反力墻施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制要點探析

張福友，王慶毛 （安徽省建科建設(shè)監(jiān)理有限公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

兩個互相垂直的反力墻，可以開展結(jié)構(gòu)和部件的二維偽動力試驗研究，為完成大比例建筑模型或足尺寸構(gòu)件抗震性能試驗，實現(xiàn)對雙向水平地震荷載下建筑和構(gòu)件的抗震性能的研究，大型反力墻設(shè)置為“L”形作為支撐，相互垂直的兩面反力墻之間留有通行口。

1 抗震檢測實驗室反力墻工程概述

1.1 反力墻工程概況

反力墻位于抗震實驗室西北角，呈L型布置，西北墻相交長度分別為北墻10.65m、11.75m。臺 座 為14.5m×13.25m+12.20m×6.30m，臺座設(shè)置在層高5.1m地下室頂板上，厚度800mm。臺座以上反力墻高度9m，三層均3 m，鋼筋混凝土空腹結(jié)構(gòu)，前后墻厚分別為900mm、700mm，中間空腹1000mm，內(nèi)外墻之間每層在型鋼混凝土柱處用500mm×1000mm型鋼混凝土梁連接，每層連接板厚度200mm。反力墻設(shè)計混凝土等級C45。反力墻及臺座均預(yù)置Ф80間距500mm的預(yù)埋件加載孔，墻混凝土中的加載孔計684個，臺座混凝土中的加載孔計540個，設(shè)計單孔抗拉壓承載力500kN，每個加載點最大承載拉壓力2000kN。反力臺座及反力墻設(shè)置有無粘預(yù)應(yīng)力鋼筋，防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

1.2 反力墻施工難點

反力墻及反力臺座是抗震實驗室進(jìn)行各種材料、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的擬靜力或擬動力的重要設(shè)施，為了保證試驗測試精度，實驗室對其自身變形、預(yù)埋件安裝定位精度，提出了嚴(yán)格要求。因此對工程質(zhì)量、預(yù)埋件定位精度要求極高。其施工方法復(fù)雜，要求工序操作精細(xì)、組織嚴(yán)謹(jǐn)，技術(shù)面涉及廣，施工難度較大。

1.3 BIM技術(shù)的應(yīng)用

為了有效定位和控制反力墻及反力臺座加載孔預(yù)埋件的精度，經(jīng)技術(shù)評審，采取了雙層型鋼定位支架3×6及4×6模塊化工廠預(yù)拼裝，現(xiàn)場拼接安裝技術(shù)路線。為此，通過BIM防碰撞調(diào)試，鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋等有效避開加載孔模塊，最終確定了型鋼構(gòu)件、鋼筋、預(yù)埋件模塊，預(yù)應(yīng)力線等位置進(jìn)行精準(zhǔn)鎖定，為反力墻施工提供了技術(shù)保障。

2 反力臺座施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制要點

2.1 反力臺座的結(jié)構(gòu)特征

反力臺座厚度800mm，由地下室底板雙向各四道250mm厚剪力墻支撐，三層配筋網(wǎng)片，臺座加載孔位置表面混凝土下100mm，每500mm間距設(shè)后張無粘接7U S15.2預(yù)應(yīng)力筋一道，設(shè)計要求加載孔預(yù)埋件孔中心偏差≤1 mm，且端板及端板間垂直于板面的偏差，不得大于1mm，表面平整度±1.5mm/5m×5m內(nèi)。

2.2 反力臺座施工應(yīng)用施工關(guān)鍵技術(shù)

①高大模板支撐系統(tǒng)。

②加載孔精加工及模塊化安裝。

③大體積補償收縮混凝土施工。

2.3 反力臺座質(zhì)量控制要點

2.3.1 高大模板工程的質(zhì)量控制要點

①根據(jù)臺座的實際荷載（鋼筋、加載孔、混凝土、模板系統(tǒng)及施工荷載），經(jīng)計算，雙向垂直Ф48mm×3.0mm＠600鋼管支撐，底座鋪槽鋼并加掃地桿。雙向水平連桿每1.5m高一道，每井字單元雙向中間垂直剪刀撐與井字剪力墻連接形成穩(wěn)定支撐系統(tǒng)。

