大型劲性仿清水混凝土斜柱施工研究

大型劲性仿清水混凝土斜柱施工研究

候文涛,刘团伟,管磊,朱张豪,蒋力

中建八局第三建设有限公司 江苏南京 210046

【摘要】近年来，随着建筑业的不断发展，为了满足图书馆、艺术中心、体育馆等特殊造型建筑物施工的需要，各种建筑内大型仿清水斜柱搭配劲性钢骨作为主要的结构受力构件被大量使用，其中，混凝土施工作为施工中的重点难点。本文作者结合自己参与的实际工程，详细介绍了大型劲性仿清水混凝土斜柱的施工技术以及施工中应注意的事项，以供类似工程参考。

工程概况

本工程为昆山市专业足球场项目，建筑面积约107950㎡，由足球场及其外环裙房组成。专业足球场楼层共5层，高度47.4米，结构类型为框架结构，最外环为36组72根劲性钢骨斜柱，内环为看台斜梁，屋盖为钢结构悬挑跨度47m。基础结构为桩基础加承台，框架抗震等级为1级，结构耐久使用年限100年。

重难点分析

1、主体育场最外环劲性斜柱总体为“K”型桁架柱，详见下图一，建筑要求为仿清水效果，成型混凝土柱表面仅2mm腻子粉找平加仿清水漆，对混凝土成型质量要求高。

2、“K”型钢骨斜柱中部节点处造型复杂，上部有多个圆弧造型，对模板拼装要求高。

3、“K”型斜柱截面积为800×1800mm，内部钢骨为300×1000mm，由于内部钢骨栓钉以及箍筋阻挡，振捣棒难以插入型钢内部，选用正确的振捣方式是重中之重。

4、“K”型斜柱上端模板支撑向外延伸，结构高度43m，属于高支模范围，选用正确的模板支撑体系极为重要。

5、“K”型斜柱两侧有索膜预埋件，斜柱施工完成后需在埋件上焊接拉膜夹具，又因斜柱表面为仿清水涂料施工，混凝土表面修补处理十分重要。

图一 劲性钢骨桁架柱

针对以上重难点，本文通过对斜柱柱的模架体系、混凝土施工以及仿清水斜柱修补进行描述，详见下文。

一、模架体系：

1、针对斜柱仿清水混凝土的要求，我工程对采取模板的选型进行对比，共计选用三种模板体系进行样板施工。样板段采用钢框木模、格栅式模板、散拼模板三种体系现场做样分析对比成型效果及施工工效投入，最终选取钢框木模板作为斜柱模板，圆弧段采用定制全钢模板作为底模板。

2、施工前对劲性斜柱合理划分施工段，根据施工段划分对斜柱进行配模图深化，本工程斜柱共分8次浇筑，详见图二。

3、格栅式模板面板采用15mm厚镜面模板，规格为915×1830×15mm。格栅钢框的边框采用8mm×60mm钢板，筋板采用6mm×60mm钢板，盖板采用3mm钢板组合焊接拼装而成。钢框与钢框之间的连接通过M16×65mm螺栓连接受力；模板加固背楞采用50mm×70mm方管冲孔，通过销片连接。外侧采用800×1800mm方圆扣加固，间距250mm。

4、斜柱模板以1960×1800mm及800×900mm尺寸为准，作为标准板使用，斜柱底部，顶部及与梁交接处做异形板，满足柱子浇筑使用。每次进行混凝土分段浇筑时，斜柱顶部模板须高450mm，浇筑完成后，此模板不拆除作为模板二次浇筑下使用，避免模板出现错台、漏浆等现象。浇筑完成并对浇筑面进行修正养护后，进行其他操作。

5、桁架柱局部位置为弧形段，模板选用定型化全钢模板，厚度6mm，弧形钢模板两端钢框焊接连接。弧线段加固仍采用对拉螺栓与方圆扣加固，方圆扣尺寸无法对应时可采用壁厚3.0mm钢管连接加固。

6、斜柱底部用钢管与两侧操作架立杆用扣件连接，初步控制好底模倾斜度，将放样好的格栅模板均匀涂刷脱模剂后，临时铺在连接钢管上面，调整好模板标高和斜率。为有效防止漏浆，采取在模板的交接处贴海绵条的方法，海绵条挤紧后应和板面平，竖向模板下部的缝隙应封堵严密。

7、吊杆选用φ20圆钢，材质为Q235，吊杆间距1000mm，每个断面焊接两根吊杆，现场实测后在底模上标注，然后根据定位点在模板上钻孔，将成品吊杆从模板底部孔中穿入后，与斜柱型钢翼缘板进行焊接，要求单面焊焊缝长度不小于20cm。钢骨底部翼缘板处焊接φ16定位钢筋，防止吊杆向下移动。为方便后期割除吊杆后修补，吊杆与模板连接的开孔处采用楔型成品塑料堵头进行封堵，锲型部分进入混凝土表面2公分。主楞采用50×70×3冲孔方钢管、底部100×100×10垫片、采用六角螺母进行紧固，通过调节主楞下螺杆螺母，再次校正底模标高和平整度。

8、待吊杆焊接完成，钢筋和埋件进行隐蔽工程验收后，依次安装侧面和顶面格栅模板，方圆扣固定好后再次复核斜柱的平整度和斜率，通过全站仪和红外线等精确测量，用手动葫芦校核斜柱的垂直度和倾斜度，模板拼装定位合格后采用螺母固定。

