反力墻施工關鍵技術及質量控制要點探析

張福友，王慶毛 （安徽省建科建設監理有限公司，安徽 合肥 230031）

0 前言

兩個互相垂直的反力墻，可以開展結構和部件的二維偽動力試驗研究，為完成大比例建筑模型或足尺寸構件抗震性能試驗，實現對雙向水平地震荷載下建筑和構件的抗震性能的研究，大型反力墻設置為“L”形作為支撐，相互垂直的兩面反力墻之間留有通行口。

1 抗震檢測實驗室反力墻工程概述

1.1 反力墻工程概況

反力墻位于抗震實驗室西北角，呈L型布置，西北墻相交長度分別為北墻10.65m、11.75m。臺 座 為14.5m×13.25m+12.20m×6.30m，臺座設置在層高5.1m地下室頂板上，厚度800mm。臺座以上反力墻高度9m，三層均3 m，鋼筋混凝土空腹結構，前后墻厚分別為900mm、700mm，中間空腹1000mm，內外墻之間每層在型鋼混凝土柱處用500mm×1000mm型鋼混凝土梁連接，每層連接板厚度200mm。反力墻設計混凝土等級C45。反力墻及臺座均預置Ф80間距500mm的預埋件加載孔，墻混凝土中的加載孔計684個，臺座混凝土中的加載孔計540個，設計單孔抗拉壓承載力500kN，每個加載點最大承載拉壓力2000kN。反力臺座及反力墻設置有無粘預應力鋼筋，防止混凝土表面出現裂縫。

1.2 反力墻施工難點

反力墻及反力臺座是抗震實驗室進行各種材料、構件和結構的擬靜力或擬動力的重要設施，為了保證試驗測試精度，實驗室對其自身變形、預埋件安裝定位精度，提出了嚴格要求。因此對工程質量、預埋件定位精度要求極高。其施工方法復雜，要求工序操作精細、組織嚴謹，技術面涉及廣，施工難度較大。

1.3 BIM技術的應用

為了有效定位和控制反力墻及反力臺座加載孔預埋件的精度，經技術評審，采取了雙層型鋼定位支架3×6及4×6模塊化工廠預拼裝，現場拼接安裝技術路線。為此，通過BIM防碰撞調試，鋼筋、預應力筋等有效避開加載孔模塊，最終確定了型鋼構件、鋼筋、預埋件模塊，預應力線等位置進行精準鎖定，為反力墻施工提供了技術保障。

2 反力臺座施工關鍵技術及質量控制要點

2.1 反力臺座的結構特征

反力臺座厚度800mm，由地下室底板雙向各四道250mm厚剪力墻支撐，三層配筋網片，臺座加載孔位置表面混凝土下100mm，每500mm間距設后張無粘接7U S15.2預應力筋一道，設計要求加載孔預埋件孔中心偏差≤1 mm，且端板及端板間垂直于板面的偏差，不得大于1mm，表面平整度±1.5mm/5m×5m內。

2.2 反力臺座施工應用施工關鍵技術

①高大模板支撐系統。

②加載孔精加工及模塊化安裝。

③大體積補償收縮混凝土施工。

2.3 反力臺座質量控制要點

2.3.1 高大模板工程的質量控制要點

①根據臺座的實際荷載（鋼筋、加載孔、混凝土、模板系統及施工荷載），經計算，雙向垂直Ф48mm×3.0mm＠600鋼管支撐，底座鋪槽鋼并加掃地桿。雙向水平連桿每1.5m高一道，每井字單元雙向中間垂直剪刀撐與井字剪力墻連接形成穩定支撐系統。

②臺座厚度800mm，底座模板要求平整度1mm內，立桿上端加U托，長≤200mm支撐［14＠600主龍骨，便于調節高度，次龍骨采用100mm×100mm＠400雙面刨光方料，上鋪18mm厚木模板。

③為了確保高支模系統的穩定性，先行澆搗臺座下250mm厚井字型剪力墻支座，高支模系統與支座井字剪力墻有效連接形成足夠穩定的剛度。

④為了控制不均勻沉降，達到臺座平面±1mm的平整度，臺座模板及支撐系統采用同等于施工荷載的堆載預壓24h后進行調平，在鋼筋及加載孔預埋件安裝完成后進行精確校正。

2.3.2 反力臺座加載孔及鋼筋安裝的質量控制要點

①前期對鋼構廠家進行了考察，評估鋼構廠家的加工設備、加載孔預埋件同軸模具精度、焊接工藝達到設計要求的精度。

②對工廠單個加載孔加工情況進行核查，要求廠家對單個加載孔制作逐個檢驗，校正或剔除偏差超過誤差范圍的成品，確保100%合格的單個加載孔進行預拼裝。

③工廠預拼裝的加載孔模塊，在專用平臺上進行并檢測，滿足定位和平整度精度要求，其控制標準0.3mm內。

④加載孔模塊必須通過專用夾具固定運輸至現場，吊裝用專用吊索，防止因吊裝過程自重因素產生變形。

⑤安裝加載孔模塊從臺座中心單元基準線開始組裝，每個單元由兩個預拼裝加載孔模塊組成，采用500mm標準卡具在上表面固定，再向相鄰周邊方格放射安裝，跨單元模塊采用1000mm標準卡具固定。

