工艺工法qc建筑工程超高a型清水混凝土塔柱施工工法

'超高A型清水混凝土塔柱施工工法XX建设集团有限公司XX1.前言随着建筑行业技术的不断进步，国内基础设施的大力兴建，大跨度桥梁、及铁路站房大跨度钢结构屋面将应用越来越广，超高A型清水混凝土塔柱施工也将日益广泛，本工程超高A型（钢骨）清水混凝土塔柱共16根，主站房屋盖采用“大跨度空间钢桁架+双向正交钢管桁架”结构，整个屋面系统全部依托16根超高A型塔柱支撑，塔柱截面尺寸大，高度高，且塔身倾斜，最高60.5m，塔柱内设劲性钢骨，塔柱主筋为HRB400直径50mm的钢筋，钢骨外筑C50混凝土，塔柱分肢部分采用双柱，且互成角度，倾斜角度分别为87°和83°，模板倾斜度控制难。项目部先制定施工部署，采取分段浇筑的施工方法，利用LEICA徕卡TC2003全站仪三维坐标定位技术,精确控制塔柱倾斜度和平整度，再由面到点、逐步深化、完善施工方案，确定施工工艺，最终圆满完成了塔柱施工任务，取得了良好的效果，得到了铁道部南昌铁路局质监站、东南沿海铁路福建有限责任公司、铁四院监理的高度评价，因此特形成本工法。2.工法特点2.1、模板材料采用25mm厚镜面木胶板，模板变形小，表面平整、光滑，异形模板裁割方便，混凝土浇筑完成后，表面平整、颜色均匀、外观质量好。2.2、利用LEICA徕卡TC2003全站仪三维坐标定位技术，精确控制超高A型塔柱的倾斜度。2.3、塔柱竖向合理分段，模板加工、安装快捷，提高了模板的周转使用率，并将超高A型塔柱施工简单化，提高了生产效率。2.4、巧妙利用力学平衡原理，通过直径16的对拉螺杆与钢骨腹板焊接，将混凝土自重分解的水平力通过对拉螺杆传到钢骨上，保持了混凝土的整体稳定，大大减少了斜撑脚手架的使用量，提高了模板安装效率，缩短了工期，节约了成本。2.5、模板排版规矩，板缝横平竖直，螺杆眼间距均匀、柱中对称，螺杆眼与竖向板缝平行，相得益彰，美观大方。3.适用范围本工法适用于各种大跨度桥梁、大跨度空间管桁架工程的超高A型混凝土塔柱施工。4.工艺原理根据塔柱与预应力弧形箱梁、站房框架梁、塔柱间连梁及钢结构预埋件的关系，对塔柱施工进行分段，KZt1、KZt2共分为11段浇筑，KZt3共分为12段浇筑，KZt4共分为13段浇筑，再依据塔柱的分段高度和截面尺寸，对每个施工段、每个面的模板进行排板，并对每根拉杆的位置定位，保证板缝交圈，横平竖直，施工缝接缝平整，螺杆眼排列规矩有序，力求达到塔柱整体的美观效果。四个塔柱中，塔柱脚手架全高采用双立杆，KZt1、KZt2脚手架搭设总高度为52.65米、KZt3、KZt4脚手架搭设总高度为61.65米，步距均为1.5m，每两步一抱柱，纵、横距见后图2-5；塔柱浇筑段高度最大7.298m，最低2.500m，浇筑过程中，严格控制混凝土浇筑速度，控制在2m/h范围内，减少混凝土对模板的侧压力，保证模板的刚度，确保混凝土表面平整、密实，塔柱浇筑分段详见图1~4。 图1图2图3图4 5.施工工艺流程及操作要点5.1、工艺流程满堂红脚手架搭设脚手架验收（每10米高为一验收批）合格不合格绑扎塔柱竖向钢筋水电预留预埋、焊限位条隐检不合格合格利用TC2003全站仪精确控制A型塔柱倾斜度，校正、固定模板安装塔柱模板合格不合格模板调整、找垂直度、校正模板角度、固定预检混凝土浇筑混凝土养护模板拆除5.2.