雙拱洞庫建筑支模施工技術(shù)研究

摘 要：雙拱洞庫建筑支模施工具有較高的難度和復(fù)雜性。為提高工程施工質(zhì)量和技術(shù)水平，本文對(duì)雙拱洞庫建筑支模施工技術(shù)的原理以及特點(diǎn)進(jìn)行了分析總結(jié)，并結(jié)合具體工程實(shí)例，探討了施工中的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：雙拱洞庫建筑；支模施工；技術(shù)要點(diǎn)文章編號(hào)：2095-4085（2024）09-0022-03

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念被越來越廣泛地應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中。在橋梁工程中，拱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)比較常見，但是這種結(jié)構(gòu)形式在房屋建筑工程中還比較少見。不同于橋梁工程對(duì)于拱形梁的應(yīng)用，房屋建筑工程中現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱形結(jié)構(gòu)會(huì)涉及到超長雙跨拱形結(jié)構(gòu)梁板的施工。在施工中既要考慮拱形外觀效果，又要在結(jié)構(gòu)防水、高大支模、大體積混凝土澆筑、超長結(jié)構(gòu)抗裂等方面達(dá)到質(zhì)量和安全要求，施工難度極大。因此，做好對(duì)洞庫超長雙跨拱形結(jié)構(gòu)施工中相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)的分析研究具有重要的作用和意義。

1 工程概況

建設(shè)中國國家版本館是以習(xí)近平同志為核心的黨中央作出的重大決策，是文明大國建設(shè)的基礎(chǔ)工程；是迎接黨的二十大勝利召開的獻(xiàn)禮工程；是功在當(dāng)代、利在千秋的標(biāo)志性文化工程、政治工程、傳世工程。

按照國家一總?cè)值目傮w布局，西安國家版本館又稱“文濟(jì)閣”矗立于圭峰山下，南依秦嶺，西鄰黃柏峪，東連太平峪，北望長安城。以大氣磅礴的漢唐氣度，著力打造彰顯文化自信、展現(xiàn)時(shí)代氣度的陜西文化新地標(biāo)。項(xiàng)目規(guī)劃總用地面積300.18畝，總建筑面積76 189.13m2，其中地上建筑48 002.81㎡，地下建筑28 186.32m2，綠化占比49%。1#洞庫承擔(dān)著存儲(chǔ)資源的功能，是該工程的主要建筑功能之一，同2#保藏區(qū)直接相連構(gòu)成項(xiàng)目主樓。1#洞庫為雙跨拱形結(jié)構(gòu)，在拱形結(jié)構(gòu)上部有層高2.6m的管道夾層，拱形結(jié)構(gòu)包括拱形梁和拱形板。拱梁半徑6.5m，拱形板半徑7.3m，拱形結(jié)構(gòu)東西全長164m。為保證梁板成型美觀、質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，以及模板加工材料合理利用及加工簡便，項(xiàng)目利用BIM技術(shù)進(jìn)行模板分割、排版，同時(shí)在施工前搭設(shè)拱形模板樣板，實(shí)現(xiàn)策劃先行、樣板引領(lǐng)。極大節(jié)約了洞庫拱形結(jié)構(gòu)的施工工期，并提高了混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及美觀效果。

2 雙拱洞庫建筑支模施工工藝原理

雙跨拱形結(jié)構(gòu)通過框架柱和梁相連接，拱腳外側(cè)為剪力墻+柱，雙拱形結(jié)構(gòu)沿框架柱對(duì)稱。根據(jù)圖紙中的拱形結(jié)構(gòu)跨度，對(duì)模板施工進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。在拱形結(jié)構(gòu)橫向上將每一跨的木模板分8個(gè)區(qū)段，包含①、②、③、④四種不同的模板分割類型；在拱形結(jié)構(gòu)水平方向上根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)柱將模板分為41跨。依據(jù)模板排版連接節(jié)點(diǎn)確定支模體系及整體拱形結(jié)構(gòu)施工流程，即進(jìn)行模架體系的定位及搭設(shè)、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護(hù)。

3 工程特點(diǎn)

3.1 節(jié)約工期

利用BIM技術(shù)拱形各連接部位及整體模架體系進(jìn)行模板模數(shù)化組合排版和支撐體系設(shè)計(jì)，提前進(jìn)行木模板預(yù)制加工，無需采用工廠定型加工。在施工前搭設(shè)單元拱形模架試驗(yàn)樣板，以消除施工過程中的安裝節(jié)點(diǎn)質(zhì)量缺陷，從而極大地節(jié)約了工程的工期。

3.2 提高質(zhì)量

通過對(duì)雙跨拱形結(jié)構(gòu)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，使得放線定位、支架搭設(shè)、模板加工和安裝等更為精確，實(shí)現(xiàn)了拱形梁板安裝一次成型，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和美觀效果，確保了拱形結(jié)構(gòu)精確度。

