單曲面清水混凝土大直徑弧形木紋屋面板施工技術

辛海京，李亨通，劉憲國，崔理佳，馮建雄

(中建一局華江建設有限公司，北京 100161)

1 工程概況

近年來，隨著異形建筑的不斷涌現，傳統建筑形式與幾何形狀已無法滿足新的要求，特殊的輪廓造型與結構體系越來越受到青睞，施工技術隨之不斷創新。景德鎮紫晶國際會議中心位于景德鎮市昌江區新平路168號，建筑面積40 161.03m2，共有11個單體建筑，包括5個會議廳和6個酒店，其中7個單體建筑采用反弧形屋面板，4個采用正弧形屋面板。由于本工程清水混凝土屋面板形式新穎，受力、跨度較大，因此采用鋼骨架預應力結構體系。

景觀房單曲屋面實心板厚300mm，兩側懸挑端板厚238～300mm，板底清水混凝土保護層厚30mm，板頂清水混凝土保護層厚25mm，景觀房及2號會議廳屋面設計曲率與施工難度較大。景觀房屋面板兩側上翹弧度最大(屋面板最低點與上翹點相差3m)，屋面板橫斷面如圖1所示。景觀房屋面板底木紋清水混凝土效果如圖2所示，紋路包括橫紋和豎紋。

圖1 屋面板橫斷面

圖2 木紋清水混凝土效果

2 施工重難點

本工程施工重難點主要包括正、反弧形屋面板曲率大，清水混凝土可塑性差、難以成型，在僅支設弧形屋面板底層模板的情況下確保混凝土成型良好，預埋件定位精確，避免事后剔鑿混凝土等。

3 施工關鍵技術

由于本工程屋面板曲率大，且振搗棒長度有限，為避免底部混凝土振搗不密實等造成的拆模后屋面板厚度小、混凝土蜂窩麻面等問題，采用以下施工技術加以解決。

3.1 僅支設底層模板

為保證大曲率屋面板混凝土澆筑成型質量，未采用傳統的屋面板底層模板與頂層模板均支設的方式，僅支設底層模板，在上下層屋面板鋼筋間設置鋼絲網片，由中間向兩邊對稱澆筑屋面板混凝土。

3.2 基于BIM技術的預埋件精確定位

本工程由于清水混凝土澆筑完成后不允許剔鑿，因此，采用BIM技術進行預埋件精確定位，并進行現場紅外放線，確定預埋件最終位置。

3.3 圓弧模板設置

本工程屋面板需支設底層模板、木紋肌理板、圓弧形多層板，由于拼縫不易嚴密，且施工正值雨季，木紋肌理板易潮濕，因此，首先支設圓弧形多層板，然后在其上支設木紋肌理板。

4 施工工藝流程

4.1 屋面支架施工

屋面支架施工工藝流程為：根據設計要求推算每根立桿頂托面標高→架體基礎處理→立桿彈線放樣→架體搭設→立桿頂托安裝→頂托面標高調整復核→縱向槽鋼安裝→橫向弧形方鋼主龍骨安裝定位→縱向木方次龍骨安裝。

景觀房屋面板立桿縱向間距為800mm，橫向間距為900mm，步距≤1 500mm，掃地桿高度≤200mm，布置豎向剪刀撐與水平剪刀撐。安裝完成的屋面支架如圖3所示，立桿頂托面標高如圖4所示。

圖3 屋面支架

圖4 立桿頂托面標高

為保證清水混凝土成型效果，屋面板縱向次楞選用矩形木方，采用扎絲與弧形方鋼固定，按水平間距150mm設置。橫向主背楞采用弧形方鋼，每1 500mm為1節，按縱向間距500mm設置，采用預先焊接的短鋼筋進行限位安裝。U形頂托上部設置[12a縱向主楞，長度控制為4m左右。安裝縱向主楞時，應采取限位措施，保證槽鋼頂緊U形頂托。安裝橫向主背楞時，對分段鋼管進行預拼裝、校核及定位標記。

基于BIM技術模擬屋面支架立桿標高，并結合設計單位提供的橫向斷面板底標高及平面板底標高布置圖進行放樣，保證立桿標高誤差≤10mm，以滿足曲面效果，如圖5所示。

圖5 架體立面構造示意

4.2 圓弧模板施工

圓弧模板施工工藝流程為：木紋清水基層板鋪貼安裝→預埋槽定位放樣→木紋肌理板鋪貼安裝→基層清理→鋼筋綁扎→預埋件定位固定→圓弧上檐口吊模施工。

第1道基層板采用1 220mm×2 440mm×15mm普通模板，橫向曲率較大時，為保證基層板圓弧過渡自然，采用寬300～600mm板進行橫向鋪裝，從而實現第1道基層找弧，采用木工釘進行固定，木工釘間距為300mm。基層板完成定位放樣、預埋件定位后，由最低點對稱向兩側鋪貼木紋肌理板，拼縫高度≤2mm、縫寬≤1mm，射釘間距200mm。木紋肌理板采用樟子松，寬135mm，長2 000～3 000mm，厚6～7mm，木紋肌理板面效果即為單曲屋面板底清水混凝土效果。為減少射釘釘眼觀感缺陷，采用子母口的形式隱藏釘眼。木紋肌理板鋪貼完成后需進行成品保護，綁扎鋼筋時施工人員鞋底須清潔到位或穿防污鞋，嚴禁亂丟、亂倒污染物質。考慮雨季施工及模板清理，在屋面板低洼處提前設置排水孔，混凝土澆筑時封閉。

