異形曲面現澆屋面施工技術淺析

王凌宇

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450014）

異形曲面現澆屋面施工技術淺析

王凌宇

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450014）

介紹了異形曲面現澆屋面施工的工藝流程、操作要點、質量控制、安全和環保措施，對施工的成本進行了分析。

異形曲面現澆屋面；工藝流程；操作要點；質量控制；安全措施；環保措施；成本分析

0 概述

近年來,為追求建筑外立體效果及設計亮點，越來越多的建筑開始采用弧形屋面設計。針對此種情況，需要研究一系列方法較好地解決異形曲面現澆屋面放線定位、支撐架搭設、模板鋼筋安裝、混凝土澆筑等各方面問題，以便使異形曲面屋面結構質量符合要求，弧度、平整度達到設計要求，取得很好的外觀效果。

1 施工方法特點

根據圖紙設計要求，采取分區立體水平投影法放線。將弧形屋面劃分為多個區段，根據電腦預建的立體3D模型圖，對每個區段單獨進行投影定位放線，彌補了以往整體定位放線的不足，極大地提高放線精確度。

因為已經對支撐架采用搭設預排，在施工過程中，只需對號入座，減少了施工難度，同時使用定長的鋼管控制屋面弧度；在混凝土澆筑過程中對坡度較大的位置采用雙面支模，極大地增加了屋面弧形精確度。

由于模板是按每個區段弧度加工，同時在施工中又采用雙面支模、按弧度收光等措施，施工完成后混凝土外觀質量好。

2 施工工藝流程及操作要點

2.1 施工工藝流程

屋面弧形區段劃分→使用電腦對模板支撐進行預排→定位放線→鋼管支撐架搭設→模板、鋼筋安裝施工→混凝土澆筑→混凝土養護→拆模。

2.2 操作要點

2.2.1 屋面弧形區段劃分

根據設計圖紙顯示，異形曲面現澆屋面在縱向弧度改變以1米為一個區段，即每米區段范圍內弧形基本一樣，在橫向則是由中間對稱布置。為便于放線定位、模板施工、提高弧度精確度，按縱向每米劃分為一個區段。

2.2.2 電腦預排

為保證弧形精確度，在施工前，依據已經劃分好的弧形區段，使用3DMAX仿真技術，對整個弧形屋面進行立體建模，然后按照針對每個區段畫出剖面圖，以確定橫向弧度，以此作為施工定位放線依據。

2.2.3 定位放線

異形曲面現澆屋面軸線定位：在定位放線時，采用立體水平投影法施工。首先，利用在電腦上繪制的3D立體模型進行水平投影，在電腦上計算出弧線屋面在下一結構層上的水平方向投影圖。其次，利用該投影圖及相關數據,結合現場施工情況，將弧形屋面縱向梁在下層結構層上的水平投影先行定位。最后，按照屋面分區圖將各區段分割線投影至下層結構層上，以此為控制軸線，將橫向屋面梁在結構層上進行定位。

屋面模板支撐架定位：根據電腦預排結果及相關數據，將模板支撐架縱橫排列線定位于下層結構面，并將各支撐點的定位、長度及編號在定位處標明，便于后期支撐架的進場及搭設施工。

2.2.4 鋼管支撐架搭設

根據電腦預排圖，將各種型號的鋼管、扣件進場，并按照定位放線中所標明的編號將支撐架一一定位、安裝，搭設中嚴格按照施工方案及支撐架電腦預排圖進行，在鋼管架頂部設置頂托，便于標高微調。

由于弧形屋面縱向弧度較為平緩，橫向弧度變化大，因此在支撐架搭設時，注意橫向方向在原有剪刀撐的基礎上，于架體上部隔跨增加必要的短向斜撐，以保證架體穩定性。根據現場實際情況加設水平拉桿，必須保證每個可調頂托下500 mm處有水平桿，每根鋼管自由端不超過500 mm。

2.2.5 模板、鋼筋安裝

模板安裝：首先在鋼管支撐架頂托上安裝鋼管龍骨，由于縱向弧度較為平滑，可以使用2 m長鋼管。橫向弧度較大，采用1米左右長度的鋼管。鋼管上鋪設方木，表面再鋪設模板。為保證屋面弧度，盡量使用整塊模板。兩塊模板之間拼縫在下部使用整長短寬模板釘入鐵釘固定，以避免發生翹曲。考慮到混凝土澆筑過程中會采用雙面模板，在采用雙面模板區域預先安裝400 mm×400 mm的對拉螺桿。

鋼筋安裝：對于直徑較大、硬度較高的屋面梁筋,則需要在加工時對其安裝弧度彎曲，彎曲時按照模板短邊長度進行彎曲，彎曲完成后使用按照屋面弧度制作的模型對比，偏差不宜超過10 mm。