3.3 節(jié)省成本

由于工期限制，模板無法進(jìn)行在工程中周轉(zhuǎn)使用，現(xiàn)場加工木模相比于定制化鋁模既大幅節(jié)省施工成本，又便于模板拆除后在其他樓棟循環(huán)使用，有效降低了整體工程造價(jià)。

4 雙拱洞庫建筑支模施工工藝流程及操作要點(diǎn)

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→測量放樣→滿堂架支設(shè)→拱形結(jié)構(gòu)梁板底模和梁幫模板安裝→綁扎拱形結(jié)構(gòu)梁板鋼筋和夾層結(jié)構(gòu)柱鋼筋→桁架及上模板吊裝→混凝土澆筑→模板拆除→混凝土養(yǎng)護(hù)→滿堂架拆除。

4.2 操作要點(diǎn)

4.2.1 施工準(zhǔn)備

在施工之前先根據(jù)現(xiàn)澆雙拱形混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行圖紙深化設(shè)計(jì)，建立結(jié)構(gòu)BIM模型，實(shí)現(xiàn)模板分割及尺寸確定。然后利用BIM技術(shù)進(jìn)行模板排版，同時(shí)提前搭設(shè)拱形模板樣板，以便指導(dǎo)后續(xù)多跨同時(shí)施工。根據(jù)深化設(shè)計(jì)結(jié)果，提前進(jìn)行木模板現(xiàn)場預(yù)制，完成施工所需人力、材料和機(jī)械準(zhǔn)備工作。

4.2.2 測量放樣

雙拱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)包含梁、板兩種不同結(jié)構(gòu)。拱梁為連接兩側(cè)結(jié)構(gòu)柱和夾層柱的主要結(jié)構(gòu)，可以對(duì)整個(gè)雙跨拱形結(jié)構(gòu)起到定位作用［1］。在水平方向根據(jù)兩側(cè)剪力墻和結(jié)構(gòu)柱的施工控制線進(jìn)行定位測量；在豎向采用投影法建立豎向標(biāo)高控制網(wǎng)進(jìn)行模擬放樣，確定標(biāo)高。

豎向標(biāo)高控制網(wǎng)的建立步驟為：首先在洞庫底板上彈出拱頂水平投影線，包括拱形結(jié)構(gòu)圓心點(diǎn)所在水平線、夾層結(jié)構(gòu)柱控制線的水平投影線、拱梁兩側(cè)水平投影線和拱形結(jié)構(gòu)外側(cè)200mm控制線。然后根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)柱及圖紙建立L1、L2、L3、…、L7的拱形結(jié)構(gòu)剖面豎向控制網(wǎng)，并把測量所需各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)CAD模擬放樣。

在現(xiàn)場測量和放樣過程中，依據(jù)豎向控制網(wǎng)，結(jié)合外側(cè)剪力墻、柱結(jié)構(gòu)形成的水平方向控制線，對(duì)拱形結(jié)構(gòu)梁、板進(jìn)行三維放樣，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

4.2.3 支撐體系設(shè)計(jì)

針對(duì)拱形混凝土結(jié)構(gòu)荷載作用力沿法線方向施加于模板的特點(diǎn)，采用盤口承插鋼管腳手架作為主體支撐架，為控制立桿上部自由懸臂高度，局部形成臺(tái)階式小平臺(tái)支撐架構(gòu)。為平衡非正交荷載傳力要求，原則上架體的外層兩跨和上部兩步內(nèi)滿設(shè)斜拉桿，中下部可間隔設(shè)置，水平剪刀撐在掃地桿及間隔兩步處均設(shè)置，采用扣件鋼管搭設(shè)［2］。在BIM優(yōu)化后滿足承載力要求確定的立桿縱橫向間距及步距的基礎(chǔ)上，沿拱形曲率所計(jì)算的各立桿設(shè)計(jì)矢高，統(tǒng)一調(diào)整立桿上的絲桿托盤，主梁采用加工弧形小型鋼或組合弧形鋼管，沿橫向統(tǒng)一放置在托盤上。木方次梁縱向均勻鋪設(shè)在主梁上，圓弧側(cè)面部位用鐵絲與鋼梁綁扎固定，為下一步安裝底模形成穩(wěn)固的弧形臺(tái)架。本案搭設(shè)最大高度梁下8.6m，板下9.2m，立桿縱橫向間距900mm，步距1 500mm，最上一步均不大于1 000mm，離墻間距500mm。