⑥鋼筋安裝與加載孔模塊組裝交替進行，在臺座三層鋼筋網片及加載孔全部就位后，全面進行精確就位和校平。精校過程使用了高精度電子經緯儀、水平儀，輔助使用6m鋁合金直尺，監理與施工方交叉測量，在1mm誤差以內，用電焊鎖定連接系統。

2.3.3 反力臺座混凝土的質量控制要點

①混凝土由商品廠家通過試配，采用了自密實補償收縮混凝土，設計等級C45，采用分層澆筑。經廠家試驗，底座800mm厚混凝土，自密實混凝土澆搗，最大收縮沉降1.5mm，實際澆搗混凝土標高控制在預埋件上3mm。

②現場配備小型振動棒，在不允許碰擾鋼筋及預埋件的空隙適當進行振搗，表面用鋼滾筒壓實。

③混凝土澆搗過程中，對加載孔預埋件跟蹤復測，混凝土終凝前需采用鋼滾筒反復碾壓，防止表面收縮裂縫。

④混凝土終凝后及時用土工布覆蓋、灑水加滿鋪木模板保溫保濕，按規范規定對混凝土有效養護14d。上層保護模板待反力墻施工完畢后，方可拆除。

3 反力墻施工關鍵技術及質量控制要點

3.1 反力墻結構特征

反力墻呈L型，內角長度11750mm×10650mm，三層空腹結構，內外墻分別為900mm、700mm厚，間距1000mm，每層高3m，每面豎向設置4道500mm×500mm型鋼混凝土柱，500mm×1000mm型鋼混凝土梁連接，連接板厚度200mm，混凝土表面平整度要求±1.5mm/5m×5m內。內外墻配筋雙外側分別為豎向雙Ф32＠125、Ф32＠150主筋，中間夾Ф25＠125水平筋。中排分別為雙向Ф25網片＠125、＠150。內墻厚度方向箍筋按每3根主筋設Ф 12＠250，加載孔位置加密一倍。外墻厚度方向加Ф8＠500拉箍筋。型鋼門字結構梁柱配筋密度同反力墻主筋，箍筋Ф 18＠150。墻體加載孔位置表面混凝土內105mm，每500mm間距設后張無粘接4U S15.2預應力筋一道。

3.2 反力墻施工應用關鍵技術

①型鋼混凝土結構。

②加載孔精加工及安裝。

③鋼筋骨架安裝施工工藝。

④清水混凝土模板工程。

⑤補償收縮混凝土施工。

3.3 反力墻施工方案的選擇

前期技術準備階段，加載孔模塊化工廠精加工，現場組裝固定，通過BIM防碰撞調試，型鋼構件、加載孔模塊、鋼筋、預應力筋防碰撞得到有效解決。施工方案：在豎向3層面設置2道水平施工的基礎上，再沿后墻空腹面設置豎向施工縫，先行施工后墻，并在后墻每單元上下2排各預埋4個連接鋼板，水平支撐前墻加載孔模塊。采用18mm高密度標準模板，標準方管50mm×50mm＠300豎向龍骨，按加載孔位置并排雙鋼管作為水平龍骨，從加載孔中貫通水平連桿固定模板支撐系統，流動性較大的混凝土配比（并試配），插入式振動棒與附著式振搗分層振搗，保濕保溫養護。

3.4 反力墻施工質量控制要點

3.4.1 反力墻型鋼結構的質量控制要點

①型鋼結構的基本要求遵循現有國家規范和規程，材料合格證明及取樣復試，拋丸除銹，結構及栓釘焊縫滿足一、二級焊縫標準。

②反力墻中型鋼梁柱必須考慮鋼筋骨架的復合與交叉，在鋼構件加工與安裝方案上，鋼構節點可以采用臨時螺栓節點，但沒有更多的空間留置連接鋼板，深化節點設計是以現場焊接為主，達到二級焊縫標準。

