大跨度清水混凝土拱殼結(jié)構(gòu)模板施工工法

大跨度清水混凝土拱殼結(jié)構(gòu)模板施工工法1、前言東西方古國很早就產(chǎn)生了拱結(jié)構(gòu)，著名的建筑物有趙州橋、凱旋門、羅馬萬勝殿、巴黎圣母院、圣彼得大教堂等。大跨度的尖拱表達(dá)出了民族文化與建筑文化的力量，呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)應(yīng)有的力度美。大跨度拱殼結(jié)構(gòu)支座會(huì)產(chǎn)生較大的水平推力，如果將拱殼結(jié)構(gòu)設(shè)置在建筑物中部，合理利用兩側(cè)框架結(jié)構(gòu)來抵抗其水平推力。大跨度拱殼結(jié)構(gòu)充分應(yīng)用了混凝土結(jié)構(gòu)抗壓性能良好的優(yōu)勢，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益與廣闊的應(yīng)用前景。對大跨度清水混凝土拱殼結(jié)構(gòu)模板采用一種安全科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理的施工方法是目前迫切需要解決一個(gè)問題。2工法特點(diǎn)拱殼結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：1）拱殼結(jié)構(gòu)跨度大，尖拱高度大；2）拱殼結(jié)構(gòu)的傾角較大，模板需要兩邊或多邊支模；3）大跨度拱殼結(jié)構(gòu)支座會(huì)產(chǎn)生較大的水平推力，模板承重架水平桿承受較大的荷載；4）曲面清水混凝土的成型要求高。本工法采用木模結(jié)合扣件式鋼管架手架進(jìn)行施工，具有以下特點(diǎn)：1）施工工藝成熟。木模板易做成弧度結(jié)構(gòu)，能較好地處理好釘眼與拼縫問題；能很好地處理殼板上下兩側(cè)的模板連接及上側(cè)模板的固定問題。2）施工快捷。木模無需事先定型加工，安裝與拆除速度快；下部模板的拆除簡單，拼裝模板時(shí)無需塔吊配合。3）安全性高。木模自重小，施工快捷，模板吊裝與拆除時(shí)更安全。4）施工成本低。木模較鋼模等其它模板成本低，而且模板自重輕，因此承重架成本也低。圖1：拱殼結(jié)構(gòu)模架示意圖3適用范圍圖1：拱殼結(jié)構(gòu)模架示意圖適用于高空大跨度清水混凝土拱殼結(jié)構(gòu)施工。4工藝原理采用木模板結(jié)合扣件式鋼管腳手架施工，根據(jù)結(jié)構(gòu)弧度與清水混凝土的要求，將模板制作成弧度結(jié)構(gòu)，拱殼結(jié)構(gòu)模架施工情況如圖1所示。根據(jù)拱殼結(jié)構(gòu)傾角大小，對殼板下部結(jié)構(gòu)采用兩邊支模，接近拱頂部分的殼板采用單邊支模，對雙曲梁進(jìn)行多邊制模。通過模板的合理分塊，直接將方木與面層模板彎曲成型并進(jìn)行固定。通過定位鋼管與水平雙鋼管進(jìn)行首次調(diào)節(jié)，通過方木與面板進(jìn)行二次調(diào)節(jié)，確保面板空間安裝位置的準(zhǔn)確。采取高密度海綿條與模板膩?zhàn)哟_保模板拼縫質(zhì)量。打入木榛處理好施工縫處模板的拼縫質(zhì)量，并采用膠水將縫隙封閉，確保新老混凝土的搭接質(zhì)量。5施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1施工工藝流程測量放線→搭設(shè)模板承重架→安裝定位鋼管與水平雙鋼管→方木與面板加工→安裝方木、鋪設(shè)面板并固定→拼縫處高密度海綿條→鋪設(shè)鄰邊面板并固定→修整海綿條→拼縫處刷模板漆（貼臍帶紙）→板縫處理、表面刷模板漆→畫對穿孔螺栓底線→開對穿螺栓孔→孔眼部位刷模板漆→質(zhì)量檢查→鋼筋綁扎→上表面模板安裝與開孔→螺桿安裝并固定。