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施工技术

全钢大模板技术在超高层结构施工中的应用

日期:2016-5-13 9:41:12 来源:转载 浏览数:
 
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    引言
    全钢大模板( 以下简称大钢模) 是一种工具式模板,具有强度高、刚度大、尺寸精确、接缝严密,表面光洁等优点,且损耗低、周转次数多、机械化程度高,若能正确使用大钢模并充分发挥其优势,不仅可以加快主体结构施工进度,节省工期,节约木材,其成型的墙柱结构可以达到仿清水混凝土效果,大幅降低后期的装饰成本,提高经济效益。
    1 ·工程概况
    某工程总建筑面积186401. 36m2 ,含1#、2#、3#、5#、6# 楼五栋单体建筑,下设两层联体地下室,其中1#、2#楼地上47 层,建筑总高度149. 9m,3 #、5#、6# 楼地上33 层,建筑总高度99. 9m,标准层层高2. 975m,各单体建筑主楼均为纯剪力墙结构,剪力墙厚度200 ~ 450mm,结构平面均呈对称布置。结合本工程结构特点和工程创优目标,项目部决定主体墙柱结构采用大钢模施工。
    2 ·大钢模设计与加工
    考虑到钢模板加工的精度要求,本工程各楼栋墙柱钢模板均委托专业模板公司设计加工。在充分沟通的基础上,厂家结合本工程施工图纸及设计变更资料,本着经济、适用、安全、合理的原则,设计采用了LD - 86 系列大钢模,并提供了墙柱配模施工图纸。
    2. 1 大钢模系统组成
    大钢模由面板系统、支撑系统、操作平台系统及附件组成,其中面板系统由面板、背肋和背楞构成,支撑系统由三角支架和地脚螺栓构成,操作平台系统由操作平台、防护栏杆及爬梯构成,附件主要包括对拉螺栓、直角背楞、阴角拉结器和标准件等。
    2. 2 大钢模主要构件介绍
    2. 2. 1 墙身大板
    墙身钢模大板高2. 90m,面板采用5. 5mm 厚Q235 钢板;背肋采用8#槽钢,间距300mm; 背楞采用双根10# 槽钢,从上至下分布三道( 从上至下300mm、1600mm 和2600mm 处各一道) 。面板、背肋和背楞之间均采用隔段焊接连接。对拉螺栓孔从上至下分布三道,每道螺栓孔均布置于背楞的两根槽钢之间,间距≤900mm。
    2. 2. 2 角模
    角模是将两块模板焊接成整体使之成为一个刚性角,角模的设置确保了阴阳角线条平直、棱角分明。角模与相邻墙模成企口( 子母口) 搭接,角模与墙模之间留出2mm 缝隙便于拆模。角模分为阴角模和阳角模,阴角模采用阴角拉结器进行45°拉结,简称“阴角压槽”; 阳角模与墙模采用螺栓连接,其后用两对直角背楞加固。角模拼接示意图和阴角压槽平面示意如( 图1、图2) 。
            
    2. 2. 3 穿墙螺栓
    穿墙螺栓采用T32 锥形螺栓,大头T32,小头? 28 设钢楔孔,每套穿墙螺栓由螺栓、1 个螺母、2 块垫片和1 个钢楔组成。拆除时只需将钢楔先拆除,即可拆除螺栓,操作简单方便。
    3· 大钢模施工工艺
    3. 1 工艺流程
    定位放线→( 绑扎墙柱钢筋) 安装模板的定位装置→安装门窗洞口模板→( 涂刷脱模剂) 大钢模吊装就位→穿入对拉螺栓→调整模板、紧固对拉螺栓→分层均匀浇筑墙柱混凝土→拆模并吊运至地面→清理保养。
    3. 2 主要施工工艺
