某公建項目異形清水混凝土結構施工技術

黃端權

(福建省五建建設集團有限公司，福建 泉州 362000)

清水混凝土結構直接利用混凝土成型后的自然質感作為飾面效果[1]，省去建筑裝飾裝修的工序，可縮短工期，降低施工成本，具有經濟環保的特點，已在建筑工程領域陸續開展了實踐研究[2-5]，但隨著建筑結構日趨高聳、大跨度和復雜化，原有規范標準及相關施工工藝已無法完全滿足實際工程需要，施工過程中仍有不少技術難題。文中在對大量工程實地考察的基礎上，以泉州市委黨校新校區項目為依托，開展異形清水混凝土結構施工技術研究，取得了較為理想的效果。

1 項目概況

項目位于泉州臺商投資區，總建筑面積72 775 m2，共分為八個單體建筑依山而建，各單體建筑外立面線條、陽臺等部位大量采用飾面清水混凝土，不再進行抹灰和飾面裝修。其中，A1教研綜合樓(如圖1所示)、A2報告廳(如圖2所示)清水混凝土應用較為集中，總用量約954 m3，分別位于大跨度雙曲屋頂和三維螺旋漸高屋頂等異形結構部位，現場測量定位精度及外觀成型質量控制難度大。

2 施工重難點

1)A1教研綜合樓大跨度雙曲屋頂結構采用三維模型設計出圖，各剖面結構弧度不一，無規律性特征曲率，標高多變，模板設計難度大，空間測量及支撐定位困難。2)A2報告廳三維螺旋漸高屋頂結構，且一層為階梯教室，標高點多，高支模區域廣，最大支撐高度19.4 m，模板支撐布置及空間定位難度大，安全風險高。3)飾面清水混凝土要求一次施工成型，混凝土表面光滑平整、色澤一致，不應出現外觀質量缺陷及修補現象，混凝土澆筑質量控制要求極高。

因此，測量定位、模板設計、混凝土澆筑是該類異形清水混凝土結構施工技術的要點，直接關系到清水混凝土外觀成型效果的好壞和工藝技術應用的成敗。

3 關鍵施工技術

異形清水混凝土屋頂結構整體施工工藝流程：測量定位→模板設計及安裝→鋼筋安裝→混凝土澆筑→養護與拆模→噴涂。

3.1 測量定位

1)根據施工圖創建A1教研綜合樓、A2報告廳三維結構模型(如圖3所示)，并根據已完工實測數據進行模型復核和修正，確保結構模型與工程實體相吻合，以便進一步應用。

2)在調整后的結構模型基礎上，創建滿足技術方案中支撐間距要求的立桿模型，以獲取各道支撐高度數據，并通過標記導出含支撐高度數據的立桿平面布置圖。

3)采用全站儀根據立桿平面布置圖測放主軸線及關鍵部位立桿位置作為控制點，點位間隔不大于5 m，再以控制點為基礎，在一層結構面上采用墨斗線彈出所有立桿縱橫向連線，連線交點即立桿位置，進行全尺寸平面放樣，確保立桿平面定位準確。

4)根據立桿平面布置圖上的高度數據及頂托伸出長度合理調整范圍，結合選用的墊板、模板、背楞等材料厚度情況，確定各區域立桿加工長度，指導各道立桿預裁切、對接，進行頂托微調，確保支撐高度控制準確。

3.2 模板設計及安裝

3.2.1 材料選擇

考慮到鋼模具用于異形清水混凝土結構施工時，周轉利用率低、成本高，經多次研討，本工程決定選用小塊模板拼接的方案，綜合效益相對較高。其中，面板采用18 mm厚黑膠板+3 mm厚三夾板，背楞采用方鋼和方木，支撐采用扣件式鋼管滿堂支撐架。

3.2.2 脫模劑選用和模板加工注意事項

1)采用與模板材質相匹配、不會引起成品混凝土色差的水質脫模劑，在涂刷前應攪拌均勻，并用水將模板表面清洗干凈。涂刷時，應均勻、一致，且不能污染鋼筋。

2)模板裁切、打孔后必須用專用封邊漆封閉切口，以防模板吸水變形，做好模板護角保護。

3.2.3 模板安裝

1)梁模安裝。梁側模與樓板模板交接的陰角處需采用50 mm×100 mm方木固定，通過鐵釘在模板內板面反向釘入方木，用鐵膩子加固化劑找平釘帽，避免模板內板面的釘眼留痕。對拉螺栓加固時，螺桿縱橫向布置應均勻整齊，且距梁側模端部不宜大于200 mm，避免因挑板翹曲影響混凝土外觀成型質量。梁底模與側模采用鐵釘固定，斜梁底模的背楞方鋼采用鋼釘固定，避免施工中滑動移位和變形。2)板模安裝。選用915 mm×1 830 mm的小塊黑膠板，統一模板長邊朝向，雙曲屋頂從中間向周邊對稱鋪設，螺旋漸高屋頂從最高點(屋脊梁)向兩側鋪設，以“蟬縫規整，模板切割少”為原則，模板排布整體過渡平滑、無突變和錯臺。針對雙曲屋頂結構，根據同一跨度方向各支撐點標高將50 mm×50 mm×3 mm方鋼主楞預加工成對應的曲率弧度，次楞采用50 mm×100 mm方木與主楞方鋼通過鋼釘進行固定，以確保結構模板的拼接造型。模板安裝過程中重點檢查主楞交接部位兩側模板的整體弧度是否平滑過渡。3)模板拼縫構造。梁板交接處及較大弧度變化處模板拼接應采用軟拼縫，軟拼縫縫寬2 mm，縫間打硅酮膠封堵密實，背面增加50 mm×100 mm方木并采用鐵釘固定，防止拼縫漏漿，確保面板端部不變形。4)端部弧度突變區模板安裝。A1教研綜合樓雙曲屋頂結構端部弧度突變，模板切割及拼縫較多，蟬縫雜亂，采用在模板上表面鋪3 mm厚三夾板的方法，以減少拼縫，保證清水混凝土結構的蟬縫布置整齊。