施工准备5.2.1、根据清水混凝土试验不同配合比，完成样板浇筑，并确定清水混凝土配合比；5.2.2、在模板面及承台面距轴线一定距离弹基准线及标高控制点,以便控制塔柱的轴线水 平位置及标高、垂直度、倾斜度。5.2.3、根据模板配模图,定尺、定角度加工,确保模板接缝顺直。5.2.4、复核水平控制基准线及标高控制点,合模前对模板面板是否有损伤,是否已刷脱模剂（ZM-90长效脱模剂）,面板清洁度如何,钢筋及预埋件是否就位,面板与龙骨的连接是否牢固,节点硅胶是否已填实进行检查,一切准备就绪,才能开始安装模板。5.3.施工工艺5.3.1.满堂红脚手架搭设本工程塔柱高度高，结构复杂，施工难度大，则对施工用脚手架的要求也高，KZt1、KZt2脚手架搭设总高度为52.65m、KZt3、KZt4脚手架搭设总高度为61.65m，立杆沿架体全高范围内均采用落地双立杆（局部支撑脚手架采用单立杆），脚手架步距1.5m，横距和纵距见塔柱脚手架平面布置图，塔柱脚手架每两步（3m）设置一道连墙（柱）件与已施工段塔柱抱紧，增强脚手架抗倾覆稳定性，KZt1、KZt2脚手架搭设35步、KZt3、KZt4脚手架搭设41步，塔柱最低处连梁支撑脚手架从基础承台上生根，高处的连梁在相邻低处的连梁上表面起脚手架做支撑。5.3.1.1、塔柱KZt1施工用脚手架平面布置图，详见图5，KZt2、KZt3、KZt4类此：5.3.2、模板安装5.3.2.1、塔肢模板：模板采用1220mm×2440mm×25mm镜面木胶板，内楞采用100×100mm的方木，竖向排列,间距300mm,抱箍采用14a#槽钢，横向排列,竖向间距500mm,抱箍两端东西向对拉螺杆采用3.2m（南北向2.2m）长φ25全丝的拉杆（见图6）,塔柱分肢及合肢以上部分混凝土内采用φ16的多功能对拉螺杆,侧面各两道,竖向间距500mm,分别与钢骨腹板和箍筋拉钩焊接，双面焊，焊接长度不少于5d（见图7），塔柱倾斜面通过两道16的对拉螺杆与钢骨腹板焊接将混凝土自重通过对拉螺杆传到钢骨上，稳定自身重力分解的水平力，混凝土浇筑完毕后，可通过扳手掏出多功能锥母，形成规矩圆形的螺杆眼，锥母、垫 片周转使用；在塔柱接茬的位置，通过对拉螺杆固定槽钢（或方木）以支撑上一浇筑段的模板（见图8、图9）:模板底端支撑（图9） 下图10、图11为塔柱1模板排版图，其它塔柱类此：注：塔柱上的对拉螺杆眼最后全部采用高强聚合物砂浆抹平。 5.3.3.2、塔肢连梁模板：塔柱中的连梁分四个高度，2000mm、2500mm、3000mm、3500mm，梁侧模内楞均采用100×100mm的方木，竖向排列,间距300mm,外楞采用14a#槽钢，横向排列,竖向间距500mm，均采用φ25全丝的对拉螺杆，拉杆具体位置见塔柱模板排版图；其中2000、2500、3000底模统一配置，梁底面板为受弯结构,模板采用25mm的木胶板，次龙骨采用100×100的方木，间距布置200mm，主龙骨采用100×150的方木，间距500mm，梁底支撑采用Φ48×3.5钢管，立杆横距600mm，纵距为500mm，如图13所示。3500mm高的连梁底模采用25mm的木胶板，次龙骨采用100×100的方木，间距200mm布置，主龙骨采用10#工字钢，间距500mm布置，梁底支撑采用Φ48×3.5钢管，立杆横距600mm，纵距为500mm，如图14所示。 