少年宫异型清水混凝土施工技术探究

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少年宫异型清水混凝土施工技术探究

摘要:文章依托荣成市少年宫工程,介绍了该工程的异形清水混凝土的施工工艺及方法;针对无法采用常规的施工技术施工的清水混凝土,提出了三维模型的放线施工、空间曲线的实施、国内新型设备的应用、大体积单双曲面的清水混凝土施工技术方案,对类似异形清水混凝土的施工具有一定的参考价值。

关键词:异形清水混凝土;三维模型的放线施工;空间曲线的实施;新型设备;大体积单双曲面

1工程概况

该工程位于山东省荣成市,建筑物地上3层,地下1层,总建筑面积47703.61m2,建筑沿东西向约227m,南北向约122m。清水混凝土模板展开面积约33000m2。该工程清水混凝土构件均为异型空间双曲面造型,且与主体楼板、梁等相互碰撞关联,构件曲率变化较大,钢筋工程的下料、绑扎施工控制是该工程难点,清水混凝土异形构件与非清水构件之间的施工工序的交接位置,节点做法及施工缝的处理也是该工程难点及重点。

2清水混凝土施工

2.1清水混凝土拱形通道施工工艺

(1)拱形通道概况。该工程拱形通道分双曲面构件和单曲面构件2种,共计8处。其中最大拱形通道为T2直径20m,长约48.9m,两边分别有不同尺寸的耳门。拱形通道主通道近似圆形,两侧耳门尺寸差异较大,呈不规则双曲面[1]。各异型构件的施工难点、重点可从测量放线、脚手架搭设、曲线掌控等各个施工流程工程的控制进行。(2)深化设计。深化设计施工前,通过各方对模板的禅缝、螺栓孔3D效果的确认,利用犀牛、BIM、CAD等软件根据施工需求进行放样,转为2D平面施工深化图纸。深化设计在图纸在整个施工过程中十分重要,包括模板下料、安装及最终效果中都有具体的体现。图纸深化以施工模型为基准,通过犀牛软件将施工工艺的做法反应到具体模型,利用犀牛软件“摊平可展开的曲面”的命令,将3D实物模型转化成2D,导出CAD图纸。图纸导出后根据模型实物编号,将每个导出的CAD模块整合、编号。本次拱形通道明缝条的布置,考虑从每个门洞的最上点沿拱形通道的墙体设置一道垂直的明缝条,深化设计图纸示例如图1所示。(3)测量放线。拱形通道整体通过主控线及辅助线来控制整个施工流程,测量员采用全站仪及水平仪来辅助整体施工,要求点、线、坐标、尺寸、标高等必须精准。根据已知标高点,利用3D-2D软件对不同标高做辅助切线,从而得到地面投影控制线,控制拱形通道过程施工。拱形通道测量放线根据其平面图纸,使用全站仪根据具体尺寸、节点在施工场地放大样。具体采用全站仪先将定位钢管定位,拱形通道定位钢管为沿结构长边纵向搭设,间距为沿每根紧贴壳体的横杆搭设,然后对于不规则拱形通道采用根据深化图纸定型的木质背楞沿定位钢管按加固要求间距以背楞编号依次铺设定型[2]。(4)模板下料。模板下料采用全自动模板切割机,保证尺寸准确,切口平整,全部用修边机按图纸要求修边,组拼前应调平、调制,组装时两块模板之间涂抹玻璃胶。模板加工及施工安装围绕木制弧形龙骨,3D模型背楞深化图如图2所示。木质次龙骨利用建模软件辅助,在模型相应位置做切线,翻样成CAD图纸,进行编号,现场雕刻机专业操作员,根据相应CAD图纸,进行细部深化、下料,半成品木质次龙骨堆放需按不同型号分类集中堆放,做好防雨、防潮、防晒措施[3]。木质次龙骨钉装:龙骨钉装采用现场放样,3块板钉装成1条,宽度为51mm,高度为100mm,接头错开,搭接长度≥1200mm,钉装完毕分批次堆放。(5)模板拼装工程。圆拱通道施工流程:钢管架搭设—安装定位水平钢管—安装木质弧形龙骨—安装木质衬板—安装清水板—安装对拉螺杆—安装外模板加固—检查验收—浇筑混凝土—拆模养护—保护剂涂装—成品保护[4]。第一,钢管架搭设。该工程所有拱形通道模板支撑系统采用钢管脚手架加顶托和扣件锁死的方法,脚手架均采用φ48(直径)×3.0mm(壁厚)钢管搭建接成整体,纵横间距为800mm×800mm,步距为1500mm,钢管定位利用CAD放样[5]。第二,安装水平钢管。水平钢管沿主体方向搭设,搭设时利用地面放样钉装的弧形木制背楞、地面控制线及对应标高进行,安装完毕带线调整。第三,安装木制龙骨。内部支撑采用钢管架及弧形背楞体系来实现整个造型,外模板纵向弧度采用100mm×51mm弧形木龙骨实现,间距150mm;横向弧度利用特制弧形钢管,在不同标高,利用相应的弧形钢管控制水平截面的弧度,稳固顺向弧形背楞。第四,模板安装及加固。圆弧背楞制作前,将木制龙骨采用地面放样方式钉做,通过完成的弧形木制龙骨及相对应的标高,控制内侧水平钢管的搭设,带线控制整个弧形通道的龙骨支撑。铺设好木制弧形龙骨后,考虑到钉眼及最终效果,预先根据深化设计安装一层衬板,衬板上部铺装6mm厚面板。整体模拟施工模型如图4所示。(6)混凝土浇筑。该工程拱形通道混凝土浇筑均采用侧面下料、侧面振捣的方式。根据拱形通道造型及最终效果要求,混凝土浇筑需按以下施工工艺来实施:非清水面模板在安装过程中,顺直方向在3.000m、6.000m、9.000m、12.000m标高位置预留混凝土振捣口及下料口,混凝土浇筑口大小为150mm×500mm。振捣口水平间距为600mm(每块模板位置都有3个振捣口),随打随封,本层浇筑完毕,紧跟封住洞口,封闭完成本层洞口开始浇筑上部混凝土[6]。

3结束语

该工程的异形清水混凝土的施工工艺及方法为针对无法采用常规的施工技术施工的清水混凝土,提出了三维模型的放线施工、空间曲线的实施、国内新型设备的应用、大体积单双曲面的清水混凝土施工技术方案,采取了双曲面构件和单曲面构件清水混凝土拱形通道的新型施工工艺,对类似异形清水混凝土施工具有一定的参考价值。

参考文献:

[1]杨冬辉,郭继龙,刘建华.某异形清水混凝土项目的管理工作[J].冶金丛刊,2018(4):33.

[2]魏巍,李小玥,陈亮.超高大截面异形清水混凝土龙骨梁关键施工技术[J].建筑施工,2017,39(1):48-50.

[3]程磊.高层建筑清水混凝土施工工艺及工程应用研究[D].济南:山东大学,2012.

[4]黄昌利.清水混凝土施工技术研究[D].重庆:重庆大学,2008.[5]杜宁.清水混凝土试验分析与研究[D].上海:同济大学,2006.

[6]章维成,杜福祥,龚学贵.异形薄板机制砂饰面清水混凝土的制备及施工[J].施工技术,2011,40(11):26-30.

作者:孙乃毅 孙炀 王伟 刘彬波 单位:荣成市建筑工程质量造价监督管理站