外飘倾斜钢筋混凝土墙施工工法

大面积外飘倾斜钢筋砼墙施工工法汕头市*****总公司1.前言现代建筑设计日趋多元化，由传统形式转向艺术化，再渐变为回归自然，体现自然界多姿的形态，并以不规则外形表现出来，三维空间的倾斜异形结构屡见不鲜，建筑设计的不断攀新促使施工工艺的不断创新。广东河源广播电视中心一期工程是一座综合性的公共建筑，总建筑面积为32303m2，框架结构，地上六层，首、二层层高为4.5m，三至六层层高为3.6m，总高度为19.9m。该工程建筑设计独特新颖，平面呈山字形，其中B、D区的大部分外墙为外飘倾斜的C35钢筋砼剪力墙（30cm厚，局部为双向外倾斜），倾斜角度达到80°，竖向跨越二层至五层结构，总长度为20.1m，水平外飘跨度为4.02m。外斜墙的B区水平方向总长度达到67.72m，D区水平方向总长度为18.3m，斜墙下设置400mm×800mm的支撑斜梁，梁底标高为+3.7m～+13.6m，总跨度为25.8m，见下图1-1、2。该工程为河源市重点工程，也是河源市的地标工程，其质量目标为国家最高质量奖“鲁班工程”。如此大面积的外飘倾斜结构，在测量放线、模板支撑、混凝土浇筑均比普通混凝土有更大的施工难度，而支撑体系的安全稳定、可操作性对施工方必然是一个严峻的考验。图1-1总平面图图1-2立面图本工法是为保证大面积倾斜结构施工的质量安全结合施工实践总结而成的，其关键技术于2008年9月17日经广东省科学技术情报研究所查新中心检索证明为国内最新施工技术，2008年10月16日经河源市建设局组织相关专家进行科技鉴定，结论为国内先进水平。2.工法特点大面积外飘倾斜钢筋砼墙通过应用本工法确保了外飘、倾斜、超重、高空的剪力墙模板支撑体系的安全稳定，同时也解决了倾斜构件混凝土浇筑产生较大的水平推力而引起的模板体系失稳的问题，与普通的钢筋混凝土剪力墙施工技术相比有以下特点和优点：2.1斜墙、斜梁倾斜80°，增加了测量定位放线的难度。2.2由于斜墙为双向外飘倾斜，其模板支架在混凝土、钢筋、模板质量及施工荷载作用下，产生水平倾力。本工法的模板支撑体系采用法向、切向两个荷载方向进行设计验算，确保其强度、刚度、稳定性及位移满足要求。2.3斜墙竖向跨度大，且水平外飘，采用扣件式钢管架与结构楼板内拉外顶相结合的方式，解决了截面较大的斜墙、斜梁侧向抗倾覆、模板上浮的稳定要求，同时兼做外脚手架，具有更好的安全性、经济性、适用性和易操作性。2.4斜墙、斜梁配筋率高、跨度大、倾斜度大，采用设置临时钢筋支撑架结合钢丝绳反拉的方法解决钢筋骨架下滑、倾倒问题。2.5采用双面控制方法进行斜墙的插筋定位，确保斜墙钢筋位置和倾斜度满足设计要求。2.6严格控制混凝土坍落度，采用长插入式振动棒，确保斜墙混凝土的浇筑质量。3.适用范围本工法适用于大面积倾斜钢筋混凝土构件的模板支撑及混凝土浇筑。4.工艺原理钢筋混凝土倾斜构件在自重及施工荷载的作用下，除产生向下的压力外，还产生较大的水平推力，而且随着倾斜角度的增大而增大。本工法通过采用分段施工，支撑架与楼板拉顶相结合的施工方法，在满足竖向承载力要求的同时，通过钢丝绳的拉和钢管的顶来抵抗水平力对支架侧向倾覆的影响，保证支撑体系的安全稳定。