5.3.3.3、柱模板的安装：首先根据塔柱浇筑段高度及塔柱倾斜度，计算出相应高度倾斜的水平距离，测量人员吊线定点，焊接25的钢筋限位，上、中、下三排，每排两道，用做模板内顶、就位，然后柱模板采用塔吊吊装,通过塔柱脚手架与塔身500mm的间隙垂直缓慢落下,落在固定在塔身上的14a槽钢（或方木）支撑面上,安装就位,然后安装外楞14#槽钢、对拉螺栓固定，用硅模板胶或砂浆填补模板根部,防止漏浆，模板与钢筋用同强度混凝土垫块限位,保证塔柱混凝土钢筋保护层50mm的设计要求，梁、柱接头最低点留10cm×10cm清扫孔。5.3.4、模板调整、找垂直度、校正模板角度、固定5.3.4.1、利用LEICA徕卡TC2003全站仪三维坐标定位技术，精确控制超高A型塔柱的倾斜度和平整度，高精度校正模板： 测量人员在塔柱模板垂直线上间距不大于3m设置A、B测量控制点（同一高度的水平向取两个测量控制点），校正模板，倾斜角度调整，角度控制如上图15所示，三维坐标控制点A（X1,Y1,Z1）、B(X2,Y2,Z2)，高程差h=Z1-Z2,X向距离差L=X2-X1，则:θ=arctg(z1-z2)/(x2-x1)，模板角度微调无误后，将模内灰尘清理干净后,封闭清扫口,最后洞口用方木加固，通过外楞槽钢夹紧，拧紧对拉螺杆，固定模板。5.3.4.2、拼缝：为保证模板接缝均匀一致,水平交圈,竖向垂直成线以及接缝不漏浆,在胶合板接缝处打中性的硅胶,硅胶靠板的自重挤压,形成1～2.2mm厚的胶缝,再用100mm×100mm的方木贴缝螺钉固定,不仅解决漏浆问题,又能解决温差变化引起模板的变形,提高接缝的视觉效果。施工缝位置,模板接茬处进行防漏浆处理,用彩条布或塑料膜一端伸入模板内侧5-10cm,木胶板压紧,塑料布另一端则折起来,通过龙骨固定在面板外侧,确保施工缝浇筑后表面干净.木胶板通过下端对拉螺杆眼固定槽钢（或方木）来支撑，见图15，底模和侧模采用企口连接，确保阴阳角方正，梁柱节点见图16。5.3.5.混凝土浇筑5.3.5.1、混凝土配合比选择。为保证清水混凝土的效果，在塔柱施工前，在清水混凝土正式施工前，对比了两家设计和生产能力最强的混凝土供应商提供的共7份清水混凝土配比单，并逐一进行了样板试验，最后在试验的样品中，与甲方、设计单位、监理单位共同选定了一组感观效果最好及稳定性最好的配比，清水混凝土配比如下所示： 配合比水泥（P.O42.5）水砂子石子（卡西）聚羧酸减水剂粉煤灰(F类I级)磨细矿渣砂率(%)水胶(灰)比用量(kg/m3)3501756909964.0030120410.35表1为确保混凝土表面色差，保证混凝土拌合物的性能，砂率宜控制在40%~50%的范围内，水泥用量也不应低于300kg/m3；宜采用较低胶结材料用量；用水量不宜超过180kg/m3，粗骨料用量不宜低于1000kg/m3；最大粒径≤25mm；细骨料用量不宜低于620kg/m3。拌制混凝土所采用的原材料除应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的要求外，还应满足以下要求：①、水泥的要求：同一构件的水泥应采用同一生产厂家、同一品种、同一强度等级、同一批号，且采用同一熟料磨制，颜色均匀的水泥。