4.2.4 模板制作及安裝

拱梁底模及拱板底模的安裝要考慮的兩個(gè)要點(diǎn)是曲面面板制作鋪設(shè)以及木模板與滿堂支架的連接［3］。拱形結(jié)構(gòu)下部為曲面面板，在模板選擇過程中，原計(jì)劃采用定制鋁模，但是本結(jié)構(gòu)一次性使用定制模板量大，不能循環(huán)使用，且雙跨拱形結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)和拆模周期長，使用定制鋁模的成本過高。在綜合考慮工期、成本和質(zhì)量的情況下，最終決定采用膠合板現(xiàn)場加工預(yù)制，后期也可在其他樓棟進(jìn)行循環(huán)使用。根據(jù)梁、板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別對(duì)梁、板的木模板進(jìn)行分割制作。每跨梁幫需要模板①8塊、模板②4塊、模板③4塊；梁底需要模板④4塊，模板⑤2塊，模板⑥2塊。在實(shí)際施工加工過程中，現(xiàn)場存在很多廢棄模板，為了節(jié)省材料，根據(jù)梁幫模板的拱形弧度自制切割機(jī)軌道，將可利用的大塊邊角模板采用木方臨時(shí)拼接，然后使用切割機(jī)進(jìn)行切割成拱形面板，后期根據(jù)模板①、②的標(biāo)準(zhǔn)尺寸進(jìn)行分割加固成型。根據(jù)拱形結(jié)構(gòu)不同的位置，板底所需模板尺寸及數(shù)目不盡相同，因此，按照優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙，將各規(guī)格模板編制成表（見表1）。

梁幫模板與板底模板采用雙層膠合板錯(cuò)邊企口形式進(jìn)行扣接，連接處用鐵釘初步連接固定，后續(xù)采用木方和鋼管補(bǔ)強(qiáng)，步步緊和鋼管斜撐進(jìn)行固定。拱板上表面采用自制桁架作為上面板支撐架，桁架下弦為弧形鋼梁，弧形模板固定在鋼梁上。每兩榀為一個(gè)單元，在鋼筋綁扎完成后吊裝安裝到位，然后將各單元桁架用扣件鋼管連接成整體［4］。對(duì)確保拱形結(jié)構(gòu)成型的精準(zhǔn)控制，為降低勞動(dòng)強(qiáng)度及提高工效打下了良好的基礎(chǔ)。

4.2.5 鋼筋綁扎

洞庫拱梁與夾層結(jié)構(gòu)柱全部疊交在一起，箍筋為共用，在綁扎鋼筋時(shí)，先綁扎夾層結(jié)構(gòu)柱鋼筋，然后再進(jìn)行拱梁鋼筋綁扎。綁扎過程中，主要控制點(diǎn)為箍筋大小和拱形結(jié)構(gòu)梁、板主筋的曲度。

鋼筋加工過程中，先加工一根符合曲度的主筋，然后參照這根主筋進(jìn)行加工。同時(shí)加工鋼筋時(shí)要注意考慮鋼筋與既有外側(cè)結(jié)構(gòu)的搭接長度。在鋼筋綁扎時(shí)要用砂漿墊塊將底筋墊起，在上下層鋼筋間要嚴(yán)格使用定位筋，從而確保鋼筋保護(hù)層厚度以及曲度，以防止底部露筋等現(xiàn)象［5］。

4.2.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

（1）項(xiàng)目混凝土采用商品混凝土，由于一次性澆筑量大，需在澆筑前與商混站溝通，并關(guān)注外界影響使用的因素，確保連續(xù)澆筑。混凝土澆筑采取對(duì)稱式澆筑，在兩側(cè)設(shè)置振搗窗口，從拱形結(jié)構(gòu)底部對(duì)稱向上澆筑。因?yàn)楣靶谓Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在振搗時(shí)要將混凝土氣泡完全排出，至表面不下沉為止，同時(shí)也不要在一個(gè)點(diǎn)位長時(shí)間振搗，以避免混凝土離析。在澆筑時(shí)，需專人觀測模板位移和架體沉降，要確保拱形結(jié)構(gòu)受力均勻不變形，從而保障施工安全及成型質(zhì)量。在混凝土達(dá)到終凝后，方可對(duì)模板進(jìn)行拆除。

（2）外模養(yǎng)護(hù)措施。由于拱形結(jié)構(gòu)無法蓄水，在養(yǎng)護(hù)時(shí)要在拱頂覆蓋黑心棉，拉通塑料水管，間隔開孔，采取類似滴灌的方式24h養(yǎng)護(hù)，以防止混凝土面層出現(xiàn)裂縫。

4.3 效益分析

本項(xiàng)目采用常規(guī)的木模板進(jìn)行施工，設(shè)施材料及施工簡便易行，施工投入與定制化鋁模的一次性使用相比顯著減少，共節(jié)約成本120萬元。同時(shí)，經(jīng)過提前進(jìn)行模板分割和排版，在施工前提前進(jìn)行模板標(biāo)準(zhǔn)化加工，在搭完滿堂支架后各跨同時(shí)進(jìn)行模板安裝、鋼筋綁扎，顯著提高了工作效率和質(zhì)量，并縮短了工期。

5 結(jié)語

本文結(jié)合工程實(shí)例詳細(xì)分析了雙拱洞庫建筑支模施工技術(shù)的工藝原理和技術(shù)要點(diǎn)，并通過工程實(shí)例驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性和應(yīng)用優(yōu)勢。但是，為進(jìn)一步提升雙拱洞庫建筑支模施工質(zhì)量，在工程建設(shè)中仍需加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的進(jìn)一步研究和改進(jìn)，不斷完善施工工藝，并加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，以滿足不斷變化的工程質(zhì)量建設(shè)要求和環(huán)境變化。

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