    ( 1) 安装墙柱钢筋前弹出墙柱边线和大钢模就位安装控制线,墙体轴线位移偏差控制在4mm 范围内。
    ( 2) 沿墙柱轴线内侧,在混凝土楼面打入短钢筋条( 间距≤2m) ,用于控制大钢模就位位置。
    ( 3) 每片墙柱钢筋绑扎完成后,即可穿插进行门窗洞口模板安装。本工程门窗洞口模板采用木内模,木内模应具有足够的刚度,且安装复核后四周应设置足够的限位钢筋以防止门窗洞口跑位、变形。
    ( 4) 合模前应将墙脚垃圾杂物清理干净,然后会同监理单位对墙柱钢筋及预埋件等进行隐蔽验收,并形成书面记录。
    ( 5) 墙柱大钢模吊装应先入内模,后入外模,按施工流水顺序,分房间进行,直至大钢模全部安装就位。在每次吊装使用之前,大钢模表面应均匀涂刷脱模剂。
    ( 6) 按照大钢模配置施工图,先吊入阴角模,并用铁线与墙角暗柱主筋绑扎牢固,然后摘钩。后吊入墙身内侧大板( 内模) ,迅速旋转三角支架的可调螺杆,使模板基本处于竖直状态,然后摘钩。阴角模与墙模采用“阴角压槽”连接加固。
    ( 7) 再吊入墙身外侧大板( 外模) ,外模一就位,马上穿入对拉螺栓将内外模连接牢固。然后吊入阳角模,阳角模与墙模采用螺栓连接,其后用两对直角背楞连接加固。
    ( 8) 校正大钢模与紧固穿墙螺栓同步进行。采用吊锤进行垂直度测量,通过微调三角支架的地脚螺栓来调整模板立面垂直度,每层模板立面垂直度偏差控制在3mm 范围内。然后紧固穿墙螺栓,以防止松动造成涨模。
    ( 9) 最后吊入端头板( 封口板) ,端头板与墙板采用普通螺栓连接固定。螺栓应全部锁紧,严禁跳锁,以避免端头板爆模。大钢模全部组装完成经监理工程师验收合格后即可浇筑墙柱混凝土。
    ( 10) 墙柱混凝土达到拆模强度后即可进行拆模,大钢模拆除顺序应遵循“先支后拆、后支先拆”的原则。先收起地脚螺栓离开楼面一定高度,然后松动第二排中间位置的对拉螺栓,确认该对拉螺栓表面没有粘浆时,方可拆除本面墙柱的其余对拉螺栓。然后用小锤轻轻敲击大钢模最顶上空余部分直至大钢模与墙体混凝土脱离,方可起吊大钢模。
    ( 11) 大钢模落地时,必须一次安放稳固; 倾斜度要符合自稳角( 10° ~ 20°) 的要求,并采取面对面的方法,两片中间留置600mm 左右的间距,然后及时进行板面清理和保养工作。对于无法安装支腿的模板,则应放置在模板堆放专用钢管架内以防倾倒。
    3. 3 施工要点及安全措施
    ( 1) 大钢模进场后,应认真检查规格、数量及零配件是否相符,并用排笔在模板背面醒目地标明模板编号,以便查找和吊装。
    ( 2) 大钢模必须有操作平台、上人梯道、防护栏杆等附属设施,并定期检修。操作台每平方米内荷载不得超过150kg。
    ( 3) 吊运大钢模过程应加强监控和防护,防止大幅度摆动,避免碰撞刚成型的墙柱或已绑扎的钢筋及外架。当风力超过5 级,应立即停止吊运作业。
    ( 4) 墙柱浇筑过程中,若有混凝土洒落在钢模背面,浇筑完成后应及时清除干净,避免在钢模吊运过程因碰撞掉落伤人。
    ( 5) 拆模时应注意“先拆外模,后拆内模”。严禁操作人员站在正在拆除的大钢模上,当出现钢模与混凝土墙面粘结不能脱离时,可用撬棍撬动模板下口,不能在墙上口撬模板或用大锤硬砸模板,且应确保拆模时不晃动混凝土墙体。
    ( 6) 拆模起吊前,应检查所有对拉螺栓是否全都拆除。在确无遗漏且钢模与墙体完全脱离后,方可起吊。待起吊高度越过障碍物后,方准行车转臂。严禁人员随同钢模板一同吊运。
    ( 7) 钢模落地后应及时进行清理和保养; 在每次使用之前,大钢模表面应均匀涂刷脱模剂。
