超高層建筑現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋施工技術(shù)

劉 璐（北京城建五建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100020）

國(guó)家已經(jīng)明確提出2030 年實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”的“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)。為了滿足國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的戰(zhàn)略需求，建設(shè)環(huán)境友好型和諧社會(huì)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃里面明確提出了提高建筑工程的建設(shè)質(zhì)量、提高建筑工程的節(jié)能減排能力、加強(qiáng)建筑工程的綠色化改造技術(shù)、推廣應(yīng)用綠色化的施工技術(shù)等內(nèi)容，為建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)指明了方向。伴隨國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程的大力推進(jìn)，農(nóng)村人口大量涌入城市，逐漸增多的城市人口與小型低層建筑的矛盾越來(lái)越明顯，大型超高層建筑逐漸成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主流[1,2]。目前，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)總量躍居世界前列，但存在建筑材料使用量大、二氧化碳等溫室氣體排放高、建筑垃圾產(chǎn)量大、施工技術(shù)粗糙等問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)“碳中和”和“碳達(dá)峰”和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)建筑業(yè)而言，必須大力推行綠色建造理念，力推環(huán)境友好型建筑施工技術(shù)。

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)既能使樓蓋的重量降低，又可以達(dá)到傳統(tǒng)樓蓋的力學(xué)性能，還可節(jié)省大量的建筑材料，在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域重大創(chuàng)新技術(shù)中具有重要地位[3,4]。該技術(shù)具有較高的性價(jià)比，以材料用量少、耐磨性能強(qiáng)、抗震、保溫及隔音效果優(yōu)越等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于高層建筑、大型圖書(shū)館、地下車(chē)庫(kù)等建筑，具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境價(jià)值[5,6]。目前，該技術(shù)的基本施工流程已經(jīng)被建筑行業(yè)施工人員所掌握，但是該施工技術(shù)關(guān)乎建筑工程的施工質(zhì)量，施工過(guò)程中必須謹(jǐn)慎關(guān)注各方面的技術(shù)細(xì)節(jié)，精細(xì)化的施工工藝仍需進(jìn)一步完善。本文詳細(xì)介紹了空心樓蓋技術(shù)的工藝原理、施工工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)及相應(yīng)的解決措施，為進(jìn)一步改善空心樓蓋施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量工程施工奠定基礎(chǔ)，達(dá)到提升工程施工質(zhì)量、提高房屋建筑安全性的目的，對(duì)建設(shè)環(huán)境友好型高品質(zhì)建筑工程具有十分重要的意義。

1 工程概況

北京市某房建項(xiàng)目為單體高層建筑+兩層地下車(chē)庫(kù)組成，該工程部分位置使用了空心樓蓋技術(shù)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了輕質(zhì)方箱材料，對(duì)替代實(shí)心樓蓋部分混凝土的方箱進(jìn)行一定排列方式，內(nèi)部形成了空腔或者輕質(zhì)夾心，進(jìn)而形成一種空間蜂窩狀的受力結(jié)構(gòu)。本工程薄壁方箱采用了尺寸為600mm×600mm×250mm的標(biāo)準(zhǔn)芯，空心樓蓋梁混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，上面層和下面層混凝土厚度為75mm，箱體厚度為250mm。

2 空芯樓蓋技術(shù)工藝原理及流程

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)是一種利用現(xiàn)澆混凝土空心內(nèi)模在混凝土板中鑄塑成內(nèi)部空間的承力單元，形成傳力明確的現(xiàn)澆混凝土雙向網(wǎng)格肋水平結(jié)構(gòu)體系，從而可以承受荷載的新型建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)。其結(jié)構(gòu)層由空心內(nèi)模、鋼筋混凝土縱橫肋梁和框架梁組成，結(jié)構(gòu)層內(nèi)部載荷傳輸途徑為：內(nèi)部結(jié)構(gòu)有規(guī)則地埋入方箱，方箱的組織方式多樣化，使鋼筋混凝土樓蓋內(nèi)部形成正交同性的密肋結(jié)構(gòu)體系，將內(nèi)部荷載均勻分散在框架梁上，通過(guò)框架梁和柱形成空間受力的結(jié)構(gòu)體系。

空心樓蓋技術(shù)施工工藝流程主要包括：模板安裝、鋼筋綁扎、方箱安裝以及混凝土澆筑。其中，模板安裝部分包括測(cè)量放線、安裝龍骨及支撐、安裝樓蓋模板以及模板的定位放線；鋼筋綁扎部分包括板底鋼筋綁扎和板面鋼筋綁扎（方箱安裝完成后才可進(jìn)行板面鋼筋綁扎）；方箱安裝部分包括方箱墊塊的安裝、方箱定位的安裝、方箱的質(zhì)量驗(yàn)收以及抗浮錨固的處理；混凝土澆筑部分包括混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)及拆模。具體施工流程圖如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

