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半球形鋼筋混凝土穹頂施工新技術
2015-06-15

天元建設集團有限公司  胡美輝  李佳軒  王玉剛  馬蘭

 

一、前言

建筑工程外觀設計越來越趨向于多樣化,工程中穹頂結構的應用極大地提高了建筑整體美觀效果。傳統穹頂結構施工需搭設復雜的支撐體系,使用大量材料配置穹頂模板,模板支撐體系的搭設及弧形模板制作浪費大量人力物力,混凝土澆筑振搗較難滿足密實度與圓滑度要求,為了解決傳統方法施工中存在的難題。我公司組織技術人員精確計算、反復論證,經過多次現場實踐、總結經驗,逐漸形成了一套行之有效的施工方法。

二、工程概況

濟南恒大雅苑綜合樓工程,該工程總建筑面積15384.09m2,地上4層,建筑高度25.7m。屋面層造型由6個半球形穹頂組合而成,半球形穹頂直徑6.4m,穹頂壁厚150mm,若對穹頂結構采用現澆混凝土結構,需搭設支撐體系,配置異型模板,其工藝復雜,弧面圓滑度難以控制,因此,經過論證,采用分段法預制結構,將造型合理劃分若干段,利用磚胎模代替傳統的模板制作,將分段處預埋連接件,預制完成后選用起重設備吊裝構件,利用預埋件進行焊接連接,灌縫處理,將多塊預制件連成整體,完成穹頂制作。

三、施工工藝流程及操作要點

(一)工藝流程

根據穹頂結構尺寸、整體質量經計算合理劃分若個段,采取現場預制,事先埋入連接件,待混凝土澆筑完成強度達到100%后,合理選用起重設備進行吊裝焊接。具體工藝流程為:

施工準備→編制施工方案→計算分段及連接件尺寸位置→砌筑磚胎模及抹灰找平→綁扎鋼筋→安裝預埋件→混凝土澆筑及養護→利用桁架進行構件吊裝焊接→拼縫處理及裝飾面施工。

(二)操作要點

1、計算分段及連接件尺寸位置

具體以工程實際為準,按規范進行計算。根據構件荷載、結構受力等因素綜合分析,計算分段位置及所需連接件規格等。

2、砌筑磚胎模及抹灰找平

利用CAD技術結合全站儀圓弧元素坐標法,對弧面進行點位計算并繪制放樣圖。按圖分層砌筑磚胎模,每層收縮處用水泥砂漿找平,并進行水泥砂漿弧面抹灰處理。抹灰完成后使用全站儀對弧面的弧度進行檢查,超出設計圖紙要求的部位進行修補處理,以保證弧面的弧度。

3、預埋件安裝

預埋鋼板與鋼筋網片進行焊接固定。預埋件安裝完成后沿縱橫向測量,允許偏差控制在4mm范圍內,以保證固定牢固。

4、混凝土的澆筑及養護

進場后的混凝土坍落度經測定在90±20mm范圍內,使用料斗逐層澆筑并逐層使用手提式平板振動器振搗密實,待二次收面后及時覆蓋進行保濕養護,經測得的混凝土強度達到設計強度100%后進行脫模。脫模后的構件在存放時覆蓋材料不應拆除,周邊設置隔離防護措施,運輸、吊裝過程中做到緩慢平穩,避免碰撞影響構件整體結構性能。

5、利用桁架進行構件吊裝焊接

1)利用軟件繪制三角吊裝桁架,進行安全計算,桁架制作完成后應進行試吊裝試驗。

2)根據起重量、起吊高度、水平距離合理選擇起重設備,信號指揮與安裝工人、起吊司機互相配合,待構件吻合后固定焊接。

3)本技術所參考工程以直徑6.4m,壁厚150mm半球形穹頂結構為例:選擇使用280T起重設備對稱吊裝,每臺吊車使用吊裝桁架吊裝一段,對稱待構件吻合后對預埋鋼板進行臨時固定焊接,再依次吊裝剩余構件。

四、勞動力組織

該工程屋面造型由6個半球形穹頂組合而成,半球形穹頂直徑6.4m,穹頂壁厚150mm

五、材料與設備

該工程由6個半球形穹頂組成屋面造型,每個穹頂直徑6.4m,壁厚150mm

六、質量控制

(一)質量控制標準

1、混凝土施工應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204-20022011版)的相關規定,同時應符合《混凝土及預制混凝土構件質量控制規程》(CECS40:90)的相關要求。

2、預埋件的制作、安裝必須符合《鋼筋焊接及驗收規程》(JGJ 18-2012)及《預埋件通用圖》(HG/T 21544-2006)的相關規定和驗收標準。

3、預制件的吊裝必須符合《建筑施工起重吊裝工程安全技術規范》(JGJ 276-2012)的要求。

(二)質量保證措施

1預埋連接件的制作、安裝嚴格按照100%的頻率檢驗。

2、混凝土澆筑振搗過程中定人監督,確保預埋件不發生位移,保證混凝土振搗的密實度,混凝土澆筑完成后要及時進行保濕養護工作。

3、構件吊裝時,定人隨安裝隨檢查,確保安裝準確,連接牢固。

七、安全措施

1、制定崗前培訓制度,加強工人安全教育,進行安全技術交底。

2、電焊工、起重工等特種技術工人要持證上崗,嚴格按規程操作。

3、現場操作人員安全防護用品佩戴齊全。

4、在吊裝前完成構件(屋框粱、立柱)混凝土強度檢測,確保強度達到設計強度的100%,吊裝前應按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ130-2011)要求檢查防護架。

5、按照《建筑施工安全檢查標準》(JGJ59-2011)跟蹤檢查,發現隱患及時處理。

6、吊裝期間地面應設圍欄和警戒標志并派專人看守,嚴禁非操作人員入內,安裝和拆除作業時,須統一指揮,并保證指揮信號清晰、暢通傳達。

八、環保措施

1、認真執行《中華人民共和國環境保護法》、《建筑施工現場環境與衛生標準》(JGJ 146-2004)及地方有關環境保護的法律、法規。

2、施工現場做到“兩型五化”,創建安全文明型、衛生環保型工地。

3、施工廢料應統一收集至規定處再集中處理,減少固體廢物污染,不得隨處排放施工廢水,污染當地水源。

4、控制揚塵,減少空氣污染,料場、施工場地及道路經常灑水,減少施工噪音污染,在靠近居民密集處限制夜間作業。

九、效益分析

(一)經濟效益

以濟南恒大雅苑綜合樓工程為例,該工程由4個半球形穹頂組成屋面造型,每個穹頂直徑6.4m,壁厚150mm,預制吊裝比傳統施工方法降低成本6.6%

(二)社會效益分析

本技術在實施過程中,將高空作業變為現場預制,在降低安全風險的同時,保證了工程質量,降低了技術難度,而且不占用絕對工期。通過施工驗證實施效果良好,得到了監理、建設單位的一致好評。

十、結論

目前,該技術將現澆工藝改為預制提前了工期。避免了傳統搭設支撐體系的做法,改用磚胎模更便于控制構件尺寸。將整個半球形構件分為多塊預制降低技術難度。本技術適用于所有半球形、球形、弧面造型混凝土構件的施工。保證了結構質量和施工安全,工期效益的優勢得到了進一步的體現,取得了良好的社會效益,達到了預期目標。

已經過大量的工程實踐,效果顯著。其核心技術經臨沂市科技局組織專家進行成果鑒定,達到了國內先進水平。采用此技術組織施工的濟南恒大雅苑綜合樓工程,操作方法簡單,施工工序方便快捷,取得了良好的經濟和社會效益。

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