    4 ·大钢模施工常见质量问题及防治措施
    4. 1 麻面
    原因分析:
    墙柱混凝土麻面主要是由粘模引起的。原因有:
    ( 1) 太早拆模。混凝土尚未终凝,表面强度不足而粘附于钢模表面。
    ( 2) 大钢模使用前表面粘渣、浆垢未清除干净。
    ( 3) 脱模剂材料不合格、未涂刷脱模剂、涂刷不均匀或脱模剂被雨水冲刷失效未再次涂刷。
    防治措施:
    ( 1) 记录每片墙体浇筑的具体时间,严格控制每片墙体的合理拆模时间。
    ( 2) 每次使用前,认真检查大钢模表面是否清理干净,每次使用后应及时、彻底清渣。
    ( 3) 加强脱模剂材料进场验收。每次清渣后使用前应均匀涂刷脱模剂,若钢模使用前脱模剂被雨水冲刷失效,应重新涂刷。
    ( 4) 结合本工程大钢模使用情况,建议墙厚≥350mm 的墙柱,在对拉螺栓与螺栓孔之间增设PVC 套管,适度延缓拆模时间。
    4. 2 缺棱掉角
    原因分析:
    ( 1) 拆模过于粗暴、损伤棱角。
    ( 2) 拆模后起吊大钢模过程中碰撞刚成型的墙柱混凝土。防治措施:
    ( 1) 注意拆模的力度和方法,避免大力硬撬和随意敲打;
    ( 2) 起吊大钢模时加强监控和防护,防止碰撞墙柱混凝土。
    4. 3 门窗洞口跑位、变形、尺寸偏差
    原因分析:
    ( 1) 墙体门窗洞口采用木内模,木内模整体刚度不足导致变形。
    ( 2) 门窗洞口两侧的限位钢筋数量不足或限位钢筋端头太尖锐刺穿木内模,洞口两侧混凝土没有对称分层浇筑,导致木内模整体移位。
    ( 3) 木内模安装加固后尺寸偏差超标。
    防治措施:
    ( 1) 门窗洞模板直接改用可调节式钢内模; 或采取措施加强木内模整体刚度,如木内模四角采用方木斜顶确保四角方正、在内部横竖向各设置足够的撑杆确保木模不变形。
    ( 2) 增加门窗洞口两侧的限位钢筋数量,并将限位钢筋端头做成L 形以加大接触面避免刺穿木内模。或根据门窗洞口内模位置在钢模表面焊接限位角铁。
    ( 3) 加强混凝土浇筑过程监控,确保门窗洞口两侧的混凝土对称分层浇筑。
    ( 4) 木内模安装加固后加强尺寸复核。
    4. 4 烂根
    原因分析:
    ( 1) 墙柱钢模组装校正完成后,钢模下方与砼楼面存在缝隙导致漏浆。
    ( 2) 墙柱底部混凝土振捣不到位。
    ( 3) 混凝土浇筑时垂直下落高度超过2m,造成混凝土离析。防治措施:
    ( 1) 梁板混凝土浇筑过程中加强楼面平整度控制,以减少立模后的缝隙; 对钢模下方与砼楼面存在缝隙的部位,在钢模底部外侧抹水泥砂浆封闭缝隙( 但应避免砂浆进入墙体内) ,以避免根部漏浆。
    ( 2) 选择长度足够的振动棒,加强墙柱底部混凝土振捣。
    ( 3) 采用窜筒或在布料机出料口设置足够长度的橡胶套管,以减小混凝土垂直下落高度。
    4. 5 上下层墙柱错台
    上下层墙柱错台主要发生在楼梯间、电梯井、采光井及外墙柱上下层接缝处。
    原因分析:
    主要由墙顶轴线偏移或断面偏差引起,原因有:
    ( 1) 墙柱轴线放样偏差。
    ( 2) 下层墙柱钢模垂直度偏差导致墙顶轴线偏移。
    ( 3) 墙顶暗梁采用木模接模,因暗梁侧模加固不到位导致爆模或内缩。
    防治措施:
    ( 1) 加强墙柱轴线放样复核。
    ( 2) 墙柱大钢模组装后加强垂直度检查,及时调整到位。