4.3 圓弧鋼筋綁扎

圓弧鋼筋綁扎流程為：暗梁定位放樣→梁板鋼筋下料→暗梁鋼筋綁扎→屋面板底鋼筋綁扎→混凝土墊塊設置→機電管線預留預埋→混凝土抗滑移鋼絲網焊接→屋面板上部鋼筋綁扎→預埋件焊接固定→屋面板板厚控制鋼筋焊接→自檢→驗收。

鋼筋運到屋面板時，堆料底部需設置墊木，保證鋼筋清潔無油污，避免對木紋肌理面造成損壞或污染。鋼筋保護層墊塊應采用與混凝土顏色接近的墊塊，墊塊設置應橫平豎直，同時保護層厚度需滿足結構設計要求。

鋼筋需要焊接或割除時，工作面范圍應提前考慮設置滅火、滅煙水源，避免焊渣掉入木紋肌理面造成損傷或引起火情。

4.4 機電管線預埋

1)屋面預埋件定位放樣前，先對各專業末端點位設施進行復核，確認無誤后進行預埋件墊板定位放樣，預埋件定位尺寸偏差控制在10mm以內。

2)對于清水混凝土，要求機電專業準確預留屋面板預埋件位置。線盒預埋步驟如下：準確確定線盒位置；底盒采用聚苯板填充；底盒內灌注填充玻璃膠，保證底盒內空間充盈。增加鋼筋綁扎點，將底盒與結構鋼筋穩固定位，精確定位清水面線盒，避免事后剔鑿屋面板。

3)單曲屋面板四周檐口板底設置20mm寬滴水槽，屋面燈具、廣播、煙感等末端設施應提前進行預埋，要求定位準確，混凝土成型質量符合設計觀感要求。

4.5 混凝土澆筑及養護

屋面板要求一次性澆筑成型，不允許留設施工縫，且不允許設置螺栓眼。對于橫向曲率較大的屋面板，先澆筑弧形屋面板底部混凝土，再利用預先設置的縱向防滑鋼絲網片向兩側澆筑混凝土，鋼絲網片設置如圖6所示。由于屋面橫向曲率較大，兩側混凝土易滑落，需在混凝土逐漸失去塑性前進行多次抹面和收光，并覆膜養護。

圖6 鋼絲網片設置示意

通過焊接短鋼筋、設置混凝土澆筑面標高控制點控制混凝土澆筑面，僅支設弧形底層模板時，可不采用對拉螺栓對屋面板進行加固，減少了對拉螺栓使用數量，拆模后觀感效果良好。合理劃分混凝土澆筑區域，確定合理的澆筑順序，在保證混凝土運輸、供應及澆筑順利的情況下，不產生施工冷縫，從而保證清水混凝土成型效果。

混凝土澆筑完成并經多次抹面、收光后，立即覆膜養護，避免水分蒸發，通過混凝土自身水分進行保濕養護，以保證混凝土表面顏色均勻，混凝土養護時間≥7d。

混凝土基層清理較重要，對清水混凝土整體效果影響較大，處理大面積浮塵時，優先采用中性清洗劑。針對污染類別采用不同的處理方法，如表1所示。

表1 清水混凝土表面常見污染與處理方法

5 施工質量控制

5.1 質量檢查

清水混凝土質量檢查內容如表2所示。

表2 清水混凝土質量控制

5.2 裂縫預防

清水混凝土一次澆筑成型，因對表面觀感要求較高，為防止出現塑性收縮裂縫和干縮裂縫，應從以下方面加以控制。

1)塑性收縮裂縫

針對混凝土塑性收縮裂縫采取以下控制措施：

①選用收縮值較小、早期強度較高的硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥；②嚴格控制水灰比，通過摻加高效減水劑增加混凝土坍落度及和易性，減少水泥及水的用量；③混凝土澆筑前，將混凝土基層或模板灑水濕透；④及時覆蓋塑料薄膜、潮濕麻片或在混凝土表面噴灑養護劑等，保持混凝土終凝前表面濕潤；⑤在高溫和大風天氣下設置遮陽、擋風設施，及時養護。

2)干縮裂縫

針對混凝土干縮裂縫采取以下控制措施：①進行混凝土配合比設計時盡量控制水灰比，同時摻加適量減水劑；②嚴格控制混凝土配合比，用水量不宜大于設計用水量；③延長拆模時間，加強混凝土早期養護并適當延長養護時間，冬季施工時適當延長保溫覆蓋時間，并涂刷養護劑；④設置合適的收縮縫。

6 結語

針對景德鎮紫晶國際會議中心工程弧形屋面板曲率大的問題，僅支設弧形屋面板底層模板，以適應屋面板較小的厚度，保證混凝土振搗密實，避免混凝土出現蜂窩、孔洞、麻面等缺陷。在上下層屋面板鋼筋間設置鋼絲網片，解決清水混凝土可塑性差、難以成型等問題。僅支設底層模板，減少了對拉螺栓使用數量，屋面板拆模后觀感較好，清水混凝土達到良好成型效果。