同時，在拼接雙曲屋頂端部模板造型時，為避免模板因弧度過大和翹曲變形，影響加固效果及結構外觀質量，需在模板上表面采用模板條進行拼接部位臨時加固，待整片區域模板加固完整后，在鋼筋安裝之前再進行拆除。

3.3 鋼筋安裝要點

1)清水混凝土結構鋼筋安裝宜采用機械連接和綁扎搭接，綁扎時選擇無銹綁扎鋼絲；如需焊接作業時，應在焊接部位下部放接渣斗，避免焊渣落在模板上。

2)應選擇顏色與清水混凝土接近的鋼筋墊塊，或選擇吊筋的方式確保混凝土保護層厚度。

3.4 混凝土澆筑

3.4.1 混凝土試配及樣板制作

1)根據設計單位提出的清水混凝土外觀要求，按規定量，計算基準配合比。以基準配合比為基數，對應增加或減少水灰比及砂率，得出多個配合比。經過試配和強度試驗，繪制“強度-水灰比曲線圖”，確定最佳配合比。

2)實行樣板先行制度，選擇確定配合比的商品混凝土制作1∶1實體樣板，即制作一跨雙曲屋頂結構樣板(弧度變化最復雜的部位)，由設計單位及建設單位進行清水混凝土色澤及樣板質量確認，通過樣板施工檢驗模板體系、施工工藝的可行性及清水混凝土外觀成型質量。

3.4.2 施工段及施工順序

根據結構設計要求及現場實際施工需要，A1教研綜合樓和A2報告廳屋頂留設后澆帶和施工縫分階段澆筑混凝土時，新舊混凝土交界易出現色差。因此，需要合理劃分施工段及施工順序，使混凝土色差均勻過渡、呈規律性分布，以取得較好的整體觀感質量。

盡量不留施工縫，需留施工縫時應留設在后澆帶部位，按后澆帶及施工縫劃分施工段。其中，A1教研綜合樓大跨度雙曲面屋頂為對稱結構，宜從中間往兩側對稱施工；A2報告廳為三維螺旋漸高屋頂結構，宜沿螺旋上升高度方向從低處向高處順序施工。

3.4.3 混凝土施工注意要點

1)在原材料的選擇上，需按配合比嚴控水泥、砂石以及外加劑的選擇和使用，同一施工段的商品混凝土采用相同配合比、同一廠家、同一生產批次，同一部位的結構應一次澆筑成型。2)采用強制式攪拌機，且專機專用，每次攪拌時間應比普通混凝土延長約30 s。3)采用專用運輸車和泵送設備，保證混凝土的勻質性，避免混用。4)專人負責跟進運輸車輛的調配和發運工作，盡量縮短運輸時間，確保清水混凝土能及時、連續供應，盡可能防止停歇。5)清水混凝土澆筑前應用水沖洗模板內的木屑、焊渣，清理鐵釘、扎絲、木條等遺留物，保證模板內清潔、無積水。6)在每層下料后及時振搗，振搗時間不得小于30 s，振搗棒穿過被振搗層50 mm深度。振搗棒的移置距離約50 cm且按梅花形布置振動點，鋼筋密集區振搗棒移動間距約20 cm。混凝土振搗密實，以表面泛漿無氣泡，無明顯下沉為宜。7)按標高要求澆筑完一定數量后，在混凝土初凝前，用刮杠將表面刮平，木抹子打平。收水后，表面沿鋼筋位置出現收水裂縫，用木抹子揉搓，閉合收水裂縫。通過二次抹面，確保清水混凝土光潔、密實，顏色均勻一致。

3.5 養護與拆模

1)同一區域清水混凝土應采用同種養護措施，宜選擇覆蓋薄膜澆水養護，簡便、無污染。2)應適當延長拆模時間，同條件養護試塊達到設計強度且達到28 d齡期后拆除。樓面清水混凝土養護時間不少于14 d后方可上人踩踏、安裝支架模板。3)在清水混凝土上作業時，應采取必要保護措施。如工人帶塑料鞋套，鋼筋、鋼管等材料堆放時應鋪設模板或用長方木作支墊，鋼管立桿必須立在墊板上，與混凝土面直接接觸的模板、長方木、墊板等表面需清潔，避免污染混凝土表面。4)拆模時微松托撐及背楞，輕敲模板，使之脫離混凝土表面，模板應輕拿輕放，嚴禁高處拋落，避免磕碰、破壞成品清水混凝土，同時對易磕碰混凝土表面及棱角部位應采用塑料或襯墊防護。

3.6 噴涂

拆模后，應在清水混凝土表面噴涂具有防污、憎水、防腐等作用的透明保護涂料。

4 結語

通過工程實踐，進行異形清水混凝土結構包括測量定位、模板設計及混凝土澆筑等在內的關鍵施工技術研究，取得了較為理想的施工效果，結構空間定位準確，外觀成型質量佳，具有較強的可操作性和可行性，相關技術的總結對于同類結構的推廣應用具有一定的借鑒參考意義。