    ( 3) 采用混凝土预制条结合穿梁对拉螺栓控制墙顶暗梁断面,并加强侧模垂直度控制,并在暗梁模板外侧加水平方钢管控制暗梁侧面平直度。
    5· 大钢模施工技术的几点探讨
    5. 1 施工段划分
    施工段的合理划分是保证工程进度和施工质量的前提条件。一般情况下,以建筑面积300 ~ 400m2 左右,或者8 ~ 10h可以完成吊装工作的大钢模工程量为一个施工段。本工程各单体结构平面呈对称布置,单层建筑面积555. 5 ~ 711. 3m2 ,根据本工程施工总体部署、进度要求和资源配置情况,在确保施工可行性的前提下,尽可能减少大钢模材料的一次性成本投入,最终将各单体墙柱和梁板结构均分为左右两个流水施工段,每栋单体只需各配置半套钢模板即可。
    5. 2 施工缝留置
    5. 2. 1 梁板施工缝留置
    将各层梁板结构分为左右两个施工段,必然要在两段梁板之间留置施工缝。按照规范要求: “单向板的施工缝应留置在平行于板的短边的任何位置、有主次梁的楼板施工缝应留置在次梁跨度中间1 /3 的范围内”。根据笔者施工经验,因各种因素制约,梁板施工缝在实际工作中往往无法彻底清理到位,留下渗漏隐患。故梁板施工缝的留置首先应尽量避开用水房间,同时避开结构受力不利位置。
    5. 2. 2 墙柱施工缝留置
    墙柱施工缝有两种留置方案,即施工缝留置在板底标高处和梁底标高处。这两种留置方案各有优势和不足,结合本工程施工情况,分析如下:
    ( 1) 墙柱施工缝留置在板底标高处
    ①对混凝土施工的影响: 将墙柱施工缝留置在板底标高处,梁板混凝土浇筑后可以有效遮盖施工缝,提高混凝土整体观感质量。故在墙柱混凝土浇筑过程,要严格控制混凝土面标高,避免板底筋无法锚入剪力墙中。另一方面,墙柱施工缝留置在板底标高处,导致梁柱节点区混凝土无法一次性同时浇筑( 因为同时浇筑将导致钢模无法拆除起吊) ,将产生以下3 种节点区施工缝详见( 图3) : A 横向框架梁与暗柱交接节点施工缝、B 纵横向连梁与墙交接节点施工缝和C 次梁垂直穿过墙顶节点施工缝。因梁端支座处剪力较大,设计单位要求A、B 两种节点施工缝按( 图4 ~ 6) 留置和施工。因梁柱节点区钢筋密集,阶梯式施工缝的拼模封堵难度较大,易导致该处混凝土观感不理想。
            
            
            
    ②对钢筋模板安装的影响: 此种情况下,框架梁和连梁钢筋绑扎在梁板模板搭设之前,有利于梁柱节点区钢筋尤其是柱头抗震箍筋安装、梁底筋与箍筋的绑扎以及梁底保护层垫块的放置等。但此时大钢模尚未组装,画在柱筋上的标高控制线受柱筋自身垂直度影响偏差较大,故梁筋标高易发生偏差; 同时因梁筋下方支撑措施不到位产生的中部下弯,又常常造成墙柱混凝土浇筑后梁筋两端固定导致梁模板无法顺利就位的情况。
    ③工期方面,因框架梁和连梁钢筋可以在墙柱钢筋绑扎阶段穿插施工,很大程度减小了梁板模板安装后梁筋绑扎的工作量,每层可以缩短半天工期。
    ( 2) 墙柱施工缝留置在梁底标高处
    将墙柱施工缝留置在梁底标高处,则框架梁、连梁和次梁的钢筋绑扎及混凝土浇筑均在梁板模板安装之后,就不存在上述节点区施工缝留置的情况,有利于提高节点区混凝土的观感质量。但另一方面,施工缝设置于梁底标高处,墙顶暗梁部分只能采用木模进行接模,因墙柱第一次浇筑高度受相连的框架梁和连梁约束,当框架梁或连梁高度较大时,木模接模部分的工程量较大。同时,接模部分因对拉螺栓过紧或混凝土撑条数量不足,以及梁侧面斜撑不到位,易导致爆模、墙厚不足、垂直度偏差及轴线偏位。此种情况下,大钢模的材料优势就无法得到充分发挥。另外,因此时梁板模板已经安装,当框架梁或连梁断面尺寸较大时,因梁柱节点区钢筋密集,钢筋往往难以绑扎到位。
