榆林市體育場清水混凝土預(yù)制看臺施工技術(shù)*

崔曉龍，姜 斌，高 偉，萬岳峰，王 蓉，梅 源

(1.陜西建工第九建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 榆林 719000；2.西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，陜西 西安 710055)

0 引言

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展，裝配式建筑日益普及，在國家提倡裝配化施工的政策推動下，預(yù)制裝配率呈穩(wěn)步上升趨勢。如今，我國大多數(shù)體育場均采用預(yù)制看臺板施工技術(shù)，例如國家體育場、深圳大運(yùn)中心體育場、西安奧體中心等[1-3]。與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，預(yù)制看臺施工效率高、施工質(zhì)量易控制、外形美觀。

關(guān)于大型場館預(yù)制看臺板的設(shè)計，馬小玲[4]采用裝配式組合結(jié)構(gòu)看臺板，利用BIM技術(shù)輔助設(shè)計，確保設(shè)計的合理性；王晉等[5]從深化設(shè)計、現(xiàn)場組織等方面成功解決體育場預(yù)制看臺板的安裝問題；李亞娟[6]采用電氣專業(yè)一體化設(shè)計，優(yōu)化了整體結(jié)構(gòu)清水效果。

目前預(yù)制構(gòu)件的深化設(shè)計大多采用BIM可視化技術(shù)，以提高預(yù)制水平。孫曉虎等[7]按正交法設(shè)計清水混凝土施工配合比，配制出耐久性優(yōu)良的高性能清水混凝土；王巍巍等[8]分析了清水混凝土看臺預(yù)制過程中常見的質(zhì)量問題，并提出相應(yīng)的質(zhì)量管理措施；孟憲宏等[9]設(shè)計專用預(yù)埋件，并運(yùn)用到看臺板吊裝中，提高了安裝效率；閆瑞國等[10]解決了弧形看臺的吊裝拼縫質(zhì)量問題。

預(yù)制看臺施工全過程中，清水混凝土生產(chǎn)、看臺板吊裝等關(guān)鍵技術(shù)為施工控制重點(diǎn)。本文以榆林市體育場工程為例，闡述清水混凝土預(yù)制看臺的施工全過程，對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，旨在為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

1.1 項目概況

榆林市體育中心(體育場)工程項目位于榆林市西南新區(qū)，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為鋼桁架結(jié)構(gòu)聯(lián)合鋁鎂錳金屬屋面，總建筑面積75 900m2，其中地上50 400m2。建筑高度為23.2m(室外地坪至主要使用房間頂面)，看臺棚頂最高為50m，為陜北地區(qū)典型的大體量公共建筑。

體育場看臺分為高、低兩區(qū)域，整體采用清水混凝土預(yù)制施工工藝，由看臺板和踏步板組成。預(yù)制清水混凝土看臺板共2 687塊，其中U形看臺板52塊，單體重0.87～7.67t；L形看臺板2 334塊，單體重0.64～3.46t；平板形看臺板297塊，單體重0.31～2.14t；T形看臺板4塊，單體重3.15t。踏步板1 564塊，單體重0.12～0.90t。看臺板類型如圖1所示。

圖1 看臺板類型

1.2 施工重難點(diǎn)分析

1)體育場面積大，構(gòu)件類型多，且構(gòu)件尺寸多變，無法大規(guī)模批量生產(chǎn)。

2)構(gòu)件生產(chǎn)安裝時處于冬季，需考慮低溫下混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)與存放問題，對清水混凝土在低溫下的抗裂性能要求較高。

3)現(xiàn)場安裝體量大，在構(gòu)件尺寸不一的情況下，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場排版難度較大，需提高安裝精度，保證看臺整體安裝效果。

4)預(yù)制看臺板安裝過程中穿插主體鋼構(gòu)件安裝、裝飾裝修等工序，為防止對預(yù)制看臺板造成損壞，安裝后的成品保護(hù)至關(guān)重要。

2 預(yù)制看臺板生產(chǎn)工藝

為保證構(gòu)件施工質(zhì)量，提高施工生產(chǎn)效率，本工程看臺板采用清水混凝土工廠預(yù)制、現(xiàn)場裝配的施工工藝。構(gòu)件主要分為看臺板和踏步板2類，看臺板包括U形、L形、平板形、T形4類，構(gòu)件規(guī)格尺寸不一，最大長度為9.0m，最大寬度為1.8m。清水混凝土預(yù)制看臺板制作工藝流程如圖2所示。

圖2 清水混凝土預(yù)制看臺板制作工藝流程

3 預(yù)制構(gòu)件模板體系設(shè)計

3.1 模板體系設(shè)計

由于清水混凝土可直接作為結(jié)構(gòu)的外裝飾表面，結(jié)構(gòu)尺寸精細(xì)度與外觀質(zhì)量加工效果的關(guān)鍵工序?yàn)槟０逶O(shè)計。

