玻璃钢外模异型混凝土结构施工工法

'玻璃钢外模异型混凝土结构施工工法1.前言现代建筑造型趋向于美观和复杂，设计中经常出现大型异型现浇混凝土结构构件。如河南省体育中心体育场工程计分牌为现浇混凝土结构，形似半个切开的橄榄立起放置，采用钢骨混凝土骨架，外壳为80mm厚清水混凝土外涂金属氟碳漆装饰，结构外形要求模板为立体弧面，曲面空间定位复杂。采用普通的钢、木模板无法完成计分牌三维曲面外壳的混凝土成型。玻璃钢外模异型混凝土结构施工工法是一种采用玻璃钢模板作为异型混凝土结构外模，普通胶合板作内模的施工方法。该项技术由河南省xxx建筑工程集团有限责任公司研究开发，并首先应用于河南省体育场橄榄形计分牌施工。采用此项技术的“河南省体育场施工技术研究”于2003年7月由河南省科学技术厅组织鉴定，鉴定意见认为具有国内同类施工技术领先水平。采用该技术的“河南省体育中心体育场工程”项目获郑州市人民政府颁发的郑州市科技进步二等奖和河南省人民政府颁发的河南省科学技术进步二等奖，并通过了建设部科技示范工程验收。“河南省体育场施工技术研究”获河南省建设厅颁发的2004年河南省科学技术进步一等奖，又获2005年华夏建设科学技术三等奖。工法关键技术已申请发明专利“大型异型混凝土壳体玻璃钢外模的成型方法”和“混凝土大型异型薄壳结构体的施工方法”，并已被授予发明专利权。河南省第一建筑工程集团有限责任公司根据施工经验编制本工法。工法已于2007年被评为河南省省级工法。2.工法特点11 工法能有效解决施工图只给定了异型混凝土结构的控制尺寸、没有给出异型混凝土结构外部各点的空间坐标和控制方程，从而给模板制作和支设带来的困难，确保异型混凝土结构外形光滑圆顺，保证了异型混凝土结构的外观效果。与传统模板工艺相比，本工法可降低外模板制作费用20%～30%，经济效益显著。采用本工法施工异型混凝土结构，具有工效高和浇筑成型的构件表面光滑整洁等特点，能完成异型混凝土结构三维曲面外壳的混凝土成型，可顺利解决异型混凝土结构无法用钢、木模板成型达到设计要求的施工难题。3.适用范围本工法适用于大型三维空间异型混凝土结构的施工。4.工艺原理该项技术中玻璃钢外模是利用不饱和聚酯树脂和玻璃丝布，按照拟浇筑构件外形胎模成型的分块组装模板。遵循施工中现场放样和方便施工的思想，在施工现场按设计给定尺寸制作1:1土质胎模，做到表面修整成型好的胎模与异型混凝土结构外形控制尺寸吻合，并经设计确认后现场制作玻璃钢外模。按外模支设部位，在胎模表面用玻璃丝布和不饱和聚酯树脂分层铺贴成型外模面层，技术处理后将型钢骨架包裹，形成玻璃钢外模。采用胎模成型的玻璃钢外模板吊装后定位分块组装，完成异型混凝土结构三维曲面外壳的混凝土成型。通过在异型混凝土结构外部混凝土中掺加水泥基防水材料并特别注意了相容性问题，有效解决了异型混凝土结构外壳抗渗漏的难点。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程11 模板设计→胎模成型→玻璃钢外模制作→异型混凝土结构模架搭设→玻璃钢外模就位固定→结构钢筋绑扎→内模支设→异型结构混凝土浇筑→混凝土养护→拆除模板→表面装饰→模架拆除。5.2操作要点5.2.1模板设计模板设计的目的是确定合理的模板构成和支设方案。支设方案应包括：模架搭设方法，外模支设部位和方法，内模支设部位、顺序和方法（图5.2.1是一个空间曲面的模板支设方案）。内、外模板的板面厚度、骨架规格、间距应根据受力情况进行设计。图5.2.1模板支设示意图5.2.2胎模成型在现场按施工图给定的异型混凝土结构外形控制尺寸做出1：1的土胎模，土胎模表面用120砖平铺一层，然后用1:2水泥砂浆粉光，表面修整成型好的胎模与异型混凝土结构外形控制尺寸吻合。胎模成型后的外形和尺寸需经设计确认后方可进行下道工序施工。