标准层施工周期压缩了一个工作日，单体建筑相对于传统工艺平均节约工期 18 d。

2）材料及人工费。以住宅楼标准层为例，楼层面积为 632.78 m2，剪力墙立面面积 1 012.5 m2，采用多功能顶撑施工，与传统梯子筋+预制混凝土内支撑+塑料垫圈保护层工艺经济指标对比如表 1 所示。

表1 经济指标对比表

根据上述综合测算，从经济角度对比，应用本技术进行剪力墙钢筋及模板安装精细化施工，可节省施工成本 4.14 元/m2，施工措施费降低 56 %，经济效益显著。

6 结语

本文通过对传统现浇剪力墙钢筋及模板安装定位技术的改进与创新，研发应用多功能顶撑，实现一种标准化工具满足多项质量要求，消除了传统工艺的安全、质量危害，显著提高现浇剪力墙结构质量，并促进降本增效、节能环保。因技术新颖，该技术已申报国家发明专利［9］。该技术对于推进钢筋混凝土结构工程标准化施工、高质量发展，具有良好的实用价值，同时为类似工程积极推广科技攻关、利用小工具解决大问题的创新意识提供参考。Q