裝配式框架體系高大結(jié)構(gòu)柱大鋼模原位預制施工關(guān)鍵技術(shù)研究

吳晗，宋千軍 （中建四局第六建設(shè)有限公司，上海 201499）

0 前言

近年來，大型工業(yè)廠房或物流倉儲項目結(jié)構(gòu)類型逐步開始采用裝配式整體框架體系，該體系的承重主體為帶柱帽的高大鋼筋混凝土框架柱。此類高大框架柱采用現(xiàn)有施工工藝存在很大的弊端，結(jié)構(gòu)柱很難達到清水混凝土效果。依托上海市奉賢區(qū)某裝配式廠房項目，結(jié)合BIM技術(shù)探索形成裝配式框架體系高大結(jié)構(gòu)柱大鋼模原位預制施工技術(shù)簡化了施工工序，降低施工成本的同時提高了施工質(zhì)量。

1 工程概況

某多層裝配式廠房項目建設(shè)地點位于上海市奉賢區(qū)，主要由三棟裝配式物流倉儲，卸貨平臺及汽車坡道組成?？偨ㄖ娣e11.14萬m2，建筑高度28.65m。該項目采用裝配式整體框架結(jié)構(gòu)體系，倉儲區(qū)域結(jié)構(gòu)柱設(shè)計為帶柱帽的現(xiàn)澆高大獨立柱，一層高度9.9m，二層高度7.9m，共計660根。

2 工藝原理

通過工廠化預制將帶柱帽的柱大鋼模板分為A和B兩個模具，施工前先將模具A水平放置在地面預先放置的墊木上。采用汽車吊將在地面操作架上預先綁扎完畢的柱及柱帽鋼筋籠吊裝水平放置于模具A預定位置放置，再將另一半模具B吊裝水平放置于A模具上方進行合模。之后采用汽車吊將柱模及柱鋼筋整體吊裝放置于已施工完成的基礎(chǔ)承臺短柱頂面?；A(chǔ)承臺短柱頂面預留波紋管，柱主筋豎直方向插入波紋管，在波紋管中灌入灌漿料使柱與基礎(chǔ)承臺形成一個整體。在鋼柱模四個方向拉設(shè)纜風繩進行模板固定，采用汽車泵從柱帽頂端從上而下進行混凝土澆筑，混凝土強度達到要求后，采用汽車吊依次拆除A和B兩片模具。從而實現(xiàn)帶柱帽的結(jié)構(gòu)柱的施工流程簡化，提升施工效率，保障施工質(zhì)量。

圖1 整體工藝流程圖

3 關(guān)鍵施工技術(shù)

3.1 基礎(chǔ)短柱及波紋管預埋施工技術(shù)

圖2 三道鋼筋網(wǎng)片定位示意圖

本工藝通過在承臺基礎(chǔ)上另起短柱，短柱鋼筋綁扎時預埋一組與柱主筋數(shù)量及定位一致的波紋管，并采用定位網(wǎng)片對波紋管進行定位及固定，每道短柱中最少設(shè)置三道定位網(wǎng)片。

3.2 柱鋼筋籠原位綁扎及吊裝合模施工技術(shù)

3.2.1 柱鋼筋籠原位綁扎

與常規(guī)的柱鋼筋綁扎不同，采用整體式大鋼模板的柱及柱帽鋼筋籠先在移動綁扎架上在原位預制完成，然后采用汽車吊進行鋼筋籠整體吊裝合模。

具體工藝及要求如下：

①柱鋼筋綁扎過程中確保主筋位置與預埋波紋管孔位一致，鋼筋籠在四角預留間距150mm的混凝土澆筑導管下落區(qū)域；

②柱身設(shè)置井字型定位筋，每2米設(shè)置一道，定位筋長度按柱模尺寸下料，可以比實際柱模尺寸小5mm，控制保護層厚度誤差小于5mm；

③柱帽受力筋保護層須控制準確，兩側(cè)鋼筋保護層按20mm控制；

④鋼筋籠完成前，需結(jié)合水電專業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)在鋼筋籠上預埋管線和埋件，預埋時應(yīng)綁扎牢固。

圖3 鋼筋籠定位筋設(shè)置示意圖

3.2.2 基于BIM技術(shù)的柱鋼筋間距排布

本工程高大獨立柱柱帽頂端用于預制梁的放置，為了避免預制梁放置時梁底伸出的附加鋼筋與柱主筋碰撞導致預制梁無法準確地在預定位置放置，在柱鋼筋籠綁扎前對梁柱節(jié)點基于BIM技術(shù)進行三維建模，對柱鋼筋間距進行排布，確保柱筋避開梁附加鋼筋。

