二次結構混凝土構件與主體混凝土結構協同施工的關鍵技術與應用分析

李寶成，高新，劉賀，許均然

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 引言

二次結構施工主要涉及構造柱、過梁、陽臺欄板等小型構件，倘若采取單獨施工方案面臨工期長、成本高、質量控制難度大等弊病，因此，常與主體混凝土結構進行穿插、協同作業，在保障混凝土構件質量達標的同時提升工程整體施工效益。因此，研究二次結構構件與主體結構的協同施工方案，對于建筑施工機械化水平與整體性的提升具有現實意義。

2 工程概況

以某綜合樓建設項目為例，該項目擬建綜合樓主體采用框架結構，地上4層、地下1層，總建筑面積約為7 605 m2，單層設有136個外墻構造柱。抗震設防烈度為8度，地下抗震等級為一級。

3 關鍵技術與難點解決方案

3.1 前期施工準備

參考結構設計說明文件，選用干砂在二次結構構造柱與主體混凝土結構之間設置分隔縫，主體混凝土結構選用C30混凝土，構造柱選用C25混凝土，為避免在構造柱低標號混凝土澆筑時對主體結構梁板澆筑質量產生干擾，在前期準備環節聯系材料供應商制造專用漏斗和壓板工具，保證將干砂材料填充進構造柱時實現均勻混合、保持厚度的一致性，并借助壓板進行壓實。在施工前的圖紙會審環節，結合門窗洞口部位的實際布置情況與結構梁高度進行過梁施工方案的可行性論證，通過與設計人員溝通確認是否將過梁與結構梁同步作業，并針對長度≤300 mm的柱邊墻體，改用混凝土構件進行砌體施工，保證與主體混凝土結構形成良好的配合關系，滿足協同施工作業要求。在此基礎上，整合二次結構涉及的構造柱、過梁、陽臺欄板等混凝土構件的規格、尺寸、數量、安裝位置及其與主體混凝土結構間的配合關系等信息，并結合模板定位、混凝土澆筑等工藝條件完成協同施工技術方案的編制[1]。

3.2 構造柱施工

在二次結構構造柱位置選擇上，選取長度大于5 m的墻體增設構造柱，在構造柱綁扎過程中，在兩端加密部位增設箍筋，待鋼筋綁扎結束后增設墊塊與保護層，對照設計要求進行保護層厚度檢查。在混凝土構造柱施工環節，先借助專用漏斗將C25砂漿填入構造柱內，完成構造柱的澆筑作業，待澆筑至與混凝土結構梁底部間隔約80 mm處，填充依照設計配合比制成的干砂，取構造柱截面積×70 mm計算出干砂的填充量，待填充結束后繼續開展主體結構混凝土澆筑作業。待混凝土強度達標后，將模板拆除，并借助高壓水槍對填入干砂部位進行高壓沖洗，促進分隔縫成型，后續向分隔縫內填充砂漿，保證其密實度達標。

3.3 過梁施工

在二次結構過梁施工環節，通常沿墻體高度方向在其中心線1/2以下部位設置過梁，在與主體結構協同施工環節，需在完成側方磚墻砌筑作業后進行過梁安裝，因此，將協同施工節點設計為二次結構現澆作業環節。針對設置在墻體頂部的過梁，需結合現場標高測量結果進行技術方案的選擇，對于過梁底部與主結構梁底部標高的差值在200 mm以內的情況，采用與主結構梁進行同步澆筑作業的施工方案，在此過程中根據實際情況采用對主梁箍筋加密、以拉鉤作為臨時固定裝置等方案進行工藝處理，保證過梁與主結構進行混凝土的同步澆筑作業；對于過梁頂部與主結構梁頂部的標高差值大于200 mm的情況，在二次結構內完成過梁的澆筑作業[2]。

3.4 陽臺欄板施工

原有將陽臺欄板置于二次結構內進行澆筑的施工方案，在原料運輸方式、振搗方式等方面均存在技術落后、效率低等問題，且涉及建筑高空作業，存在施工安全隱患[3]。在實際施工環節，當陽臺欄板與同層樓板安排進行混凝土同步澆筑作業時，選擇預先開展底部樓板混凝土澆筑作業，待澆筑結束1 h后檢測混凝土強度是否滿足要求，確認混凝土達到初凝狀態、測得強度達到1.2 MPa后，按預設施工順序分別開展陽臺欄板模板的澆筑及吊模作業。在此過程中，考慮到二次結構欄板主要布設在建筑各層的外挑陽臺處，為避免后續欄板根部與建筑主體結構樓板之間出現施工縫，選用C25商品混凝土，以人工入模、機械振搗工藝保證混凝土密實度達標，在此過程中在欄板根部鋪設鋼絲網，用于為欄板與主體結構混凝土的同步澆筑作業創設理想條件，改善二次結構欄板的受力效果。在協同施工技術方案的安排上，采用錯時、錯層施工模式，引入簡易定型拼裝模板進行欄板構件的運輸，在模板與混凝土的接觸面鋪設一層薄鐵皮，用于保證提升混凝土結構的澆筑質量及表面美觀性，為模板周轉及混凝土施工提供便捷條件。