5.2測量放線圖2：地面測量放線投影點(diǎn)由于拱殼結(jié)構(gòu)凈空高，因此通過平面軸線、豎向高程控制，將標(biāo)高與軸線投測到上部模板施工部位。對曲面梁，首先在地面測放出水平投影線（各投影點(diǎn)的間距是500mm），然后根據(jù)水平投影線和高度投放到上部，梁底的定位鋼管進(jìn)行初步定位，然后在定位鋼管上架設(shè)受力水平雙鋼管，進(jìn)行二次定位，接著在受力鋼管上鋪設(shè)方木進(jìn)行再一次調(diào)整，最后鋪設(shè)面板。圖2為地面測量放線的投影點(diǎn)。圖2：地面測量放線投影點(diǎn)5.3搭設(shè)模板承重架圖3：殼板結(jié)構(gòu)承重架剖面圖拱結(jié)構(gòu)承重架搭設(shè)高度超高，殼板結(jié)構(gòu)為單曲面結(jié)構(gòu)，梁為雙曲面結(jié)構(gòu)，支模架搭設(shè)高度不一致。根據(jù)工程實(shí)際情況，采用滿堂扣件式鋼管腳手架，工藝成熟，靈活性強(qiáng)。架體采用48×3.5鋼管和扣件，模板面板采用18mm厚的覆膜九夾板，方木采用50*80方料。承重架架體搭設(shè)到位后，安裝定位鋼管與水平雙鋼管，搭設(shè)的方法如圖1所示。圖3為銀川車站改造工程清水混凝土殼板的承重架剖面圖。圖3：殼板結(jié)構(gòu)承重架剖面圖5.4方木與面板加工5.4.1方木加工模板骨架在保證平整度、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面提供了有力保障。模板龍骨采用50*80方木，高度方向?yàn)?0mm。在方木使用前進(jìn)行尺寸檢測，對不符合要求的方木不予使用。正式施工前先進(jìn)行試樣施工，試樣一側(cè)方木垂直于屋脊線布置，另一側(cè)方木平行于屋脊線布置，兩種方法安裝的弧形彎曲情況都比較理想，通過比較，方木平行于屋脊線布置對模板施工更加有利。5.4.2面板加工圖4：殼板模板拼裝圖為保證清水混凝土的飾面特征，面板要平整、無破損、無空隙、扭曲，邊口整潔，厚度、形狀等符合要求。在弧長方向設(shè)置的面板塊數(shù)應(yīng)與混凝土的澆搗高度密切配合。切割刀片采用80齒以上的新刀片。從面板的正面進(jìn)行切割，切割時(shí)保持平穩(wěn)，速度不易過快，確保面板正面不崩邊。在九夾板上新分割或開孔的地方都要進(jìn)行封邊處理，以防止水的滲入而影響面板的平整度。圖4：殼板模板拼裝圖5.5薄殼模板安裝方木龍骨垂直于屋脊方向布置，鋼管橫楞平行于屋脊方向布置，直接將方木與面板彎曲成型并進(jìn)行固定。在施工縫處，先采用木榛打入施工縫背部的方木與鋼管之間，將模板與老混凝土進(jìn)一步貼緊，再采用膠水將縫隙封閉，防止新混凝土澆筑時(shí)漿液從縫隙溢出，確保新老混凝土的搭接質(zhì)量。螺栓孔的間距：弧度方向?yàn)?00mm，水平方向也為600mm。殼板模板拼裝大樣如圖4所示。圖5：模板拼縫節(jié)點(diǎn)圖根據(jù)模板施工放線情況，先適當(dāng)調(diào)整方木，然后將準(zhǔn)備好的模板安裝到位，接著調(diào)整模板的平整度及拼縫，再進(jìn)行固定。模板安裝時(shí)根據(jù)模板編號布置安裝相應(yīng)的清水混凝土模板。為保證混凝土成型質(zhì)量,板面隨時(shí)用干凈棉絲擦抹干凈地。