②、对粗骨料的要求:同一工程应使用同一厂家生产的连续级配良好，颜色均匀、洁净的粗骨料，含泥量小于1%，泥块含量小于0.5%，针、片状颗粒总含量小于15%。③、对细骨料的要求：细骨料应使用同一厂家生产的质地坚硬，级配良好的中粗河砂，其细度模数控制在2.3~3.0，含泥量小于1.5%，泥块含量小于1%。④、对外加剂要求：外加剂要求与水泥具有良好的相容性，并要求减水率高、塌落度损失小，适量引气、能够明显改善混凝土各项工作性能。严禁随意更改外加剂的厂家及型号，必须确保同一工程使用同一类型、同一厂家生产的外加剂。⑤、对掺合料的要求：严格控制粉煤灰的使用量，保证清水混凝土的外观效果。⑥、对拌合用水的要求：对混凝土使用的拌合用水，使用生活饮用水。5.3.5.2、浇筑。在混凝土浇注前,应清理模板内的杂物,完成钢筋、管线、预埋件的验收签证手续,浇筑时,先在塔柱根部灌入30～50mm厚的水泥砂浆,随铺砂浆随浇筑混凝土,每层浇筑的厚度控制在400mm左右（见图18）,浇筑混凝土应连续,坍落度控制在160±10mm。图185.3.5.3、振捣。采用50mm直径的插入式振捣棒，由于塔柱内还有管桁架预应力、雨棚埋件、钢桁架牛腿、预埋电管、水管等，节点复杂，空间狭小，因此，同时准备部分直径35mm的振捣棒配合使用，柱子中心及四个阳角部位应分别振捣，插入式振捣棒振点应从中间开始向边缘分布,不得振碰模板,振捣棒不能压,只能靠其自重沉下;振捣时要做到“快插慢拔”，每插入500mm深度时间控制在7～10s,每200mm跳位,振捣棒提升的速度为12s/500mm,以便将混凝土里面的气泡赶出浇筑面外,而不能依靠模板的空隙透气来排除混凝土中的气泡。5.3.5.4、混凝土养护。塔柱清水混凝土系大体积混凝土，浇注后,外挂草帘被保温，按大体积混凝土的要求， 对混凝土中心点及表面进行测温，控制每段浇筑的混凝土中心点温度与表面温度差不大于25℃，拆模后塔柱混凝土面用尼龙薄膜覆盖，并浇水养护时间≥7d。5.3.6.模板拆除厦门的年平均温度为21度左右，混凝土强度上的比较快，本工程的塔柱非框架柱，塔柱有一定的倾斜度，为保证塔柱表面和棱角不受损伤，塔柱模板一般7天后拆除，混凝土强度达到设计混凝土标准值的75%以上，技术部通过试块强度报告下发拆模通知后，工程部方可通知施工队拆模，没有通知不得擅自拆模，模板拆除后，应先将模板上的水泥浆等杂物用小铲刀铲掉，清理干净后涂刷脱模剂，集中堆放，堆放整齐，堆放场地要平整，且不能堆放过高，以免模板变形；连梁底模根据同条件混凝土试块拆除模板时,操作人员不得站在柱顶晃动、振动模板,禁止用大锤敲击,防止混凝土面出现裂缝、缺口以及损伤模板。拆模时,应先拆除模板间的对拉螺栓及连接件,松动支撑。模板拆除后,应立即清理面层的污染物,对变形部位进行修理,对表面损坏部位用原子灰修补,砂纸磨平,均匀涂刷脱模剂,存放备用。底模拆除时的混凝土强度要求（表2）构件类型结构跨度（m）达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值的百分率(%)板≤250＞2，≤875＞8100梁、拱、壳≤875＞8100悬臂结构-1006.