3.5 技術難點的解決措施

1）部分復雜建筑工程主體部分采用型鋼混凝土結構設計，由于屈曲支撐結構件主要沿對角形式設置，端部為結構柱，易在施工環節出現與墻體間的交叉沖突問題（見圖1），導致室內吊頂凈空低于限值。對此需注意在施工前落實建筑圖紙、結構施工圖等資料的審核，對于結構柱、砌體墻等進行標記，保證嚴格遵循建筑規范進行標高等參數的現場測量與核對，防范出現結構干涉、沖突等問題。

圖1 屈曲支撐與墻體沖突情況示意圖

2）二次結構砌體墻局部與結構梁底部產生較大偏移量時需根據偏移量進行處理措施的編制，例如，當偏移量在50～100 mm時，可對頂部梁選用小標磚進行墻體砌筑，選用HPB300鋼筋植入梁側，并將水平、垂直兩個方向的間距均控制在400 mm以內。

此外，部分施工項目在砌體排磚環節存在施工效率低、工程量大等問題，對此可引入BIM技術進行曲面砌體墻的排磚（見圖2），借此有效保證排磚效果，提升二次結構施工效率與質量。

圖2 基于BIM模擬砌體排磚示意圖

4 工程效益分析

4.1 經濟效益

針對不同二次結構混凝土構件類型進行施工效益分析：

1）構造柱。該項目中建筑單層高度為4.2 m，構造柱規格為3 00×790 mm，單層設有136個構造柱，采用協同施工法后構造柱成型效果理想，與主體部分滿堂腳手架方案配合作業，進一步增強構造柱及建筑整體結構的穩定性及外觀質量，且節約腳手架租賃費用13 905.75元、節約大型設備租賃費用24 867元。

2）過梁。該項目過梁選用C25混凝土，過梁截面寬200 mm、高120 mm，結合總施工長度進行計算，共使用混凝土體積為2.4 m3，過梁模板支設面積約為44 m2。針對過梁與主體混凝土結構同步施工方案、二次結構單獨施工方案進行比較，以人工費、材料費、機械費為主要計費指標，分別將兩種方案的混凝土分項+模板分項施工費用匯總，計算出原方案的總施工費用為4 079.88元，改進后協同施工方案的總施工費用為3 469.44元，節約費用610.44元/100延米，由此證明協同施工方案具備良好經濟效益。其計算公式如下：

原方案=（129×2.4+339.35×2.4+0.76×2.4）+（25.09×44+40.68×44+1.32×44）=4 079.88（元）

改進方案=（71.61×2.4+366.35×2.4+20.76×2.4）+（18.22×14+32.68×24+128.92×24）=3 469.44（元）

3）陽臺欄板，該項目中選用陽臺欄板規格為4 000 mm×100 mm×700 mm（長×寬×高），各陽臺模板澆筑所需混凝土用量為0.28 m3，陽臺欄板模板的支設面積為5.6 m2，參考過梁施工在原方案與改進方案的施工費用計算模式，計算出原施工方案的總費用為507.29元，改進后協同施工方案的總費用為353.92元，節約費用153.37元/處，進一步證明采用二次結構混凝土構件與主體混凝土結構協同施工方案可有效節約施工費用、提高經濟效益。其計算公式如下：

原方案=（129.86×0.28+339.35×0.28+0.76×0.28）+（25.09×5.6+40.68×5.6+1.32×5.6）=207.29（元）

改 進 方 案=（93.45×0.28+366.35×0.28+20.82×0.28）+（10.27×5.6+27.38×5.6+1.5×5.6）=353.92（元）

與此同時，按原二次結構單獨施工方案開展具體施工，完成單層二次結構施工耗時約為6 d，其中，混凝土構件單獨施工耗時約為2 d；但采用改進后的協同施工方案完成單層二次結構混凝土構件施工可減少約1 d，整合建筑4層結構施工可節約工期4 d，并實現人工費、機械費的同時縮減，有效節約了施工成本。

4.2 質量與安全效益

選用二次結構構件與主體混凝土結構協同作業模式，一方面，在混凝土構件模板支設環節能夠消除對于建筑主體樓板、樓梯等澆筑、振搗施工質量的影響，在此過程中維護混凝土構件的尺寸及表面質量，為建筑整體成型效果及外觀質量提供保障；同時，引入協同施工方案能夠為混凝土構件模板支撐及構件養護作業提供充足作業時間，避免以往因二次結構工期安排過緊導致拆模時間前移，引發主體結構梁底部開裂、混凝土強度不達標等質量問題，確保混凝土施工強度達標，也為后期養護作業創設良好條件。此外，依托協同施工實現對二次結構構件與主體結構施工質量的同步控制，減少因后期施工質量不達標產生的返工等作業量，進一步節約了成本、縮短了工期。另一方面，從施工安全管理層面入手，將混凝土構件與主體混凝土結構進行同步作業，便于二次結構施工中充分利用主體結構搭設的支撐結構與防護體系，配合層間水平網等安全保護設施的設置，降低施工人員高空作業及周邊場地人員的安全風險，進一步強化施工安全效益。

5 結語

通過整合實際施工經驗進行二次結構構造柱、過梁、陽臺欄板與主體結構施工技術方案的同步編制，配合施工技術管理與質量控制措施的應用，有效解決了工序交叉及重復等問題，提升了建筑整體施工效率與質量。