②臺座厚度800mm，底座模板要求平整度1mm內(nèi)，立桿上端加U托，長≤200mm支撐［14＠600主龍骨，便于調(diào)節(jié)高度，次龍骨采用100mm×100mm＠400雙面刨光方料，上鋪18mm厚木模板。

③為了確保高支模系統(tǒng)的穩(wěn)定性，先行澆搗臺座下250mm厚井字型剪力墻支座，高支模系統(tǒng)與支座井字剪力墻有效連接形成足夠穩(wěn)定的剛度。

④為了控制不均勻沉降，達(dá)到臺座平面±1mm的平整度，臺座模板及支撐系統(tǒng)采用同等于施工荷載的堆載預(yù)壓24h后進(jìn)行調(diào)平，在鋼筋及加載孔預(yù)埋件安裝完成后進(jìn)行精確校正。

2.3.2 反力臺座加載孔及鋼筋安裝的質(zhì)量控制要點

①前期對鋼構(gòu)廠家進(jìn)行了考察，評估鋼構(gòu)廠家的加工設(shè)備、加載孔預(yù)埋件同軸模具精度、焊接工藝達(dá)到設(shè)計要求的精度。

②對工廠單個加載孔加工情況進(jìn)行核查，要求廠家對單個加載孔制作逐個檢驗，校正或剔除偏差超過誤差范圍的成品，確保100%合格的單個加載孔進(jìn)行預(yù)拼裝。

③工廠預(yù)拼裝的加載孔模塊，在專用平臺上進(jìn)行并檢測，滿足定位和平整度精度要求，其控制標(biāo)準(zhǔn)0.3mm內(nèi)。

④加載孔模塊必須通過專用夾具固定運輸至現(xiàn)場，吊裝用專用吊索，防止因吊裝過程自重因素產(chǎn)生變形。

⑤安裝加載孔模塊從臺座中心單元基準(zhǔn)線開始組裝，每個單元由兩個預(yù)拼裝加載孔模塊組成，采用500mm標(biāo)準(zhǔn)卡具在上表面固定，再向相鄰周邊方格放射安裝，跨單元模塊采用1000mm標(biāo)準(zhǔn)卡具固定。

⑥鋼筋安裝與加載孔模塊組裝交替進(jìn)行，在臺座三層鋼筋網(wǎng)片及加載孔全部就位后，全面進(jìn)行精確就位和校平。精校過程使用了高精度電子經(jīng)緯儀、水平儀，輔助使用6m鋁合金直尺，監(jiān)理與施工方交叉測量，在1mm誤差以內(nèi)，用電焊鎖定連接系統(tǒng)。

2.3.3 反力臺座混凝土的質(zhì)量控制要點

①混凝土由商品廠家通過試配，采用了自密實補償收縮混凝土，設(shè)計等級C45，采用分層澆筑。經(jīng)廠家試驗，底座800mm厚混凝土，自密實混凝土澆搗，最大收縮沉降1.5mm，實際澆搗混凝土標(biāo)高控制在預(yù)埋件上3mm。

②現(xiàn)場配備小型振動棒，在不允許碰擾鋼筋及預(yù)埋件的空隙適當(dāng)進(jìn)行振搗，表面用鋼滾筒壓實。

③混凝土澆搗過程中，對加載孔預(yù)埋件跟蹤復(fù)測，混凝土終凝前需采用鋼滾筒反復(fù)碾壓，防止表面收縮裂縫。

④混凝土終凝后及時用土工布覆蓋、灑水加滿鋪木模板保溫保濕，按規(guī)范規(guī)定對混凝土有效養(yǎng)護(hù)14d。上層保護(hù)模板待反力墻施工完畢后，方可拆除。

3 反力墻施工關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制要點

3.1 反力墻結(jié)構(gòu)特征

反力墻呈L型，內(nèi)角長度11750mm×10650mm，三層空腹結(jié)構(gòu)，內(nèi)外墻分別為900mm、700mm厚，間距1000mm，每層高3m，每面豎向設(shè)置4道500mm×500mm型鋼混凝土柱，500mm×1000mm型鋼混凝土梁連接，連接板厚度200mm，混凝土表面平整度要求±1.5mm/5m×5m內(nèi)。內(nèi)外墻配筋雙外側(cè)分別為豎向雙Ф32＠125、Ф32＠150主筋，中間夾Ф25＠125水平筋。中排分別為雙向Ф25網(wǎng)片＠125、＠150。內(nèi)墻厚度方向箍筋按每3根主筋設(shè)Ф 12＠250，加載孔位置加密一倍。外墻厚度方向加Ф8＠500拉箍筋。型鋼門字結(jié)構(gòu)梁柱配筋密度同反力墻主筋，箍筋Ф 18＠150。墻體加載孔位置表面混凝土內(nèi)105mm，每500mm間距設(shè)后張無粘接4U S15.2預(yù)應(yīng)力筋一道。