材料与设备6.1材料准备6.1.1、1220mm×2440mm×25mm镜面木胶板；6.1.2、方木：100×100mm、100×150mm；6.1.3、6m长14a#槽钢；6.1.4、3.2m和2.2m长φ25全丝对拉螺杆、2m长φ16的多功能对拉螺杆；6.1.5、扣件、钢管、U托；6.1.6、其它：海绵条、钉子、ZM-90长效脱模剂、尼龙薄膜、草帘被等。6.2机具准备6.2.1、汽车吊、塔吊；6.2.2、LEICA徕卡TC2003全站仪、振捣棒（直径50mm和35mm）、单面压刨机、平刨机、电焊机、手提式电钻、切割机、扳手、撬棍、滚筒、线锤、铁锤等机具。7.质量控制7.3.1.模板支撑体系有足够的强度、刚度和稳定性；7.3.2.模板接缝平整、严密、脱模剂涂刷均匀。7.3.3．根据JGJ169-2009清水混凝土应用技术规程，允许偏差项目如下：清水混凝土模板制作尺寸允许偏差与检验方法（表3） 项目允许偏差检验方法模板高度±2尺量模板宽度±1尺量整块模板对角线≤3塞尺、尺量板面平整度32m靠尺、塞尺边肋平直度22m靠尺、塞尺相邻面板拼缝高低差≤1.0平尺、塞尺按模板相邻面板拼缝间隙≤0.8塞尺、尺量清水混凝土模板安装尺寸允许偏差与检验方法（表4）项目允许偏差检验方法轴线位移4尺量截面模内尺寸±4尺量模板垂直度不大于5m42m托线板大于5m6经纬仪、线坠、尺量相邻模高低差3尺量表面平整度3塞尺、尺量阴阳角方正3方尺、楔形塞尺量角线垂直35m线尺量预埋件、管、螺栓中心线距离3拉线、尺量8.安全措施8.1.支模时必须有施工用脚手架及防护网（栏），保证施工人员安全。8.2.在吊装模板时，必须由专业信号工指挥塔吊，统一协调，防止吊装时发生碰挂及脱钩等事故。8.3．模板存放处地面平整夯实并硬化，不得存放在松土或凹凸不平的地方。堆放模板处严禁坐人或逗留。8.4.五级（含五级）以上大风、高温、大雨、大雪、大雾等恶劣天气，应停止高处作业。8.5.脚手架作业人员必须持证上岗，脚手架搭设前进行必要的技术培训和安全教育；8.6.进入施工现场必须戴安全帽、穿防滑鞋，工具及零配件要放在工具袋内，穿防滑鞋工作，袖口、裤口要扎紧，进行2米以上作业时必须佩带安全带并与已经搭好的横、立杆挂牢；8.7.定期检查脚手架，发现问题和隐患，在施工作业前及时维修加固，已达到坚固稳定，确保施工安全。9.环保措施9.1.搬运模板轻拿轻放，在模板的安装、调查、拆卸、清理及修复的过程中要注意控制噪声的排放。9.2.脱摸剂的容器和涂刷工具应妥善保管，不得乱扔，要单独存放和处置。9.3.塔柱上的水泥残块清理下来后集中运往现场的垃圾站，不得随意弃洒；9.4.整个模板堆放场地与施工现场应达到整齐有序、干净无污染、低噪音、低扬尘、低能耗的整体效果。10.效益分析我公司承建的新建铁路福厦线厦门西站房及配套工程采用此工法，保证了混凝土的外观质量，取得了混凝土原有的质感和机理，达到了清水混凝土的效果，且操作安全、可靠，方 便、简单，节约了工期，受到了东南沿海铁路福建有限责任公司和各级检查评优小组的高度肯定。11.应用实例新建福厦铁路厦门西站房及配套工程位于厦门市集美区后溪镇，站房主体为框架结构，屋面采用钢结构，由站房、高架平台和站台雨棚组成，无柱站台雨棚面积53381平米，站房建筑面积平方米，建筑总高度约66.78m，本工程2008年7月10日开工，16根塔柱于2009年7月20日全部顺利封顶。'