屋面厚度控制：為保證屋面曲面上表面弧度及屋面板混凝土厚度，在鋼筋施工完成后設置厚度控制鋼筋，按1 500 mm×1 500 mm間距，縱橫對稱布置。鋼筋上端設置平面控制鋼管，當混凝土收光至板面控制標高時，對收光范圍內的高度控制鋼管進行拆除，實行逐段收光逐段拆除的原則。混凝土表面收光時使用專用木搓，根據厚度控制鋼筋進行收光。

2.2.6 混凝土澆筑施工

混凝土澆筑采用汽車泵，由于屋面下部弧度很大，因此底下兩跨使用細石混凝土，同時需對傾斜度超過45度的屋面采用雙面支模。澆筑混凝土時對屋面進行分區施工，以屋檐為起點，繞屋面一周循環澆筑,澆筑完一層即安裝上一層的板面模板，逐級澆筑、逐段安裝板面模板。安裝時嚴格按照對拉螺桿油漆標志固定，以保證板面厚度，然后逐級澆筑混凝土，相互依次循環進行，直至混凝土澆筑完畢。在模板上口臨時設置500 mm寬的擋板以免澆筑時骨料滑落。

澆筑雙面支模屋面時，使用小型振動棒按序插振，防止漏振，對無法振動的部位應采用板外振、人工插搗等方式。振搗宜自下向上進行，且不宜過快，一般應振搗2～3遍。

2.2.7 混凝土養護

混凝土達到終凝后,首先對板面模板進行拆除，再進行澆水養護。由于屋面不能蓄水，針對屋面類型及白天陽光較強的問題，養護時使用塑料水管沿屋面中間縱向梁布置,在水管上每隔10 cm開孔，每天24 h通水養護,以防止水分蒸發過快致使混凝土面層出現裂縫。在屋面混凝土表面采用覆蓋麻袋、最外層覆防水薄膜的措施，養護時間為14 d。

2.2.8 拆模

1）當混凝土強度達到規范規定后，即可拆除模板。板面模板可在混凝土終凝后先行拆除。拆模板時，需按方案規定的步驟進行，不能隨意施工，特別應注意對混凝土表面的保護，不能用力撬除模板。

2）清理模板垃圾并涂刷隔離劑，清理模板時盡量避免損壞表面。

3）局部破損的模板可以進行修補后再次使用，破損面積較大的模板可以截短用來接長其他模板。

3 材料與設備

模板采用18 mm厚膠合木模板，楞木采用50 mm×100 mm的方木，支撐系統采用扣件式鋼管腳手架，配件包括有對接扣件、可調上托座、可調底座及Φ12對拉螺栓等。

主要施工機具有：手槍鉆、扳手、鋼卷尺、線墜、墨斗、水平尺、焊機、圓盤鋸等。

4 質量控制

執行《混凝土結構工程施工質量驗收規范》關于模板和混凝土的相關規定，其中允許偏差項目比規范要求有所提高。澆筑完成的混凝土不應有嚴重缺陷，不宜有一般缺陷，表面應光潔。

5 安全措施

1）所有機械設備均需設漏電保護。

2）所有機電設備均需按規定進行試運轉，正常后投入使用。

3）現場應有足夠的照明，動力線、照明線需埋地或設專用電桿架空敷設。

4）正在施工澆搗的樓板下的支撐不準拆除。

5）臨邊作業要有足夠操作平臺和安全防護，在屋面邊1 000 mm高范圍內外架需用木模板密封，并設置兜網。

6）支模過程中應遵守安全操作規程，模板不得空架浮擱。

7）施工人員必須配戴安全帽，并按正確的佩戴方式系好；在屋面中部縱向梁設置拉鉤，施工時將安全帶綁扎牢固。

8）進入現場的施工作業人員禁止吸煙，禁止酒后作業，禁止穿拖鞋，禁止追逐打鬧，禁止竄崗，禁止操作與自己無關的機械設備。

6 環保措施

1）施工產生的固體廢棄物（廢棄的模板、鑿打的混凝土）應進行分類收集，統一處理，減少對環境的污染。

2）建筑用廢水須先沉淀，循環回收利用，然后排入污水管道。

3）混凝土拌合物所用材料，特別是外加劑材料應符合環保要求。

4）混凝土施工過程中，應采取消音、減噪等防護措施。施工時間應盡量與附近居民休息時間錯開。

7 效益分析

采用本施工方法后屋面弧度精確度為5～10 mm，且屋面板厚度、表面弧度均得到有效控制，能達到設計要求。經過電腦預排、支撐架定位等措施，在模板支撐架搭設過程中極大地增加了施工工效，工人只需按照標號對號搭設,加快了施工進度，節約了工期。采用此種施工方法，加上施工過程中的嚴格控制，拆模后屋面弧形優美，獲得各方好評。

8 小結

實踐證明，本施工方法解決了復雜弧形屋面的放線定位、支撐架搭設、模板鋼筋安裝、混凝土澆筑等幾個主要難題,極大地提高了屋面弧形精確度，縮短了施工工期。