圖5：模板拼縫節(jié)點(diǎn)圖5.6鋪設(shè)海綿條圖6：裝飾線模板節(jié)點(diǎn)面板拼縫之間鋪設(shè)厚度1mm的高密度通長海綿條，鋪設(shè)均勻，在鋪設(shè)鄰邊面板后修整海綿條高度，然后在用模板膩?zhàn)有拚纯p縫隙，最后在拼縫處刷模板漆，涂刷寬度控制在5cm，為模板拼縫節(jié)點(diǎn)如圖5所示。圖6：裝飾線模板節(jié)點(diǎn)垂直于屋脊布置的裝飾凹槽線采用斷面為梯形的實(shí)木線條制作，等腰梯形的上邊為30mm，下邊為50mm，高為25mm。實(shí)木線條與面板固定時(shí)在接觸面的兩邊鋪設(shè)厚度1mm的高密度海綿條。通過鐵釘將實(shí)木線條固定在面板上，鐵釘間距150mm。清水混凝土裝飾凹槽線的制作節(jié)點(diǎn)如圖6所示。5.7開設(shè)穿墻孔與振搗孔穿墻孔開設(shè)時(shí)應(yīng)垂直于面板，并且從上往下開設(shè)，確?？卓谄秸麩o爆邊。套對穿螺栓時(shí)，必須調(diào)整好位置后輕輕入位，保證每個(gè)孔位都加塑料墊圈，避免螺紋損傷穿墻孔眼。模板緊固之前，應(yīng)保證面板對齊，嚴(yán)禁在面板校正前固定對穿螺栓。澆筑過程中，嚴(yán)禁振搗棒與面板、對穿螺栓接觸。為確保殼板混凝土的有效震搗，在上表面模板上開500*500的震搗口，在弧度（高度）方向的1.6m、3.2m處設(shè)置兩排，每排的水平間距是2.4m。相應(yīng)部分的混凝土震搗完畢后采用600*600的面板進(jìn)行封閉（注：拱殼上表面需要裝飾）。圖7：雙曲梁支模圖5.8雙曲梁模板安裝圖7：雙曲梁支模圖雙曲梁模板采用四面支模的方法，四邊設(shè)置鋼管進(jìn)行定位與固定，并采用方木與九夾板進(jìn)行支模。施工時(shí)先支設(shè)底模與一邊側(cè)模，完成鋼筋綁扎后再施工另一邊側(cè)模與頂板，最后進(jìn)行加固。雙曲梁支模如圖7所示。5.9鋼筋加工安裝鋼筋加工時(shí)應(yīng)考慮其迭放位置和穿插順序，根據(jù)鋼筋的占位避讓關(guān)系確定加工尺寸?？紤]鋼筋接頭形式、接頭位置、搭接長度、錨固長度對鋼筋綁扎的影響，通長鋼筋應(yīng)考慮端頭彎鉤方向控制，以保證鋼筋總長度、鋼筋位置準(zhǔn)確和保護(hù)層厚度符合要求，確保鋼筋在模板中的定位準(zhǔn)確。保護(hù)層墊塊采用混凝土或塑料墊塊，塑料卡環(huán)墊塊呈梅花型放置，顏色應(yīng)與清水混凝土的顏色接近。5.10清水混凝土施工清水混凝土不能剔鑿，各種預(yù)埋件必須一次到位，在清水混凝土澆筑前對預(yù)埋件的數(shù)量、部位、固定情況進(jìn)行仔細(xì)檢查，確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行混凝土澆筑。砼澆筑時(shí)，要經(jīng)常觀察模板、支架、鋼筋的情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有變形、移位時(shí)，應(yīng)立即停止?jié)仓?，并在澆筑的砼初凝前修整完畢?；炷琳駬v點(diǎn)應(yīng)從中間開始向邊緣分布，且布點(diǎn)均勻、層層搭扣，振搗棒應(yīng)做到“快插慢拔”，并宜將振搗棒上下略微抽動(dòng)，使混凝土中的氣泡充分上浮消散，使混凝土振動(dòng)均勻、密實(shí)。自初凝之前就對混凝土開始養(yǎng)護(hù)，并且保證相同的成熟度，避免由此產(chǎn)生成品混凝土表面色差。待拆模后，在混凝土表面再灑一道水，用塑料薄膜包裹，邊角接茬部位要嚴(yán)密并壓實(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天?；炷帘砻鎳?yán)禁使用草簾或草袋覆蓋，以免造成永久黃顏色污染。