3.2 反力墻施工應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

①型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。

②加載孔精加工及安裝。

③鋼筋骨架安裝施工工藝。

④清水混凝土模板工程。

⑤補償收縮混凝土施工。

3.3 反力墻施工方案的選擇

前期技術(shù)準(zhǔn)備階段，加載孔模塊化工廠精加工，現(xiàn)場組裝固定，通過BIM防碰撞調(diào)試，型鋼構(gòu)件、加載孔模塊、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋防碰撞得到有效解決。施工方案：在豎向3層面設(shè)置2道水平施工的基礎(chǔ)上，再沿后墻空腹面設(shè)置豎向施工縫，先行施工后墻，并在后墻每單元上下2排各預(yù)埋4個連接鋼板，水平支撐前墻加載孔模塊。采用18mm高密度標(biāo)準(zhǔn)模板，標(biāo)準(zhǔn)方管50mm×50mm＠300豎向龍骨，按加載孔位置并排雙鋼管作為水平龍骨，從加載孔中貫通水平連桿固定模板支撐系統(tǒng)，流動性較大的混凝土配比（并試配），插入式振動棒與附著式振搗分層振搗，保濕保溫養(yǎng)護(hù)。

3.4 反力墻施工質(zhì)量控制要點

3.4.1 反力墻型鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量控制要點

①型鋼結(jié)構(gòu)的基本要求遵循現(xiàn)有國家規(guī)范和規(guī)程，材料合格證明及取樣復(fù)試，拋丸除銹，結(jié)構(gòu)及栓釘焊縫滿足一、二級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

②反力墻中型鋼梁柱必須考慮鋼筋骨架的復(fù)合與交叉，在鋼構(gòu)件加工與安裝方案上，鋼構(gòu)節(jié)點可以采用臨時螺栓節(jié)點，但沒有更多的空間留置連接鋼板，深化節(jié)點設(shè)計是以現(xiàn)場焊接為主，達(dá)到二級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。

③所有豎、橫向鋼筋穿型鋼必須在加工廠精確放樣打孔，現(xiàn)場嚴(yán)禁臨時氣割開孔，非必須不能斷開或現(xiàn)場鋼構(gòu)件上焊接。

④嚴(yán)格按照BIM調(diào)試后確定的位置安裝，偏差不得超過鋼筋骨架位置的允許偏差，垂直度誤差參照反力墻的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。

3.4.2 反力墻加載孔精加工及安裝的質(zhì)量控制要點

①反力墻上加載孔的精加工要求基本同臺座加載孔，但出廠前必須進(jìn)行同工況拼裝精度檢測，即在豎向固定架上進(jìn)行校正檢測，達(dá)到0.3mm誤差標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)方可出廠。

②加載孔運輸方案同臺座，安裝順序：預(yù)埋件找平、就位安裝、鋼筋骨架安裝、加載孔精調(diào)固定。加載孔就位精度控制在1mm以內(nèi)，精調(diào)固定精度控制在0.5mm以內(nèi)。

③每層加載孔安裝，應(yīng)從臺座基準(zhǔn)線進(jìn)行引測，固定第一單元，然后向兩邊延展安裝，測量采用高精度的水平儀及經(jīng)緯儀，復(fù)測誤差控制在0.5mm以內(nèi)為合格。

④加載孔固定，除底座每單元8個預(yù)埋件外，采用了每單元后墻上下各4個水平支撐桿件，穿過加載孔雙面固定。

3.4.3 反力墻鋼筋骨架安裝的質(zhì)量控制要點

①反力墻豎向主筋自臺座下向上延伸，前期經(jīng)BIM優(yōu)化，已經(jīng)對鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋及預(yù)埋件的位置相對固化，避免了碰撞。嚴(yán)格按照優(yōu)化后的施工圖進(jìn)行鋼筋骨架安裝，遵循先內(nèi)后外，自下而上的施工順序。