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程支撑架基础处理（包括地基处理、浇筑混凝土基础和设置排水沟）→满铺80mm×80mm木楞和16#槽钢→搭设首段满堂式支撑架→预埋楼板钢筋拉环和封口梁竖向钢管→放线确定斜梁、斜墙的定位墨线→制作、安装钢筋网→安装模板、同步搭设支撑架→加固模板、支架拉结→利用坐标检测、可调支托调整斜梁、斜墙倾斜度→浇筑斜梁、斜墙→斜梁、斜墙混凝土养护→斜梁、斜墙模板拆除。5.2操作要点斜墙的定位放线斜梁、斜墙的测量放线主要是模板的定位，保证倾斜度满足设计要求。模板测量以CAD计算机辅助，现场采用全站仪和传统的线锤相结合进行。利用结构设计图的电子版，在CAD中进行分段测设，即将斜墙在每个标高区间段内分成两段，测出2个标高点的墙位置，绘出位置图，成为现场模板测设和校核的基准图，并在楼面上弹出斜墙平行控制线，做为控制和放线依据。斜墙脚的定位基线，可由平面轴线的基本尺寸控制定位。±0.00首层楼板混凝土终凝后及时测量放线，定出轴线。根据轴线定出墙边线和支模控制线，斜墙定出倾斜度控制线。中段、上部的坐标校核是保证模板安装定位准确、斜墙斜梁倾斜度的关键。在本工法中，为了更好地控制斜墙的轴线和坐标，采取了两方面的保证措施：一是对基线进行延长布控设点，进行多点重线控制、校核。二是采用了全站仪进行建站，设立坐标检查点。如下图5.2-1所示，XBKL1为双向斜梁，YZ平面内按1：5向外倾斜，XZ平面倾角度为26.43°，截面为400×800mm。斜梁的定位由斜梁外上角顶点在每层层高处与Q1斜墙的交点A～E点确定。在设立检查点时，把O1点沿平行b6轴方向往外延伸30m，作为检查点OA，并测量OA点标高为0.3m，则OA检测点按XBKL1示意图，其相对坐标为（0，-30，+0.25）。检查时，在OA点上架设全站仪，输入其相对坐标（0,-30,+0.25）进行建站，以O1点为后视点，即可应用XBKL1定位三维图相对坐标，检查A～E各点。在施工中也可依据此系统和结构CAD图计算出各具体的坐标，随时对斜墙、斜梁进行检查校核，确保斜墙、斜梁定位的准确。斜墙、斜梁模板支撑体系的安装本工法采取了斜墙、斜梁外模板一次性安装固定，内模板、钢筋、砼按楼层分段施工的施工方法。由于斜墙向外倾斜，采用满堂式支撑架作为斜墙的支撑承重体系，并兼作外脚手架。(1)由于满堂架的搭设部位刚好是室外侧回填土（回填土的深度为5m），为保证足够的基础承载力，对支撑架搭设范围内的原土和回填土进行碾压、夯实，特别是回填土，采用分层碾压、夯实，逐层进行环刀取样检验，要求密实度λ≥95%。然后在搭设范围内（周边延长50cm工作面）地基上浇筑15cm厚的素砼作为支撑体系的支承基础（每6m设分格缝）。为防止地基积水，基础面稍高于四周地面，并设置通畅排水沟。(2)由于支撑架体重较大，为保证荷载能安全地传递至基础，在支撑架下面垂直于封口梁的方向错位满铺80mm×80mm木楞间距100mm，面铺（平行结构方向）用16#槽钢，排设间距同立杆间距，在增大基底的受力面积的同时使荷载分布更均匀。(3)本工法的模板及支撑系统的设计验算按法向荷载方向和切向荷载方向进行考虑，采取合理有效的荷载组合。为安全起见，法向和切向两方向的斜向和竖向支撑钢管验算时，均按单方向独立承受荷载验算，满足了模板及排架支撑强度、刚度和稳定性的要求。(4)本工法斜墙、斜梁支撑架按照分段施工，整体受力的工况进行设计。