對內模混凝土拱結構施工技術的探討

【摘要】本文介紹了三維波紋形鋼承板內模混凝土拱結構施工技術的特點、工藝原理、工藝流程、操作要點，以及質量保證技術措施，只有嚴格按規范、按圖紙，按施工方案操作，才能保證混凝土拱圈的施工質量和安全生產。

【關鍵詞】混凝土拱結構；施工技術

三維波紋式鋼承板內模混凝土拱結構廣泛應用于會展中心、商場、廠房及倉庫等工業與民用建筑場所，與傳統的混凝土拱結構采用木模及鋼管支架相比，具有模板支架構造簡單、混凝土拱板無需內抹灰、施工方便、工程施工速度快、混凝土拱結構的整體性強，抗震、抗爆、抗滲性能好等優點。該施工技術，為大跨度、高矢高、超長式厚拱板的混凝土拱結構施工奠定了基礎。

1、鋼承板內模混凝土拱結構施工技術的特點

1.1 橫板支架具有整體剛度大、搭設安裝方便的特點

混凝土拱圈的內模（即底模）采用三維波紋式鋼承板，鋼板厚約3，該鋼承板在拱圈的橫向即跨度方向為一大波，縱向、弧向均為波紋形式，沿縱向截面的波谷至波頂的矢高為330。由于三維波紋式鋼承板內模安裝后的整體剛度大，承載能力高，故鋼內模的扣件式鋼管支架設計計算與搭設施工方便。澆搗混凝土時在恒載、活載的共同作用下，模板支架的變形小，為控制混凝土拱圈的施工質量創造了條件。

混凝土拱圈的外模采用縱向條式大模板，該外模采用對拉螺桿焊接固定于三維波紋式鋼承板上，條式大塊外模板的下端采用扣件式斜鋼管支撐于拱腳的混凝土基礎上。各幅外模板均采用扣件式鋼管連接，每幅外模板之間留出混凝土澆搗入注帶，寬約500mm。混凝土拱圈的頂部比較平坦，故不需要搭設外模板。

1.2 鋼筋具有定型模架制作后綁扎安裝的特點

拱圈鋼筋分為環向鋼筋與縱向鋼筋兩大類別。環向鋼筋又分為環向上排筋、環向中部筋、環向下排筋及環向谷底筋。縱向鋼筋又分為縱向上排筋、縱向中部筋、縱向下排筋及縱向V 形拉結筋。環向鋼筋制作時先放大樣，并在型鋼做的定型模架上彎曲成型，為了防止制作后安裝綁扎中的反彈變形，均采用塔式起重機成捆式將鋼筋吊至內模上再用人工分別就位。

1.3 混凝土泵送澆搗施工具有沿拱圈兩側對稱式循環澆搗到頂合攏的特點

一般采用兩臺汽車泵或固定泵，位于拱圈兩側對稱式由低至高分幅從入注帶澆搗混凝土，采用插入式振搗棒振搗密實。對于矢高不超過8m，拱圈跨度不超過30m，拱圈縱向長度不超過50m的工程，不宜留設施工縫，分幅澆搗混凝土的繼續施工的時間控制在混凝土初凝前進行。

1.4 外模上的鋼管操作架具有簡潔安全兩用的特點

泵送澆搗混凝土時，在拱圈外模上搭設弧形扣件式鋼管操作架。鋼管操作架的底端支承于拱圈的混凝土基礎上，操作架的中上部附著于拱圈外模上，操作架的環向鋼管呈弧形，兼作外模的對拉螺桿的鋼管夾條，縱向鋼管呈直線形，扣件連接，四角用剪刀撐穩定。混凝土入注帶處用鋼管橫挑，上鋪模板搭設成澆搗混凝土的操作平臺，橫挑鋼管的內端伸入拱圈鋼筋籠錨固。

2、施工工藝原理與施工工藝流程

2.1 施工工藝原理

利用三維波紋式鋼承板作內模結合扣件式鋼管支架承重，三維波紋式鋼承板可簡化成“工”字形截面計算抗彎承載力，并結合拱式構件的特點傳遞荷載給鋼管支架。混凝土拱圈的外模利用對拉螺桿焊接錨固于三維波紋鋼板內模上，下滑力由扣件式鋼管傳遞至拱圈的基礎。拱腳混凝土基礎之間設置有混凝土拉梁。利用泵送預拌混凝土澆搗拱圈，對稱式由低至高澆搗混凝土，混凝土從入注帶入模，插入式振搗棒振搗密實后用模板覆蓋入注帶，然后繼續往上對稱式澆搗混凝土，拱圈混凝土對稱式澆搗順序平面圖見圖2。

