磚筒倉燈芯絨造型清水混凝土施工關鍵技術*

孫曉陽，顏衛東，于健偉，唐鑫坤

(中國建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海 201204)

1 工程概況

近年來，我國建筑業得到蓬勃發展，在此期間涌現出大量工業廠房，為國民經濟提供有力支撐。江蘇園博園-主展館項目為了有效地對廢棄筒倉加以保留改造，延續工業遺址氣息，采用燈芯絨藝術混凝土，以混凝土本色體現工業遺址特色。項目位于南京市江寧區湯山街道圣湖西路兩側，陽明山莊以東，昆元水泥廠和銀佳水泥廠內。A～G筒倉結構形式均為砌體結構，建成于20世紀70年代，共計42個罐體，直徑約為5.5m，筒倉壁厚450mm。

2 施工重難點

1)對各筒倉內壁數據進行采集，通過建立三維模型，精確反饋筒倉內壁垂直度、造型等，以合理確定新增混凝土厚度及內筒直徑。

2)燈芯絨造型清水混凝土具有造型工藝復雜、模架體系設計困難、施工質量要求高等特點。

3)筒倉內壁新增混凝土采用無對拉螺栓鋼模板成型，采用清水混凝土配合比，以保證混凝土藝術效果。

4)采用PVC波紋板作為鋼模板罩面板，保證混凝土澆筑質量，以體現工業遺址特色。

5)采用高強度灌漿料澆筑筒倉頂部壓頂梁，以提高承載力，方便自懸掛提升鋼平臺快速安裝。

6)通過在筒倉底部設置混凝土梁，增加基礎整體性，避免不均勻沉降引起結構再次開裂、變形等。

7)新增鋼筋網，采用梅花形植筋，與原有筒倉內壁相連，保證新舊結構整體性，確保后期使用安全。

8)采用人工配合特制機械施工，對成型后混凝土凸面進行工藝面層處理，形成不規則紋理，保證面層粗糙效果，體現燈芯絨造型。

3 工藝流程與操作要點

3.1 工藝流程

本工程工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

3.2 操作要點

3.2.1施工準備

1)現場特殊工種須持證上崗，且上崗前須進行安全培訓。

2)安全勞保用品配置齊全，且穿戴正確。

3)現場水電及施工機械準備充分，避免因發生意外情況導致不能連續作業。

4)勞動力準備充足，確保工作正常開展。

3.2.2內壁清理至結構層

經現場勘察，除個別筒倉內部殘余原料為石外，大部分筒倉殘余原料以水泥為主。原料廢棄已久，特別是靠近筒壁位置因受潮固結成塊，相當堅硬，人工清理較困難，利用高壓水槍不斷沖洗，沖落水泥塊。高壓清洗車沖洗后，筒倉內壁仍殘留較多水泥塊，人工使用電鎬破除。

3.2.3測量結構尺寸

為實現建筑效果，筒倉內部立面變化豐富，鋼模板包括圓柱形豎直段和圓臺形喇叭口段。為便于控制混凝土澆筑整體質量，對筒體標高、弧度、坡度進行反復測量，并采用三維建模的方式，復原筒倉結構，如圖2所示。合理確定內部新增混凝土厚度及內筒直徑，同時進行內側模板排布。

圖2 筒倉復原模型

3.2.4筒倉內壁植筋與鋼筋綁扎

在原有筒倉內壁新增雙層雙向鋼筋網，水平筋φ10@150，豎向筋φ12@150。新增鋼筋網與筒倉采取植筋方式連接，連接點按梅花形布置。根據有關規范要求，植筋拉拔承載力檢驗值為40.7kN，按同規格、同型號、同部位組成檢驗批，按每批總數的0.1%進行抽檢，確保拉拔承載力滿足要求。

3.2.5PVC波紋板制作與安裝

PVC波紋板長度模數與鋼模板高度保持一致，方便現場拼裝，需保證單個鋼模板上波紋板凹凸面連續。采用自攻螺釘將PVC波紋板固定在鋼模板表面，并采用發泡劑密封拼縫。混凝土澆筑過程中，PVC波紋板外表面受混凝土擠壓作用，而內表面由鋼模板均勻支托，擠壓作用較小，因此，PVC波紋板變形可忽略不計。

3.2.6鋼模板施工過程受力分析

本工程應嚴格控制模板變形，采用ABAQUS軟件對鋼模板典型豎直段進行有限元分析，模擬施工過程中受力與變形狀態。鋼模板襯板直徑4 600mm，豎直段高1 500mm，厚6mm，分成8片制作。襯板縱、橫向加勁肋寬120mm，厚16mm。鋼模板采用殼單元S4R模擬(見圖3)，鋼材等級為Q235，采用彈性本構模型，彈性模量取2.05×105N/mm2，泊松比取0.3。鋼模板外表面受混凝土作用，承受倒三角形分布的側壓力，混凝土容重按25kN/m3計算。鋼模板底部與下層鋼模板采用螺栓連接，兩側與相鄰鋼模板采用螺栓連接，邊界條件均按鉸接，頂部為自由邊界，鋼模板中部豎向沿三分點位置按鉸接設置2道支撐。