3 空芯樓蓋技術(shù)控制要點(diǎn)

3.1 樓蓋模板安裝

（1）與傳統(tǒng)現(xiàn)澆板相比，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋模板支撐及模板安裝體系相同，必須遵循《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204-2015）的規(guī)定開(kāi)展。模板四周及接頭處應(yīng)釘牢，中間盡量不釘或者少釘以便于拆模，模板必須撐牢、拉緊，防止模板向外傾覆。但由于其具有較大的板跨度，框架暗梁及空心板施工時(shí)必須起拱0.3%。

（2）模板安裝完成并經(jīng)第三方驗(yàn)收合格后，對(duì)暗梁、方箱、預(yù)埋管以及預(yù)留孔等部位進(jìn)行放線定位。預(yù)留孔必須在放線定位前施工完成，不可以事后開(kāi)洞。施工人員必須核對(duì)無(wú)誤后才可以進(jìn)行下一道施工工序，嚴(yán)格確保施工質(zhì)量和施工過(guò)程的安全體系。

3.2 板底鋼筋綁扎及方箱安裝

（1）暗梁（框架梁、肋梁）鋼筋及板底層鋼筋的綁扎。綁扎板底層鋼筋后，施工單位應(yīng)提前預(yù)埋水管、電管、電盒等施工材料。為了保證混凝土施工質(zhì)量，必須在管間肋的位置布設(shè)一定的預(yù)埋管交叉點(diǎn)。綁扎完成并由監(jiān)理人員驗(yàn)收合格后，開(kāi)始擺放方箱的墊塊，方箱的四周均應(yīng)布設(shè)墊塊。本工程方箱墊塊采用高度80mm、直徑60mm的水泥砂漿預(yù)制塊，從堆放場(chǎng)吊運(yùn)至施工樓層，運(yùn)輸過(guò)程必須嚴(yán)格保證墊塊及方箱不受損壞。

（2）方箱擺放時(shí)，應(yīng)該依照平面圖從梁的一邊向另外一邊擺放，方箱四角部位要求平穩(wěn)落在墊塊上。箱體應(yīng)該水平放置，必須保證方箱的各肋邊控制在一條線上，不可以有歪斜的現(xiàn)象發(fā)生，后期可能導(dǎo)致出現(xiàn)樓蓋面筋超高的問(wèn)題，影響工程施工質(zhì)量，如圖2所示。

圖2 方箱及墊塊擺放示意圖

（3）在施工過(guò)程中，如果出現(xiàn)損壞的方箱應(yīng)及時(shí)更換。更換后必須由工作人員重新驗(yàn)收合格后才可以進(jìn)行下道工序施工，同時(shí)做好相應(yīng)的驗(yàn)收記錄。

（4）空心樓蓋結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，解決方箱的上浮問(wèn)題是整個(gè)施工過(guò)程最需注意的工藝環(huán)節(jié)。本工程采用了兩種抗浮措施，第1 種抗浮措施：在板底層鋼筋綁扎完成并擺好墊塊后，采用直徑為14mm的鐵絲將板底筋與模板支撐體系固定；第2種抗浮措施：方箱放置完成后，在方箱上部布置2道直徑為10mm的抗浮鋼筋，利用直徑為14mm的鐵絲將抗浮鋼筋與下層板鋼筋緊固相連，防止方箱上浮，如圖3所示。

圖3 方箱的抗浮錨固措施

3.3 板面鋼筋綁扎

（1）完成空心樓蓋肋梁的板底筋綁扎后，布設(shè)第1道抗浮固定措施，待驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行方箱的鋪設(shè)。綁扎板面層鋼筋前，必須嚴(yán)格排查方箱的質(zhì)量、規(guī)格、組織方式及抗浮措施。如果有不合理的地方，必須及時(shí)處理，確保整個(gè)工程的施工質(zhì)量。待方箱鋪設(shè)完畢且驗(yàn)收合格后，再進(jìn)行板面鋼筋的綁扎。

（2）板面鋼筋不宜在支座處的位置斷開(kāi)，應(yīng)在板1/4跨處進(jìn)行搭接。

（3）外層放板縱筋較大的鋼筋，內(nèi)層放板縱筋較小的鋼筋。

3.4 混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)及拆模

（1）混凝土澆筑宜采用泵送施工，不能將鋼筋馬凳直接架設(shè)在泵管上，需要采用柔性支撐與空心樓板的肋梁鋼筋接觸，在每3m處墊一個(gè)廢輪胎，木膠板放在廢輪胎下面，主要是防止泵管壓到方箱，造成方箱破壞。

（2）振搗器應(yīng)避免觸碰模板、鋼筋、定位馬凳，混凝土振搗采用直徑30mm的小型插入式振搗棒，板面宜采用平板式振動(dòng)器，以提高混凝土質(zhì)量。振搗時(shí)間應(yīng)較普通樓板的施工時(shí)間延長(zhǎng)。