2.2 施工工藝流程

混凝土基礎施工→測量放線→搭設扣件式鋼管支架→安裝三維波紋式鋼承板內模→焊接對拉螺桿→綁扎拱圈鋼筋→隱蔽工程驗收→安裝拱圈外模板→安裝扣件式鋼管操作架→對稱式泵送澆搗混凝土→養護→拆除外模及操作架→拆除內扣件式鋼管支架→拱頂防水層施工。

3、施工操作要點

3.1 搭設扣件式鋼管承重支架

搭設鋼管支架前應完成拱圈基礎及室內地面的混凝土基層，作為鋼管支架的承重地基。在混凝土拱圈恒載、施工活載（含振搗荷載）及風荷載組合作用下，通過設計計算，并按現行國家行業標準《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范（JGJ13022001）》和浙江省標準《建筑施工扣件式鋼管模板支架技術規程（DB33/103522006）》的規定，搭設扣件式鋼管承重支架。考慮拱圈混凝土的重力荷載分解為徑向和切向分力，加之三維波紋式鋼承板整體剛度大，且注意到施工方便，故承重支架的立桿，除拱圈頂部需搭設成豎直形，兩側部分宜搭設成斜撐形。

3.2 安裝三維波紋式鋼承板內模

安裝三維波紋式鋼承板內模有兩種方法，一種是在搭設鋼管承重支架前，在場內預先分幅拼裝好拱形三維波紋式鋼承板內模，然后用塔式起重機或汽車吊沿拱圈縱向逐幅安裝就位。另一種是在搭設鋼管承重支架后，利用塔式起重機或汽車吊將三維波紋式鋼承板在空中分段安裝就位，即每幅（沿縱向寬度約2.0m，搭接寬度約150mm螺栓固定）沿橫向即跨度方向的波紋式鋼承板分8 段安裝而成，每段搭接200mm左右，螺栓固定。其中拱腳部位可砌磚胎模或塊石胎膜代替內外模板，拱腳的外胎模宜用永久的重力式漿砌塊石墻，以考慮混凝土硬化前的推力。

3.3 焊接對拉螺桿、綁扎拱圈鋼筋

在綁扎拱圈鋼筋骨架前，先在鋼承板內模上按施工方案要求焊接外模板的對拉螺桿。綁扎鋼筋的次序如下：鋼筋按施工圖采用HRB335或HRB400。粗鋼筋接頭采用閃光對焊。現場安裝接頭采用直螺紋套筒連接或單面搭接焊接。拱圈環向、縱向鋼筋的安裝次序均為先底排鋼筋、接著安裝中部鋼筋，最后安裝上排鋼筋。豎向V 形拉結筋與環向谷底筋同時安裝綁扎，然后與漸次安裝的縱橫向底排筋綁扎。其中混凝土保護層墊塊應用鐵絲牢固地綁扎于鋼筋籠，間距按規定。

3.4 安裝拱圈外模板

混凝土拱圈的外模板利用先制作好的弧形方木楞結合18mm厚的九夾板大模板，安裝時采用預焊于鋼筋內模上的對拉螺桿固定，對拉螺桿外端固定于水平鋼管夾條，其直徑視需要可采用<12、<14、<16，見圖3。條式外模大模板利用塔式起重機或汽車吊安裝人工固定，其下端采用鋼管架支承于拱圈的混凝土基礎上。安裝次序由低到高，每幅外模（寬1.8m落地幅寬2.7m）之間留設約500mm寬的混凝土入注帶，見圖4。

3.5 搭設外模上鋼管操作架

外模上的扣件式鋼管操作架分為環向弧形鋼管（可用<25鋼筋代替）與縱向直線形鋼管，其中縱向直線形鋼管即外模對拉螺桿的鋼管夾條，見圖3。扣件式鋼管操作架的荷載部分由環向鋼管傳遞至拱圈的混凝土基礎上，部分由外模通過對拉螺桿傳遞至鋼承板內模至內鋼管支撐架上。分幅外模之間的混凝土入注帶處懸挑式鋼管上鋪模板搭設成操作小平臺，懸挑式短鋼管內端錨固于拱圈鋼筋籠（綁扎于縱向底排筋） ，并扣接于操作架縱向鋼管上。