    ( 3) 综合以上分析,当梁断面尺寸较大时,建议将墙柱施工缝留置在板底标高处,此时应加强施工缝处拼模封堵的质量控制及梁筋标高复核。当梁断面尺寸较小时,建议将墙柱施工缝留置在梁底标高处,此时应加强木模接模部分的垂直度和断面尺寸控制。
    5. 3 拆模时间控制
    ( 1) 大钢模的拆模时间点的把握直接影响到混凝土质量,过早拆模容易导致墙柱麻面、缺棱掉角,甚至产生裂缝影响混凝土强度发展; 拆模太晚,则对拉螺栓难以取出,钢模面板牢牢粘附混凝土难以剥离,生撬硬打,最终一样影响混凝土质量。
    ( 2) 规范中只明确“拆模时应保证混凝土表面及棱角不受损坏”,对大钢模的拆模时间无明确规定和判断依据,混凝土强度的形成受到很多因素的影响无法估算,刚成型几个小时的混凝土强度也无法准确测量,故大钢模的拆模时间点只能更多的依靠经验判断。经验做法是: 混凝土浇筑约6 ~ 8h 后,用手指按压墙顶混凝土,若手指按压未出现凹陷,则可以松动第二排中间位置的对拉螺栓,边拔出边观察该对拉螺栓表面是否有粘浆,若没有粘浆,方可拆除本面墙柱的其余对拉螺栓,然后拆除钢模板。另外,因墙柱拆模的速度要快于浇筑混凝土的速度,故应记录每片墙柱的成型时间,以控制其合理拆模时间。
    ( 3) 混凝土对穿墙螺栓的握裹力随墙厚的增加而增大,同样条件下浇筑和养护的墙柱,当混凝土达到表面不粘模的强度时,厚度200mm 的墙仍可以轻松拔出对拉螺栓,而厚度450mm的墙就很难取出对拉螺栓了。但是,当厚度450mm 的墙可以顺利取出对拉螺栓时,拆模往往会导致大面积由粘模引起的麻面。故结合本工程大钢模使用情况,建议对墙厚≥350mm 的墙,在对拉螺栓与螺栓孔之间增设PVC 套管,以适当延缓拆模时间,如( 图7) 。
    
    6 ·大钢模在本工程的使用效果
    6. 1 质量方面
    因大钢模的材料优势,有效克服了木模的爆模、鼓胀、轴线偏移和断面偏差等质量通病,其成型的墙柱混凝土表面平整光洁、棱角分明、尺寸准确。经现场实测,主体墙柱结构轴线、断面尺寸、垂直度、表面平整度控制良好,偏差均在允许范围内。除少数墙体存在爆模、麻面、错台等一般缺陷之外,本工程主体墙柱混凝土整体质量良好。
    6. 2 工期方面
    项目部通过策划,合理调整了各工序作业时间,适当安排前后工序穿插搭接施工; 确保了大钢模班组与其余相关班组的有序配合施工。通过错开各班组的塔吊使用时段,保证了塔吊的高效率有序运行。主体结构施工进度平均5 天一层,比传统的木模施工模式提前了1 ~ 2 天。
    6. 3 施工成本方面
    虽然大钢模材料费一次性投入成本较大,但因其强度高、不易损耗,本工程各单体墙柱结构只用了约半套钢模板就周转完成整栋结构,且大钢模废品回收还可以抵消部分成本。再者,因为大钢模成型的墙柱混凝土表面平整度和垂直度偏差较小,可以省略原设计的内外墙粉刷层,只需对部分上下层交接部位进行局部修整,即可进行面层施工。综合经济效益良好。
    7· 结束语
    随着我国建筑业的蓬勃发展,超高层建筑将成为未来的一个发展趋势。结合工程实际和结构特点,正确合理地使用大钢模并充分发挥其优势,可以提高工程结构施工质量,加快工程结构施工进度,创造良好经济效益。

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