5.2.3.玻璃钢外模制作11 1、按外模支设部位，在胎模表面用玻璃丝布和不饱和聚酯树脂分层铺贴成型外模面层。2、略。3、当玻璃钢完全固化后，按外模分块将玻璃钢外模从胎模上取下，并编号存放。5.2.3模架架体搭设在异型混凝土结构设计位置搭设模架，模架要有利于玻璃钢外模的安装、固定和拆除，尚应兼顾结构表面装饰操作。5.2.4外模就位固定先将外模分段高度算出并标在钢管模架竖杆上，然后按编号用吊车将外模吊至安装位置临时固定。一组外模吊装完毕后，进行外模拼缝和平顺调整，并认真校验模板的对称性，合格后，将外模焊牢在模架竖杆上。5.2.5结构钢筋绑扎外模安装固定后，可以开始结构钢筋绑扎。钢筋绑扎时应注意不得损伤外模。绑扎异型混凝土结构下部外壳钢筋时，要按间距600×600留置φ12钢筋马凳作内模支撑。5.2.6内模支设内模采用木模，分上、下两部份支设。略。5.2.7混凝土浇筑异型结构混凝土宜采用料斗浇筑。下部结构混凝土坍落度140～180mm，与壳体内模安装分段同步进行浇筑。上部结构混凝土坍落度50～80mm，浇筑混凝土之前应间隔1m设一个标高（壳体厚度）控制点，混凝土浇筑应从两端向中间对称进行，以减小对模板的水平推力。5.2.8混凝土养护异型混凝土结构的外壳应在混凝土初凝后使用11 养护液涂刷养护，养护时间不少于21d。5.2.3拆除模板异型结构混凝土强度达到设计强度后，可以拆除模板。模板拆除后，应及时对混凝土表面缺陷进行修正，以便表面装饰施工。6.材料与设备6.1主要材料（见表6.1-1）表6.1-1主要材料表序号材料名称用途1玻璃丝布形成玻璃钢外模模板2不饱和聚酯树脂形成玻璃钢外模模板3角钢为玻璃钢外模模板提供骨架支撑4木胶合板形成异型混凝土结构内模板5升降头形成异型混凝土结构模架支撑6φ48普通脚手架管形成异型混凝土结构模架支撑7扣件形成异型混凝土结构模架支撑8水泥基防水材料对异型混凝土结构外表面进行防渗漏处理9养护液对异型混凝土结构进行表面涂刷养护6.2主要施工机具设备（见表6.2-1）表6.2-1主要施工机具设备表序号机具设备名称单位数量用途1全站仪台1定位校正2吊车台2吊运玻璃钢外模3电焊机把10钢筋焊接4金属切割机台1玻璃钢外模制作5电锯把2内模制作6混凝土搅拌机把2混凝土搅拌7混凝土运输车个1混凝土运输11 8混凝土吊斗把5混凝土吊运9振动棒台2混凝土振捣10铁锨个5混凝土摊铺11抹子把5混凝土收面12扳手台1模架支架安装13钢卷尺台1尺寸调整和定位14线锤位置调整15鬃毛帚把5清理混凝土表面16刷子把10涂刷水泥基防水材料和养护剂7.质量控制7.1质量控制标准7.1.1异型混凝土结构施工质量执行《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的有关要求。7.1.2主控项目1安装模板及其支架时，基础应具有承受上部荷载的承载能力。支架的立杆应对准，并铺设垫板。检查数量：全数检查。检验方法：对照施工技术方案逐点目测观察。2结构混凝土的强度等级必须符合设计要求。用于检查结构构件混凝土强度的试件，应在混凝土浇筑地点随机抽取。检验方法：检查施工记录及试件强度试验报告。3混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。检查数量：全数检查。检验方法：观察，检查施工记录。4底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求。11 检查数量：全数检查。检验方法：检查同条件养护试件强度试验报告。7.1.3一般项目1玻璃钢外模板表面要求平整光滑，其允许偏差应符合表7.1.3-1的规定。