根据斜墙自重和施工荷载计算立杆的稳定承载力和地基的最大荷载，确定支撑立杆的排设间距为720mm（横向）×800mm（纵向），步距为1.5m，斜梁（400mm×800mm）立杆的排设间距为500mm（横向3条立杆）×600mm（纵向），步距为1.2m。立杆高度根据每层结构标高选用恰当长度杆件，上端插套可调节支托，用可调支托调节支撑架倾斜度。支托顶面比结构层梁底标高低25～35cm。为保证系统的稳定性，支撑架沿平行结构方向间距5米，垂直方向间距4米设置剪刀撑，同时在结构层处设置水平剪刀撑，具体见图5.2-2。(5)为解决斜墙产生的侧向水平推力和混凝土浇筑时的模板上浮，支撑架采用内拉外顶的施工方法保证侧向抗倾覆的稳定性。在结构楼层封口梁处预埋竖向55cm长的短钢管，间距80cm（与外满堂架立杆相对应），埋深30cm，外露部分与支撑架的水平加固杆扣接，确保支架的侧向稳定。纵横水平杆与剪刀撑相互扣接，形成一个稳定可靠的空间体系。另外在结构楼层砼浇筑前沿外倾斜墙方向预埋二排12的三角形钢筋环，距离斜墙分别为1.5m和3m，纵向间距1.6m。在三角环处钩挂已调节好的25英寸的松紧螺丝（俗称花篮螺丝），采用φ18钢丝绳，一端穿套松紧螺丝，一端穿套支架钢管立杆，两端拉紧，用钢丝卡头扣紧钢丝绳，同时在模板外侧用钢管垂直板面回顶，确保斜梁、斜墙不向外倾覆。（见图5.2-2、图5.2-3、图5.2-4）斜墙、斜梁模板安装在二层楼板钢筋、斜墙插筋验收合格后，在斜墙脚根处，根据标高和轴线用Ø12钢筋头焊限位筋和托模支架。在浇筑二层楼板时做500mm高斜墙模导墙，下端穿Ø14止水螺杆一道，校正模板上部，用短钢管固定；施工缝处安装止水钢板。斜墙、斜梁侧模所用的对拉螺栓要垂直于斜面以防滑移。图5.2-2斜墙支撑架内拉外顶示意图图5.2-3斜墙支撑架内拉外顶施工示意图图5.2-4斜墙支撑架施工示意图图5.2-5斜梁支撑架施工示意图斜墙、斜梁钢筋安装斜墙跨越三至六层楼板，三层楼板的插筋定位是整个斜墙施工的重点控制环节，确保斜墙的倾斜度精确定位。选取三层楼板面标高+9.0m、+12.10m两个水平面作为定位控制面。+9.0m控制面为斜墙插筋的实体作业面，采取铺板等措施将斜墙+10.0m标高处的投影定位在板面上；+12.6m水平面水平面为非实体作业面，该处拉线形成，由这两个水平面控制插筋的位置和角度。斜墙、斜梁钢筋比较密集，绑扎其钢筋骨架时，采用临时支撑架防止倾倒。同时由于钢筋自重作用产生自然下滑，为此采取以下措施：搭设3道钢管支架，由支架上方水平钢管承担钢筋的部分自重；分别与斜墙、斜梁主筋焊接牢固，钢筋放置方向斜向于下滑方向。由于跨度较大，斜墙、斜梁钢筋笼的自身刚度难以抵御自重引起的中部挠度变形，为避免因钢筋骨架变形造成模板支设不到位，在钢筋绑扎过程中，采用钢丝绳反向拉接墙上部1/2～1/3范围内的纵筋防止骨架变形。为保证斜墙、斜梁的钢筋保护层厚度，采用加工定型的混凝土垫块，同时采用在模板上口钉同钢筋保护层厚度的木条，对上部钢筋的保护层厚度进行有效控制，以确保钢筋保护层厚度。斜墙、斜梁的混凝土浇筑与养护斜墙、斜梁采用C35商品混凝土，按施工楼层分段分层浇筑。为保证混凝土在钢筋密集部位的密实，掺用合适的减水剂和优质粉煤灰。