3.6 泵送澆搗混凝土

拱圈混凝土一般均有自防水要求，屬抗滲混凝土，故澆搗混凝土不宜留施工縫。由剛度較大的三維波紋式鋼承板作為內模，該鋼承板與鋼管支撐架是接觸式傳遞荷載（無法施焊） ，故必須用兩臺混凝土泵自低到高，對稱式分幅沿縱向循環式澆搗混凝土，以防拱圈內模偏移變形。在澆搗拱圈側部混凝土時，可在拱圈頂部預壓成捆鋼筋，以防止波紋鋼承板的頂部往上反彈。入注帶混凝土澆搗后應用定型木模覆蓋并用鋼管扣件復壓住。每臺泵車配兩組插入式振搗棒振搗密實。當拱圈混凝土中設計摻入鋼纖維或化學纖維時，則應采取調整配合比與加強振搗的技術措施。

3.7 保溫、保濕養護

拱圈采用對稱式泵送澆搗混凝土至拱圈頂部合攏后，在12h內開始保濕澆水養護。在非冬季的一般常溫天氣下，約3d后可拆除外模，同時覆蓋棉絨毯并繼續澆水養護14d。厚拱圈混凝土屬大體積混凝土，采用低水灰比的混凝土，表面不易泌水，澆搗后凝結初期容易出現表面收縮裂縫，故早期養護尤顯重要。

4、質量要求

4.1 模板工程質量保證措施

（1）周轉材料檢測。周轉材料進場時，對材料進行檢測，發現問題應及時上報，并采取有效、妥善的措施。其中鋼管扣件應進行抽樣檢測，不合格者嚴禁進場。拱圈波紋鋼承板底模下水平桿與弧形橫桿、弧形桿與立桿的連接扣件螺栓擰緊扭力矩應全數檢查，控制在40～65N·m之間。

（2）模板支架檢查驗收。模板支架搭設完畢使用前，按本施工方案和有關規范，組織有關人員進行全面驗收和簽證，驗收不合格的嚴禁投入使用。本工程為超重的高模板支架，應加大檢查力度，公司工程部人員應參加檢查驗收。

（3）模板支架拆除要求。模板支撐架拆除作業必須在混凝土強度達到設計強度后由上而下逐步進行，嚴禁上下同時作業，分段拆除的高度不應大于兩步。模板支架使用期間，不得任意拆除桿件。

4.2 鋼筋工程質量保證措施

（1）當鋼筋的品種、級別或規格須作變更時，應辦理設計變更文件。在澆搗混凝土之前，應進行鋼筋隱蔽工程驗收。

（2）鋼筋進場時，應按現行國家標準《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（GB1499） 》的規定抽取試件做力學性能檢驗，其質量必須符合有關標準的規定。

（3）鋼筋加工。鋼筋加工的形狀、尺寸應符合設計要求，縱向與弧向受力鋼筋的連接方式應符合設計要求。

（4）鋼筋安裝時，受力鋼筋的品種、級別、規格和數量必須符合施工圖要求。

4.3 混凝土工程質量保證措施

（1）混凝土澆筑前，應與預拌混凝土廠協商，縮短運輸時間，宜在混凝土或鋼纖維混凝土自攪拌機出料后在0.5h內到達現場并進行澆筑，不宜多于1h。

（2）混凝土攪拌時，按照設計的混凝土施工配合比進行有次序地投料，計量必須準確。攪拌時，確保鋼纖維均勻地分散開。投料次序：（砂+水泥）混合攪拌時間0.5 min+ （石子+鋼纖維）混合攪拌時間2 min+ （水+外加劑） →攪拌→排料。并應較普通混凝土規定的攪拌時間延長1～2min。采用先干拌后加水的攪拌方法，干拌時間不小于2min。

（3）由于拱圈的中下部必須雙面支設模板，故混凝土分層振搗尤其重要，不得漏振，應有專人負責指揮混凝土的澆筑順序及流向，監督檢查混凝土的分層厚度與振搗情況。

（4）用于泵送鋼纖維混凝土的泵的功率，應比用于普通混凝土泵的功率大20%。振搗鋼纖維混凝土的時間應較普通混凝土延長1～2 min 。

結語：

由于大跨度三維波紋式鋼承板內模的混凝土拱結構在施工中具有上述特點與難度，故必須精心施工。內模與外模應認真搭設，避免對拉螺桿下端的焊縫拉裂；鋼筋種類規格繁多，應認真按順序綁扎到位；外操作架兼對拉螺桿的鋼管夾條坡度大，操作中特別注意安全；拱圈澆搗混凝土時務必遵守對稱式按“之”字形循環由低至高在拱頂合攏。嚴格按規范、按圖紙、按施工方案操作，才能保證混凝土拱圈的施工質量及安全生產。

參考文獻

[1]CECS3822004，纖維混凝土結構技術規程[S].