③所有豎、橫向鋼筋穿型鋼必須在加工廠精確放樣打孔，現場嚴禁臨時氣割開孔，非必須不能斷開或現場鋼構件上焊接。

④嚴格按照BIM調試后確定的位置安裝，偏差不得超過鋼筋骨架位置的允許偏差，垂直度誤差參照反力墻的技術標準進行控制。

3.4.2 反力墻加載孔精加工及安裝的質量控制要點

①反力墻上加載孔的精加工要求基本同臺座加載孔，但出廠前必須進行同工況拼裝精度檢測，即在豎向固定架上進行校正檢測，達到0.3mm誤差標準以內方可出廠。

②加載孔運輸方案同臺座，安裝順序：預埋件找平、就位安裝、鋼筋骨架安裝、加載孔精調固定。加載孔就位精度控制在1mm以內，精調固定精度控制在0.5mm以內。

③每層加載孔安裝，應從臺座基準線進行引測，固定第一單元，然后向兩邊延展安裝，測量采用高精度的水平儀及經緯儀，復測誤差控制在0.5mm以內為合格。

④加載孔固定，除底座每單元8個預埋件外，采用了每單元后墻上下各4個水平支撐桿件，穿過加載孔雙面固定。

3.4.3 反力墻鋼筋骨架安裝的質量控制要點

①反力墻豎向主筋自臺座下向上延伸，前期經BIM優化，已經對鋼筋、預應力筋及預埋件的位置相對固化，避免了碰撞。嚴格按照優化后的施工圖進行鋼筋骨架安裝，遵循先內后外，自下而上的施工順序。

②鋼筋接頭采用套筒連接，原材料復檢與接頭試驗，應滿足設計圖紙和施工驗收規范的規定。

③豎、橫向鋼筋與型鋼構件交叉，按照型鋼混凝土組合結構構造大樣處理，嚴禁在型鋼構件上臨時割孔。

④部分箍筋安裝困難，經與設計單位洽商，采取雙半箍在反力墻內錯開焊接處理，嚴禁使用開口箍筋綁扎。

⑤因避免碰撞，鋼筋網片超出圖紙規定、保護層過大等問題，經設計單位同意，另加防裂筋處置。

3.4.4 反力墻模板支撐系統的質量控制要點

①反力墻按清水模板設計，每層的模板是根據每個單元模塊尺寸，由多塊木模按大樣拼接而成，所有單元模板事先在工作臺上進行預拼裝，按照加載孔矩陣孔打好螺栓穿洞，檢測合格后編號排列，順序運至現場安裝，接縫采用窄板條表面加固，形成整體，防止漏漿。

②后墻利用鋼筋骨架焊接對穿螺桿，按照前墻加載孔的矩陣密度，對穿螺栓固定模板面，校正模板其垂直度、平整度誤差控制在1mm以內，布設雙向龍骨。

③前墻因加載孔模塊已經精確校正，對穿螺栓直接穿過加載孔，組裝模板后，布設雙向龍骨。

④豎向內龍骨采用標準方管50mm×50mm＠200橫向雙鋼管排列經對穿螺栓進行鎖緊固定，控制鎖緊螺帽的力度保持一致，復測模板的垂直度和平整度，精度控制在1mm以內。

3.4.5 反力墻混凝土施工的質量控制要點

①反力墻內部配置鋼筋，預埋件及固定支架，以及型鋼門架密度大，配合比設計是確保反力墻質量關鍵之一。設計C45混凝土，配合比設計采用高標號水泥，5～31.5連續級配石子，及3.3（2）規定（即：塌落拓展度≥600mm，保塌時間≥3.0h）進行控制，滿足混凝土的填充性能，要求在上一層混凝土澆搗時，下一層混凝土仍保持可流動性，模板面進行附著振搗。

②反力墻混凝土每500mm厚分層澆搗，澆筑過程中的商品混凝土的供應應配備足夠的攪拌運輸車，確保混凝土澆搗過程連續進行，做到精準控制。

③墻內插入式振動棒與附著式振搗相結合，保證混凝土的密實度，消除混凝土表面的氣泡孔。

④反力墻混凝土澆搗過程中，應隨振搗順序檢查對穿螺栓的固定情況，及時扭緊松動的螺帽，防止模板變形。

⑤模板表面應蓄熱，安裝自動保濕噴淋養護7d。

⑥模板拆除應在反力墻混凝土達到70%以上設計強度。

4 結語

反力墻施工累計10個月時間，經第三方檢測，反力墻及臺座加載孔預埋件位置偏差均在±1.0 mm范圍內，表面平整，垂、直度誤差均在1.5 mm內，滿足設計要求。

反力墻工程運用了BIM技術，預埋件模塊化工廠精加工與安裝工藝，型鋼混凝土結構、高密度鋼筋的施工工藝，補償收縮混凝土配比及澆搗，模板附著式振搗方法，對同類項目施工監理也具有借鑒意義。