5.11模板拆除圖8：銀川車站改造工程拱殼結(jié)構(gòu)拆除模板與承重架時(shí)，至上而下拆除。第一步先松開扣件或頂托；第二步松開模板與外龍骨連接，拆除外龍骨，使模板與板底分離。如模板與板底粘結(jié)較牢時(shí)，用撬棍輕輕敲打模板框架使之與墻體分離，嚴(yán)禁使用撬棍撬動(dòng)模板破壞清水混凝土，最后將脫離混凝土面的模板吊至地面。圖8為銀川車站改造工程站房拱殼結(jié)構(gòu)拆模過程中的情況。圖8：銀川車站改造工程拱殼結(jié)構(gòu)6材料與設(shè)備6.1材料48×3.5鋼管、扣件、對拉螺栓、九夾板、方木、實(shí)木線條、高密度海綿條、模板漆、鐵釘、寬膠帶紙、砂紙等。6.2設(shè)備切割機(jī)、切割刀片、塔吊、混凝土泵車、振搗棒、錘子、水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等。7質(zhì)量控制對進(jìn)場模板需進(jìn)行質(zhì)量檢查，檢查范圍包括：1、色澤需一致，不脫色掉色；2、無紋理；3、尺寸偏差保證在10mm內(nèi)。模板面板在對接時(shí)，為防止在澆筑混凝土?xí)r漏漿，在水平接縫處打膠，做50寬模板漆，并且在水平接縫處高密度海面條膠帶。為保證墻面質(zhì)量,板面應(yīng)隨時(shí)清灰,用干凈棉絲擦抹并及時(shí)涂刷新的隔離劑。為保證結(jié)拱殼結(jié)構(gòu)澆注尺寸，綜合國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，本工法模板安裝偏差標(biāo)準(zhǔn)如表1所示：表1模板安裝質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目允許偏差（mm）檢查方法軸線位置3經(jīng)緯儀、尺量底模上表面標(biāo)高±3尺量截面內(nèi)部尺寸拱梁+3-5尺量薄殼+3-5拱殼側(cè)面垂直全高≤5米5經(jīng)緯儀、線墜全高＞5米7相鄰兩板表面高低低差12m靠尺、塞尺表面水平平整度（2米長度上）32m靠尺、塞尺分格條（縫）直線線度12m靠尺、塞尺8安全措施8.1模板要水平放置,確保模板穩(wěn)定；材料吊裝時(shí)一定要在設(shè)計(jì)的吊鉤位置掛鋼絲繩，起吊前一定要確保吊點(diǎn)的連接穩(wěn)固；材料在吊裝前和使用過程中應(yīng)經(jīng)常檢查吊鉤的連接裝置,防止松動(dòng)或脫落；吊裝應(yīng)“慢起輕放”，嚴(yán)禁使用單吊鉤起吊。8.2機(jī)械設(shè)備統(tǒng)一管理，及時(shí)保養(yǎng)，工作狀態(tài)良好，做到三級配電三級保護(hù)，一機(jī)一閘一保護(hù)，防護(hù)設(shè)施齊全。8.3雨季進(jìn)行作業(yè)，重要做好防觸電、防雷、防坍塌等工作。8.4防觸電實(shí)行“三相五線制”電源線不準(zhǔn)使用裸線和塑料線，不得沿地鋪設(shè)。配電箱制式化并防雨，電器元件不應(yīng)破損，嚴(yán)禁帶電裸露，機(jī)電設(shè)備作接地或接零保護(hù)。機(jī)電設(shè)備和照明必須安裝漏電保護(hù)器。實(shí)行二級保護(hù)。潮濕、管道、容器內(nèi)的照明采用12V電壓、電氣操作人員應(yīng)穿戴絕緣手套和穿絕緣鞋。8.5冬季施工時(shí)施工現(xiàn)場的交通要道、斜、腳手板、爬梯上的冰雪要及時(shí)清掃，并采取鋪草墊等防滑措施。8.6夜間施工照明器具配備需齊全，現(xiàn)場應(yīng)有足夠的燈光。8.7施工現(xiàn)場的種種設(shè)施，“四口”防護(hù)，安全標(biāo)志，警示牌、安全操作規(guī)程牌等位置，必須有充足的照明，確保夜間施工。