表7.1.3-1玻璃钢外模板表面允许偏差及检验方法项次项目允许偏差（mm）检验方法1总长度±2钢尺检查2板面厚度±1钢尺检查3表面圆顺平整度3用2m样板及塞尺检查2模板安装允许偏差应符合表7.1.3-2的规定。表7.1.3-2模板安装允许偏差及检验方法项次项目允许偏差（mm）检验方法1轴线位置3钢尺检查2模板标高±5水准仪、钢尺检查3截面内部尺寸±4钢尺检查4相邻板面高差2钢尺检查5表面圆顺平整度5用2m样板和塞尺检查3异型混凝土结构不应有影响结构性能、使用功能和外观的尺寸偏差，外观偏差应符合表7.1.3-3的规定。表7.1.3-3结构尺寸允许偏差及检验方法项次项目允许偏差（mm）检验方法1轴线位置5钢尺检查2标高±10水准仪、钢尺检查3截面内部尺寸±5钢尺检查4表面圆顺平整度8用2m样板和塞尺检查7.2质量保证措施7.2.1熟悉设计意图，合理编制模板支设方案。11 7.2.2认真制作胎模，加强与设计单位的沟通，及时进行胎模修正，并注意胎模的对称性和表面圆顺平整度。7.2.3玻璃钢外模制作应保证板面的厚度，注意型钢骨架与玻璃钢板面结合牢固。7.2.4外模就位安装时，应使用样板将模板矫正平顺后再进行固定。内、外模支设完成后，应认真校验模板的对称性。7.2.5混凝土浇筑时，应注意控制壳体厚度，减小混凝土的水平推力。掺加水泥基防水材料前，应确认相容性试验合格。7.2.6拆除模板后，应认真进行混凝土表面的修正。8.安全措施8.1所有机械操作之前，应先进行空载试验，检查运转中安全防护措施、机具件是否牢固，操作人员应做好自我劳动保护。8.2施工人员必须戴好安全帽，2米以上作业必须系好安全带及安全扣。8.3施工人员身体健康，无高血压、心脏病等不适合高空作业的疾病。不准酒后上岗，不准带病作业。8.4施工人员认真学习安全操作规程，提高安全意识，重点狠抓违章操作的现象，坚持做到每道工序有安全交底。8.5略。9.环保措施9.1材料运输车辆严格管理，不超载、不遗洒、不扬尘，文明驾驶，遵守交通法规。9.211 板材切割在地面进行，施工时注意减少扬尘，完工后将材料堆码整齐，工作现场清理干净，电器设备及工具回收入库，锁好电源闸箱。9.3现场散落的模板废料应回收集中，供再生后重复利用。9.4分段浇筑砼时注意对已完成砼面的保护，砼施工注意工完料清，保证施工现场的清洁。9.5略。10.效益分析10.1能按设计意图完成施工图不易表达的三维空间异型混凝土结构模板制作难题。10.2与木制定型外模板相比，可降低外模板制作费用20%；与钢制定型外模板相比，可降低外模板制作费用30%。参考《河南省建筑和装饰工程综合基价》（2002）有关内容，以河南省体育中心体育场工程计分牌施工为例，三维曲面外壳计分牌木模板制安费合计：40万元，采用专用胎模成型玻璃钢模板费用为：23.1万元，共节约木成材27.9m3，节约人工制安费30%，节约费用为：40－23.1=16.9万元，经济效益明显。10.3采用该项技术施工异型混凝土结构，能确保异型混凝土结构外形光滑圆顺，达到设计要求的外观效果。由于异型混凝土结构多体现建筑装饰性效果，社会效益明显。11.应用实例11.1河南省体育场是一座5万座的综合体育设施，建筑面积69153m211 。在体育场南端设有一座总高25.1m的橄榄型计分牌（图11.1-1），计分牌箱体东西长44m，高11.1m，北立面为椭圆形。计分牌面向赛场，整体形似半个切开的橄榄球侧立在高14m的支筒上。计分牌采用钢筋混凝土结构，80mm厚钢筋混凝土外壳。计分牌内分三层，用作设备机房（图11.1-2）。两个支筒内均设钢筋混凝土楼梯，外壳为清水混凝土外涂金属氟碳漆装饰。2002年利用玻璃钢外模异型混凝土结构施工工法指导施工，使混凝土建造的橄榄型计分牌达到了金属外壳的效果，经过近6年的使用，未发现任何裂缝、渗漏现象。图11.1-1橄榄形计分牌外形示意图11 图11.1-2计分牌结构示意图11'