斜墙、斜梁分层浇捣，每层高度控制在500mm左右，并将泵送布料管伸入墙中，以减少布料高度，减少混凝土的离析，保证落料质量均匀。在双向斜梁与斜墙和主体连接的地方，采取先梁后墙的分段浇筑方法。利用砼三天强度基本达到75％的特点，可以承担部分斜墙荷载，保证了浇筑斜梁、斜墙时位移的准确，同时可以防止上部斜墙浇筑时荷载骤然加大或加载不均匀，致使斜梁、斜墙偏移或倾覆，确保支撑体系的稳定性。为防止混凝土坍落度过大造成混凝土向低处涌淌，混凝土坍落度严格控制在(140±20)mm，安排专人检测，过大坍落度混凝土不予使用，同时适当减缓浇筑速度。振捣时斜墙、斜梁采用长插入式振捣棒，垂直插入，快插慢拔，逐点移动，不得漏振。在振捣棒上设置标记，以便在分层浇捣时控制振捣棒的插入深度。当第1层浇筑完毕后进行第2层浇捣时，可以通过标记来确定振捣棒应插入的深度。斜墙、斜梁的混凝土养护与模板拆除斜梁、斜墙混凝土浇筑完毕后12h，采用湿水麻袋覆盖养护。斜梁的模板拆除根据留置的混凝土同条件养护试块强度确定达到100％设计强度后进行。斜墙混凝土浇筑3d后调节对拉螺杆使模板稍微脱离，进行灌水养护，7d后拆除模板，模板拆除后保持混凝土表面湿润，养护时间不少于14d。6.材料与设备6.1主要材料要求本工法采用的主要材料如下：材料名称规格材料名称规格商品混凝土C35对拉螺杆Ø14钢筋18～28槽钢16#钢管Φ48×3.5钢丝绳φ18胶合板18mm木方80mm×80mmm钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499-1998)的规定抽取试件作为力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。钢筋进场须有出厂合格证或试验报告单，须按炉罐（批）号及直径分批检验，原材复试应符合有关规范要求，且应实行见证取样。预拌混凝土每车都需测定坍落度，不合格者不用。支撑钢管应有产品合格证，严禁使用不合格或强度不满足要求的钢管及配件。对多次周转使用的主要受力杆件应进行抽样检测，以确保构件的强度和刚度满足要求。模板选取18mm厚双面覆面木胶板，必须具有足够的强度和刚度，要求边角整齐、表面光滑、易于脱模等性能。对拉螺杆采用优质碳素钢加工，套管采用硬质塑料管，对拉螺杆应加工准确，采用双螺帽拧紧。支撑架的次龙骨、主龙骨采用80×80mm木方，木方要求加工尺寸准确，无翘曲变形等缺陷。6.2施工设备及机具表6.2施工设备及机具表序号设备名称设备型号单位数量用途1混凝土输送泵HBC100-111-1611R台2输送混凝土2钢井架SA-100台4材料垂直运输3插入式振动棒BL50-2200台8混凝土振捣4混凝土坍落度筒规格:100×200××300只5混凝土坍落度测试试5混凝土标准试模规格:150×150××150只60混凝土试件制作6水准仪DSZ3自动安平平水准仪台3标高定位7经纬仪索佳DT2数字式电子子经纬仪台2测量放线7.质量控制7.1斜墙、斜梁施工质量应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）等现行国家规范及行业标准中相关内容要求。7.2斜墙、斜梁应编制专项施工方案，其模板支撑体系应经专家论证才能实施，现场施工必须做好安全技术交底。