9環(huán)保措施9.1編制施工環(huán)保措施計(jì)劃，明確環(huán)保要求，健全環(huán)境保護(hù)體系，把環(huán)境保護(hù)工作作為一項(xiàng)重要施工管理內(nèi)容，制定和落實(shí)環(huán)境保護(hù)措施，修建環(huán)保設(shè)施，處理好施工與環(huán)保的關(guān)系。9.2實(shí)行環(huán)保目標(biāo)責(zé)任制。把環(huán)保指標(biāo)以責(zé)任書形式層層分解到個(gè)人，列入施工合同和崗位責(zé)任制，建立環(huán)保自我監(jiān)控體系。9.3嚴(yán)格控制在混凝土施工振搗的噪聲，避免在夜間施工。嚴(yán)格控制人為噪音，進(jìn)入施工現(xiàn)場不得高聲喊叫，并盡量選用低噪音設(shè)備和工藝代替高噪音設(shè)備與工藝。9.4嚴(yán)格遵守《建筑施工場界噪聲限值》的有關(guān)規(guī)定，施工前，首先向環(huán)保局申報(bào)并了解周圍單位居民工作生活情況，施工作業(yè)嚴(yán)格限定在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。9.5對周圍單位、居民產(chǎn)生影響的施工工序，均安排在白天或規(guī)定時(shí)間進(jìn)行，施工運(yùn)輸車輛慢速行駛，不鳴喇叭。施工照明燈的懸掛高度和方向合理設(shè)置，晚間不進(jìn)行露天電焊作業(yè)，不影響居民夜間休息，減少或避免光污染。9.6定期打掃和噴灑工地道路及工地周邊市政道路,確保離開工地的車輛上不能有泥土、碎片等類似物體帶到公共道路上9.7結(jié)構(gòu)外墻腳手架外側(cè)滿包細(xì)目綠網(wǎng)，防止雜物、灰塵外散，形成環(huán)境污染。9.8不斷提高項(xiàng)目管理水平，加強(qiáng)項(xiàng)目管理人員的培訓(xùn)，由項(xiàng)目經(jīng)理、施工管理員定期對員工進(jìn)行環(huán)保施工教育、法律和法規(guī)知識(shí)教育及遵章守紀(jì)、提高職工的環(huán)保意識(shí)和法制觀念。10效益分析10.1經(jīng)濟(jì)效益由于拱殼為曲面結(jié)構(gòu)，鋼模板必須加工成定型的弧形結(jié)構(gòu)，通用性差，只能算一次攤銷，加工成本昂貴，制作周期較長。清水混凝土適合采用全鋼大模板，全鋼大模板125KG／m2，按8000元/T制作成本，再加6000元/T的異形加工費(fèi)和運(yùn)輸費(fèi)等，計(jì)2000元/T，則全鋼大模板為1000元/m2（不包括承重架）。木模拆模后還可以到其他部位或項(xiàng)目周轉(zhuǎn)使用。木模板采用優(yōu)質(zhì)九夾板，每張按180元計(jì)算，即面板60.5元/m2，每平方米方木（東北松）用量為0.0203m3，按單價(jià)2200元/m3，即每平方米混凝土的方木單價(jià)為45元/m2。加上汽釘?shù)绕渌M(fèi)用，木模板每平方單位為120元/m2（不包括承重架）。因此木模的成本是鋼模的12%，而且采用木模的承重架與采用鋼模的承重加也低很多，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。10.2其它效益鋼模板自重大，承重架受到的荷載大，架體的搭設(shè)周期長。定型鋼模重量大，必須采用塔吊配合進(jìn)行安裝調(diào)整，對塔吊的安裝要求很高，施工周期長。拱殼下部的定型鋼模無法采用塔吊進(jìn)行拆除，在高空手工拆除難度大且不安全。如果殼