②鋼筋接頭采用套筒連接，原材料復(fù)檢與接頭試驗，應(yīng)滿足設(shè)計圖紙和施工驗收規(guī)范的規(guī)定。

③豎、橫向鋼筋與型鋼構(gòu)件交叉，按照型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)造大樣處理，嚴(yán)禁在型鋼構(gòu)件上臨時割孔。

④部分箍筋安裝困難，經(jīng)與設(shè)計單位洽商，采取雙半箍在反力墻內(nèi)錯開焊接處理，嚴(yán)禁使用開口箍筋綁扎。

⑤因避免碰撞，鋼筋網(wǎng)片超出圖紙規(guī)定、保護(hù)層過大等問題，經(jīng)設(shè)計單位同意，另加防裂筋處置。

3.4.4 反力墻模板支撐系統(tǒng)的質(zhì)量控制要點

①反力墻按清水模板設(shè)計，每層的模板是根據(jù)每個單元模塊尺寸，由多塊木模按大樣拼接而成，所有單元模板事先在工作臺上進(jìn)行預(yù)拼裝，按照加載孔矩陣孔打好螺栓穿洞，檢測合格后編號排列，順序運至現(xiàn)場安裝，接縫采用窄板條表面加固，形成整體，防止漏漿。

②后墻利用鋼筋骨架焊接對穿螺桿，按照前墻加載孔的矩陣密度，對穿螺栓固定模板面，校正模板其垂直度、平整度誤差控制在1mm以內(nèi)，布設(shè)雙向龍骨。

③前墻因加載孔模塊已經(jīng)精確校正，對穿螺栓直接穿過加載孔，組裝模板后，布設(shè)雙向龍骨。

④豎向內(nèi)龍骨采用標(biāo)準(zhǔn)方管50mm×50mm＠200橫向雙鋼管排列經(jīng)對穿螺栓進(jìn)行鎖緊固定，控制鎖緊螺帽的力度保持一致，復(fù)測模板的垂直度和平整度，精度控制在1mm以內(nèi)。

3.4.5 反力墻混凝土施工的質(zhì)量控制要點

①反力墻內(nèi)部配置鋼筋，預(yù)埋件及固定支架，以及型鋼門架密度大，配合比設(shè)計是確保反力墻質(zhì)量關(guān)鍵之一。設(shè)計C45混凝土，配合比設(shè)計采用高標(biāo)號水泥，5～31.5連續(xù)級配石子，及3.3（2）規(guī)定（即：塌落拓展度≥600mm，保塌時間≥3.0h）進(jìn)行控制，滿足混凝土的填充性能，要求在上一層混凝土澆搗時，下一層混凝土仍保持可流動性，模板面進(jìn)行附著振搗。

②反力墻混凝土每500mm厚分層澆搗，澆筑過程中的商品混凝土的供應(yīng)應(yīng)配備足夠的攪拌運輸車，確保混凝土澆搗過程連續(xù)進(jìn)行，做到精準(zhǔn)控制。

③墻內(nèi)插入式振動棒與附著式振搗相結(jié)合，保證混凝土的密實度，消除混凝土表面的氣泡孔。

④反力墻混凝土澆搗過程中，應(yīng)隨振搗順序檢查對穿螺栓的固定情況，及時扭緊松動的螺帽，防止模板變形。

⑤模板表面應(yīng)蓄熱，安裝自動保濕噴淋養(yǎng)護(hù)7d。

⑥模板拆除應(yīng)在反力墻混凝土達(dá)到70%以上設(shè)計強度。

4 結(jié)語

反力墻施工累計10個月時間，經(jīng)第三方檢測，反力墻及臺座加載孔預(yù)埋件位置偏差均在±1.0 mm范圍內(nèi)，表面平整，垂、直度誤差均在1.5 mm內(nèi)，滿足設(shè)計要求。

反力墻工程運用了BIM技術(shù)，預(yù)埋件模塊化工廠精加工與安裝工藝，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、高密度鋼筋的施工工藝，補償收縮混凝土配比及澆搗，模板附著式振搗方法，對同類項目施工監(jiān)理也具有借鑒意義。