图二 斜柱配模深化

9、本工程模板支撑采用承插型盘扣脚手架，水平支撑采用方钢管、工字钢、木方组合支撑体系，通过计算以及专家论证选择在K型柱上部采用吊模施工，底部搭设盘扣操作架，计算及专家论证详细内容本文不做赘述，仅提供参考。

足球场共72根K形柱，斜柱尺寸800×1800mm，采用吊模方案施工，在内部钢骨翼缘板上焊接2根φ20圆钢螺杆，焊缝长度200mm，宽度10mm，间距900mm，螺杆与模板连接处采用成品塑料堵头，钢螺杆与底部钢背楞螺栓连接，具体详见图三。

图三 斜柱吊模图

二、混凝土施工：

为确保劲性斜柱混凝土成型效果满足仿清水涂料施工要求。混凝土施工是本工程的重中之重，以下从混凝土的原材料、混凝土施工、混凝土振捣、混凝土养护四方面进行说明。

1、原材料

本工程33.5m以下柱采用C50混凝土，33.5m~45.3m斜柱采用C60混凝土，属于高强混凝土。且由于斜柱内部钢筋、钢骨密集，钢筋之间间距小，普通混凝土粒径较大容易被卡住，导致混凝土无法被充分振捣，影响成型效果；为避免这一问题，最终通过试配选择采用自密实混凝土施工

经过试配，自密实混凝土水泥选用标号52.5的硅酸盐水泥，掺人矿粉和粉煤灰以提升混凝土的和易性，碎石级配选用5-20mm连续粒径，细骨料采用细度模数2.5的中砂，为保证混凝土的流动性，采用天然砂，不得采用混合砂，通过试配以及现场样板段施工确定自密实混凝土配合比。

2、混凝土施工

本工程K型柱混凝土采用商品混凝土泵送，斜柱顶端超过天泵施工范围时，选择塔吊吊送混凝土。以下选取K型斜柱0~5.5m标高段进行描述。

（1）钢骨斜柱混凝土浇筑前，在柱模板合模前在钢骨柱插入直径为75mm的PVC管，PVC管开槽作为底部混凝土输送的溜槽，同时可作为混凝土振捣棒伸入的导管。

（2）斜柱外侧模板合模时预留下料口，详见下图四，图为第一段斜柱格栅模板，合模前将图中阴影部分模板暂不封闭，作为浇注口使用，待混凝土浇筑至预留口下方平面时进行封闭。浇筑口留置确保每隔2-3m留置一道。

图四 外侧模板合模时预留下料口

3、混凝土振捣

为保证混凝土振捣效果，共采用3种振捣方式组合进行振捣，采用12m加长的振捣棒。振捣方式详见下图五。

（1）顺着斜柱竖直方向进行振捣，振捣前在斜柱上部钢骨处设置混凝土溜槽，可作为振捣棒导管使用；斜柱两侧振捣棒顺着钢骨栓钉往下。

（2）垂直于斜柱方向上斜插入振捣棒进行振捣，在箍筋阻挡无法插入振捣棒时，可插入角钢提前定位，随后进行振捣，施工人员站在两侧操作架上施工。

（3）在整个斜柱外侧采用平板振动器在柱子外侧进行振捣，确保斜柱阳角部位振捣密实。

图五 混凝土振捣方式

4、混凝土养护

为确保斜柱混凝土成型效果，待斜柱混凝土浇筑完成后带模养护至少3d，期间保持模板湿度，拆模后及时涂刷养护液，用不透水气的塑料薄膜缠裹，全部严密地覆盖起来，塑料薄膜下始终保持湿润状态，养护时间不得少于14天。养护期间，钢框底模不得拆除，待斜柱养护完成后，方得拆除底模。

三、仿清水斜柱修补

由于所有K型柱均采用仿清水混凝土涂料饰面，在混凝土结构表面外仅有2mm厚腻子找平层，且索膜埋件合模过程中可能会向斜柱内部凹陷，导致混凝土表面成型效果不佳，须对斜柱修补处理。

1、仿清水斜柱概况

本工程共72榀仿清水看台桁架均匀分布在足球场四周，柱底标高±0.00m，柱顶标高43.90m，倾斜角度55°。仿清水建筑设计做法如下（从内至外）:
（1）罩面层:清水混凝土保护硅面漆（0.5mm厚膜，1遍)
（2）封闭层:清水混凝土专用渗透性底漆（0.3mm厚膜，1遍)
（3）拍花层:清水混凝土拍花专用粉体及调和液（0.2mm厚膜,5遍)
（4）找平层:外墙粗腻子+抹面细腻子(2mm厚膜,2遍)。

2、索膜节点概况

K型柱侧面有索膜预埋件，埋件尺寸约为250×250mm大小，节点详图如下图六，在预埋件表面焊接耳板，耳板上设置拉膜铝夹具。

图六 索膜节点详图

3、仿清水斜柱表面质量缺陷

将K型柱结构表面缺陷分为两类，第一类：混凝土涨模、错台等普通混凝土结构缺陷。第二类：由索膜埋件凹陷导致的缺陷。

4、仿清水斜柱质量修补措施

按质量缺陷分类，根据与原结构尺寸偏差制定修补措施，措施如下表一：

表一 仿清水斜柱质量修补措施

结语

大型劲性仿清水混凝土斜柱施工研究，阐述了内置型钢柱的混凝土斜柱模板、混凝土施工、仿清水斜柱表面修补的施工情况，重点强调在施工操作过程中的施工工艺及注意事项，为后续类似工程施工提供参考。

参考文献

（1）吕俊杰、韩文龙  超长型钢混凝土斜柱施工技术 山西建筑2015（41）：21