（3）為保證混凝土澆筑質(zhì)量，采用的粗骨料最大粒徑不能大于20mm。在混凝土澆筑過(guò)程中，必須嚴(yán)格把控方箱的破損、上浮等現(xiàn)場(chǎng)施工問(wèn)題，及時(shí)更換質(zhì)量好的方箱，保證空心樓板混凝土的施工質(zhì)量。

（4）混凝土澆筑完畢后初凝固時(shí)需安排施工人員對(duì)面層進(jìn)行壓實(shí)，減弱混凝土終凝前的收縮。混凝土最終凝固時(shí)應(yīng)采取保水措施，減少混凝土上下表面的溫差，防止混凝土水化熱的損傷，導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫。

（5）澆筑間隔期間應(yīng)做好方箱的保護(hù)工作，對(duì)損壞的方箱及時(shí)進(jìn)行更換。澆筑過(guò)程中出現(xiàn)方箱上浮現(xiàn)象時(shí)立即停止振搗，必須安排專業(yè)人員監(jiān)督澆筑作業(yè)，及時(shí)修補(bǔ)調(diào)整方箱和鋼筋。

（6）混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的100%以上才允許拆除支架。先拆水平欄桿、剪刀撐，從跨中向兩端下調(diào)支柱，使之脫離底板，逐根拆除支柱。

4 社會(huì)環(huán)境效益

（1）該技術(shù)與傳統(tǒng)建筑技術(shù)相比，其外形比較美觀，不需要進(jìn)行吊頂，可以減少吊頂?shù)难b修費(fèi)用，并且大幅提高房間的采光及空間效果。

（2）該技術(shù)與梁板結(jié)構(gòu)相比，可以大幅降低分貝音量，隔絕外界的聲音，對(duì)阻礙撞擊聲音傳播效果更佳，具有十分優(yōu)良的隔音效果。

（3）該技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比，其保溫性能顯著，冬天可以提升室內(nèi)溫度，夏季可以降低室內(nèi)溫度，使房間常年維持在恒定溫度，提升空調(diào)使用效果，起到冬暖夏涼的作用。

（4）該技術(shù)可以降低結(jié)構(gòu)層高，減少大量的建筑材料及豎向管道，大大節(jié)約房屋的建設(shè)成本以及電梯的公攤費(fèi)用。

（5）該技術(shù)可以減少混凝土的使用量達(dá)30%～40%，方箱的使用大大減少了集料、水泥等建筑材料的使用，減輕了結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，大大降低了化石能源的消耗，減少了二氧化碳等溫室氣體的排放，對(duì)國(guó)家雙碳戰(zhàn)略和環(huán)保型和諧社會(huì)具有重要的意義。

以一棟房屋建筑空心樓蓋建設(shè)為例，與普通樓蓋技術(shù)相比，在1m3混凝土施工過(guò)程的生命周期內(nèi)采用空心樓蓋技術(shù)可以節(jié)約的能耗、碳排放量以及經(jīng)濟(jì)成本分別達(dá)78.1kg、31.2kg及5.3元，如圖4所示。

圖4 節(jié)約的經(jīng)濟(jì)、能耗及碳排放

綜上，現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)在傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓板施工技術(shù)流程的基礎(chǔ)上，增加方箱安裝技術(shù)及抗浮錨固過(guò)程，具有更強(qiáng)的力學(xué)性能、更有效的抗震抗噪性能及顯著的環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益。此外，未來(lái)多種多樣新型的方箱材質(zhì)以及智能互聯(lián)的施工科技為空心樓板技術(shù)打開(kāi)了新的研究方向，有助于提高空心樓蓋技術(shù)的施工組織效率和質(zhì)量，助力國(guó)家建設(shè)高品質(zhì)房屋建筑。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)澆混凝土空心樓蓋技術(shù)作為國(guó)內(nèi)主推的房屋建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)，具有更強(qiáng)的力學(xué)性能，可以節(jié)約石料、水泥、鋼筋等建筑材料和能源消耗，大大降低二氧化碳等溫室氣體的排放，并且施工周期短，經(jīng)濟(jì)成本低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，未來(lái)發(fā)展前景顯著。未來(lái)更多的多功能方箱材質(zhì)使空芯樓蓋技術(shù)具備更多更強(qiáng)的使用性能及環(huán)保功能，完全滿足國(guó)家雙碳戰(zhàn)略及可持續(xù)發(fā)展的需求，隨著深度完善的精細(xì)化施工工藝及施工標(biāo)準(zhǔn)，將持續(xù)在建筑領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)市場(chǎng)。該技術(shù)與智能化設(shè)備互聯(lián)將會(huì)進(jìn)一步為空心樓蓋技術(shù)打開(kāi)了新的研究方向和適用場(chǎng)景，提高空心樓蓋技術(shù)的施工組織效率和質(zhì)量控制機(jī)制。