圖3 鋼模板有限元模型

鋼模板襯板位移、應力云圖分別如圖4，5所示，由圖4，5可知，鋼模板襯板最大應力為11.12MPa，遠小于屈服強度235N/mm2；鋼模板襯板最大變形位于底部無加勁肋處，最大位移為0.12mm，滿足施工階段變形要求。鋼模板仍有較大承載余量，可進一步優化加勁肋布置，降低模板制作成本。

圖4 鋼模板位移云圖(單位：mm)

圖5 鋼模板應力云圖(單位：MPa)

3.2.7鋼模板制作與安裝

根據筒倉尺寸完成鋼模板制作與編號后，拖運至筒倉施工現場，完成拼裝作業。按照由下而上的順序分段安裝鋼模板，安裝順序如下。

1)相對標高測定 根據絕對標高確定筒倉相對標高±0.000，每個筒倉標高測定點≥4個。

2)安裝 將制作完成的鋼模板進行現場安裝，水平、豎向鋼模板通過螺栓連接。

3)調整 鋼模板安裝完成后進行標高校正與筒倉內壁間距調整校正，直至完全符合圖紙要求，調節完成后擰緊螺栓。

4)固定 鋼模板調整到位后，在鋼模板外側按500mm間距均布1圈φ14鋼筋，高出鋼模板300mm。植筋完成24h后，將鋼模板與豎向鋼筋進行水平焊接，防止混凝土澆筑時鋼模板發生側向位移，影響施工精度。

3.2.8混凝土澆筑

為保證澆筑效果，保持混凝土原色，減少面層裝飾，采用高流態清水混凝土。為確保混凝土澆筑成型質量，現場控制坍落度為(180±20)mm。

混凝土澆筑遇復雜鋼筋節點時，進行多點提升振搗，施工裝置如圖6所示。在混凝土構件底部預埋鋼筋彎頭，通過鋼絲繩導索連接鋼筋彎頭及上部構件。將連有2個螺母的混凝土振搗棒穿過鋼絲繩導索，導索路徑即為振搗棒上下滑動路徑。每個混凝土構件中預先插入3根振搗棒，澆筑時振搗棒與模板距離保持為50cm，并沿縱橫向留設排氣孔。排布在構件中的多根振搗棒按設定路徑工作，從而保證混凝土振搗密實。

圖6 混凝土多點提升振搗裝置

3.2.9混凝土表面處理

僅對凸出部分混凝土表面進行鑿毛處理，鑿毛深度控制為6mm左右，施工時自上而下一次成型，保證混凝土表面呈現燈芯絨造型。混凝土鑿毛時強度應達設計強度的50%，鑿毛人員須具有高空作業證，所有施工人員上崗前須進行培訓，確保鑿毛深度滿足要求。

4 質量控制要點

1)材料和設備進場時，須驗收品牌、型號、規格、色澤、質量和數量，確保材料滿足設計要求及加工制作進度要求。

2)構件進場后應進行質量檢驗，以確認運輸過程中有無變形、損壞等，并會同有關部門及時處理。

3)應按被加固構件整修后內部凈空尺寸現場制作鋼模板及PVC波紋板，鋼模板切口或預留孔洞位置、尺寸和數量應符合設計要求。

4)鋼模板安裝須牢固，位置、尺寸均應符合設計要求。

5)混凝土澆筑時須嚴格控制坍落度，并充分振搗，確保澆筑成型質量。

6)嚴格控制下料高度、厚度，保證分層厚度符合要求。

7)鋼模板拆除時應注意拆除時間，避免早拆對混凝土造成損壞，拆除時應加強對鋼模板的保護，以免對混凝土造成永久破壞。

8)施工后期需注意對混凝土飾面的保護，混凝土澆筑完成后須及時進行養護，以免出現混凝土強度不足、顏色不均等情況。

9)混凝土鑿毛前應確保強度達設計強度的50%，須嚴格控制鑿毛范圍、深度，使紋理均勻、連續。

5 結語

工業廠房多為磚砌體結構，建造時間較早，運營時間較長，建筑空間難以滿足新的生產需求，存在安全隱患。為此，將工業遺址改造為餐飲、住宿用房等，不僅可減少建筑垃圾的產生，且能將工業原貌與現代工藝相融合，符合節約型社會、可持續發展理念。江蘇園博園項目主展館采用燈芯絨造型清水混凝土施工工藝，解決了廢棄磚筒倉保留工業原貌改造難題，為工業遺址改建再利用提供參考，具有一定經濟和社會效益。