7.3支撑架搭设基础必须确保有足够的支承力，并做好周边排水，严禁积水造成基础浸泡软化。7.4楼板钢筋环和短钢管的预埋必须严格按施工方案要求施工。7.5混凝土的浇筑必须分段分层进行。严禁一次性对梁、墙浇满，避免出现局部模板涨模和整体倾覆、偏斜。7.6斜梁底模应待同条件养护试块达到100%以后并由技术人员下达书面的拆模通知才允许拆除，严禁私自将模板拆除造成斜梁由于强度不够出现局部下沉断裂现象。8.安全措施8.1支撑架搭设必须符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）规范要求，并严格按经专家论证通过的施工方案进行施工。8.2支撑架搭设完成后必须由技术负责人、质安员组织验收，并对连接受力扣件必须安排专人进行逐一检查、拧紧，操作平台的支顶必须确保设置两个扣件。8.3操作层上施工荷载应符合设计要求，不得超载，不得在脚手架支撑上集中堆放模板、枋木、钢筋等物件。严禁在脚手架支撑上拉缆风绳或固定、架设砼泵、泵管及起重设备等。8.4内拉钢丝绳必须与斜梁、斜墙内外的横向钢管拉紧。严禁对内模的横向钢套拉设。8.5高空作业必须对工人进行安全技术交底，操作人员必须必须熟悉和遵守安全技术操作规程，正确佩带个人防护用品。8.6高支架的外侧应挂密目安全网，应每隔5米满铺竹笆一层，防止钢管等物体坠落伤人。8.7在浇筑楼板砼过程中，支架下面要安装照明灯，在安全员的监督下，派木工进行巡查，负责检查模板、支顶，若发现异常，立即停止浇筑砼，并及时组织人员进行加固处理，保证浇筑工作正常进行。泵送砼时，应随浇、随捣、随平整，砼不得堆积在泵送管道出口处。8.8支撑架使用过程中必须加强日常维护保养工作，经常巡视检查，发现问题后立即纠正处理。8.9支撑架在使用过程中，严禁拆除任何杆件或零配件，如防碍作业需拆除个别杆件时，需经技术负责人同意并采取可靠措施后方可拆除，作业完成后，马上复原。8.10必须做好支架的防电、防雷措施，严格控制施工过程的用电安全。8.11在六级强风或大雨、雪、雾天气暂停从事露天高处作业，过后还必须做好高处作业的安全检查。9.环保措施9.1合理安排作业时间，尽量避免夜间作业，减少施工噪音，避免影响施工现场内或附近居民的休息。9.2对施工现场场地进行硬地化和绿化，并经常洒水，减少粉尘污染。9.3易燃品应隔离堆放，确保施工安全。对于可能产生有害物质或气体的材料，应做好保管工作，并在发挥过期前使用完毕，以免对环境造成影响。9.4施工污水严禁随意排放。施工垃圾要集中堆放，严禁将垃圾随意堆放或抛撒。9.5清理现场严禁将垃圾从外脚手架、窗口、洞口、阳台等抛撒乱扔，以防造成坠落伤人和粉尘污染。10.效益分析10.1应用本工法解决了外飘、倾斜、超重、高空的剪力墙模板支撑体系的安全稳定问题。10.2本工法采用扣件式钢管架作为斜墙的支撑体系，方木布设形式与立杆顶端可调式支托的应用，使模板支撑体系承载力达到最佳状态，使立杆稳定承载力利用率达到96.2％，比传统的直角扣件连接传力方式节省钢管2/3。同时扣件支架搭设简易，施工速度快，有效降低工期。10.3本工法斜墙支撑体系采用钢管支撑架与结构楼板内拉外顶相结合的方式，解决了截面较大的斜墙、斜梁侧向抗倾覆的稳定要求，同时兼做外脚手架，比常用的桁架式钢管架具有更大的经济性、适用性和易操作性。10.4该工法混凝土采用分层分