圖4 柱梁鋼筋節(jié)點示意圖

3.2.3 柱鋼筋籠吊裝、合模

①模具分為A、B兩片組裝，先將A片模具平放在場地上，下發(fā)墊好方木，并吊入原位預先綁扎好的鋼筋籠。

②合模前，在A、B片模具接口位置粘貼雙面膠，鋼筋籠檢查無誤后吊裝B片模具進行合模。B片模具與A片模具的螺栓孔基本對準后緩慢落位，并擰緊螺栓。

③合模后將工具式防護欄桿插入柱帽頂端預設(shè)孔洞內(nèi)固定牢固。

圖5 鋼筋籠合模示意圖

3.2.4 鋼模柱整體吊裝

采用吊車將合模完成的鋼模柱整體吊裝，將柱主筋插入預先埋設(shè)的波紋管中，進行波紋管灌漿，待灌滿后柱子緩慢下放，使其連接成一個整體，具體工藝及要求如下：

①定型柱模采用履帶吊吊運至短柱上方，安裝下落時，由4人分站四方用鋼絲繩調(diào)整大致位置，其中兩人引導柱腳鋼筋對準波紋管中心，緩慢下落就位，使鋼筋落入波紋管中心位置；

②柱模下落至距短柱頂面50cm左右時懸停，填入灌漿料，灌漿需逐個孔灌漿，嚴禁直接傾倒灌漿料，灌漿面略低于孔口10cm，灌漿最早開始時間到柱完成插筋時間不得大于30min。

3.3 柱混凝土澆筑及拆模養(yǎng)護施工技術(shù)

3.3.1 柱混凝土澆筑

圖6 鋼模柱整體吊裝示意圖

圖7 波紋管灌漿示意圖

本工程通過在澆筑前加強對混凝土原材的管控，明確材料需求。澆筑過程中明確澆筑及振搗工藝，澆筑完成后明確養(yǎng)護時間及方式，形成了一整套的針對帶柱帽的大鋼模獨立高大柱混凝土澆筑的方法，以保障高大獨立鋼模柱混凝土澆筑質(zhì)量一次成優(yōu)，具體要求如下：

①混凝土原料砂采用中砂，細度模數(shù)為2.94，通過0.315mm篩孔的砂不少于15%，石子采用最大粒徑等于或小于31.5mm碎石，且連續(xù)級配，其針片狀顆粒含量不得大于10%；

②柱及柱帽鋼筋籠綁扎時，在四角各預留150mm×150mm孔洞，用于振搗棒伸入柱底部進行振搗，鋼模柱頂端柱帽上部設(shè)置操作平臺，平臺設(shè)置一圈定型化防護，操作工人由曲臂式登高車上至平臺進行混凝土澆筑及振搗；

③混凝土澆筑前預先采用泵車往底部灌入200-300mm厚，與澆筑混凝土同強度黏稠灌漿料，以防止鋼模柱底部漏漿、爛根，混凝土澆筑過程中做好質(zhì)量監(jiān)督，嚴禁加水，控制混凝土坍落度為160mm，正負誤差為20mm；

④天泵從下至上進行混凝土澆筑，澆筑時每根柱分為5-6段進行，每次澆筑高度控制為1.5m，整個澆筑過程中，混凝土自由下落高度不得超過1.5m?；炷翝仓瓿珊?，及時刮去浮漿、采用砂漿進行柱帽頂面的找平。

3.3.2 柱模板拆除與養(yǎng)護

①混凝土澆筑完成12h后可以拆模，拆模時由工人進行螺絲拆除，施工時采用防墜器，做好保護措施。

②模板拆除后，對柱采用噴水進行養(yǎng)護，并對柱整個立面覆蓋兩層塑料薄膜進行保濕養(yǎng)護。加強模板拆除后的前三天柱養(yǎng)護，使之保持濕潤狀態(tài)，柱混凝土連續(xù)養(yǎng)護時間不少于7天。

4 實施效果與經(jīng)濟效益分析

裝配式框架體系高大結(jié)構(gòu)柱大鋼模原位預制施工技術(shù)在上海市奉賢區(qū)某裝配式倉儲項目中的應(yīng)用，提高了高大獨立結(jié)構(gòu)柱的施工技術(shù)水平，縮短施工周期的同時解決了采用傳統(tǒng)木模板加固體系存在的柱帽與柱連接處形狀不規(guī)則導致模板配模及加固困難，混凝土澆筑中容易導致爆?，F(xiàn)象發(fā)生。同時采用木模板不僅效率低下，造成了大量材料浪費，而且會在混凝土澆筑后模板拼接處留下縫隙，結(jié)構(gòu)柱很難達到清水混凝土效果等一系列問題。確保了高大獨立柱成型質(zhì)量，創(chuàng)造了良好的社會效益。

經(jīng)對比分析，本技術(shù)和以往的傳統(tǒng)做法相比能提升安裝效率70%，同時節(jié)約了模板材料費和人工費，免去了腳手架、背楞、方圓扣等材料的租賃費、運輸費及超高費，經(jīng)濟效益價值明顯。

5 結(jié)語

裝配式建筑作為建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型的重要標志，是當前建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢之一。結(jié)合上海市某裝配式物流倉儲項目，結(jié)合BIM技術(shù)，針對高大獨立柱的施工探索出了一整套的實施方法，在我國建筑安裝領(lǐng)域具有良好的發(fā)展前景。