1)為保證清水混凝土的裝飾效果，一般按反打工藝的要求進(jìn)行，即將看臺板倒置。

2)安裝后外露構(gòu)件較多，應(yīng)盡量使預(yù)制看臺板的大部分外露面與模板接觸，留置只需抹面處理的成型面，從而提高工作效率，最大限度地保證混凝土的外觀效果。

3)清水混凝土模板設(shè)計在滿足常規(guī)構(gòu)件的剛度要求下，還應(yīng)保證模板連接處和端頭處的連接精細(xì)度及密封程度，確保模板接縫處不漏水，從而保證預(yù)制構(gòu)件制作的清水效果，同時要求模板安裝時所有接縫粘貼5mm厚雙面膠條。

4)由于三角鋼條自身剛度小，焊接質(zhì)量難以保證。因此，倒角位置采用鋼板銑邊，這種方式倒角成型效果好，且能有效防止漏漿。

5)由于看臺板結(jié)構(gòu)形式不固定，設(shè)計時須考慮模板通用性以降低成本。

6)體育場涉及的看臺板規(guī)格不一，為節(jié)約模板資源，使模板可周轉(zhuǎn)使用，工廠預(yù)制時先生產(chǎn)最大規(guī)格尺寸模板，再逐漸改制成小尺寸模板，可移動部件采用螺栓連接。該種改制方法應(yīng)保證構(gòu)件的組裝與拆卸方便。

7)清水混凝土構(gòu)件的邊角在預(yù)制時最易出現(xiàn)缺陷。為防止施工和使用過程中出現(xiàn)磨損，且保證邊角的清水效果，邊棱部位的陽角倒10mm×10mm、45°直角，陰角倒半徑為20mm的圓角。典型構(gòu)件模板設(shè)計如圖3所示。

圖3 典型構(gòu)件模板結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2 模板加工

清水混凝土外觀質(zhì)量對模板質(zhì)量要求較高，要求模板有較好的表面平整度、光滑度及較高的精度且接縫嚴(yán)密，三折板等外形復(fù)雜部分采用特制的工具式模板保證成型和觀感質(zhì)量。

為保證施工工期，同時減少資源浪費(fèi)，主要考慮深化設(shè)計、生產(chǎn)工期和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，盡量控制模板的加工類型和數(shù)量，提高模板的周轉(zhuǎn)率和改制率。

4 清水混凝土看臺板制作

4.1 鋼筋、預(yù)埋件加工與制作

1)鋼筋 為保證鋼筋骨架的精確度，鋼筋批量綁扎前，應(yīng)先綁扎各類構(gòu)件的鋼筋各1榀，待復(fù)核鋼筋規(guī)格、下料尺寸等均符合圖紙要求后開始批量加工。鋼筋綁扎材料選用20～22號無銹綁扎鋼絲，鋼絲頭不得朝外。為保證清水混凝土的施工效果，鋼筋墊塊采用塑料墊塊，顏色與清水混凝土接近。看臺板鋼筋如圖4所示。

圖4 看臺板鋼筋

2)預(yù)埋件 預(yù)制看臺中的預(yù)埋件主要用于構(gòu)件吊裝和結(jié)構(gòu)安裝。施工時，應(yīng)重點(diǎn)檢查預(yù)埋件外觀和T形接頭強(qiáng)度，進(jìn)行成品抽檢和拉伸試驗(yàn)。

4.2 清水混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)

4.2.1清水混凝土制備

根據(jù)JGJ 169—2009《清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》，原材料的選用對清水混凝土的制備效果十分重要。制備時采用P·O42.5R水泥，根據(jù)清水混凝土的質(zhì)量要求，控制砂石材料的質(zhì)量，保證細(xì)度模數(shù)為2.4～2.6，并按批次實(shí)時抽檢。同時選用高品質(zhì)一級粉煤灰作為摻合料、聚羧酸高效減水劑作為外加劑。

看臺板屬于小型薄壁構(gòu)件，為保證清水混凝土的表觀質(zhì)量，確定混凝土坍落度為80～120mm。從一側(cè)向另一側(cè)澆筑混凝土，對于立式T形看臺板采用分層澆筑，分層厚度為30cm。混凝土振搗時在側(cè)模安裝附著式振搗器，配合插入式振搗器振搗成型，保證混凝土振搗密實(shí)，且達(dá)到清水飾面效果。

4.2.2清水混凝土養(yǎng)護(hù)

為保證混凝土的清水飾面效果，一般采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時在模板兩端布置蒸汽管道，使蒸汽在構(gòu)件周圍均勻循環(huán)。

養(yǎng)護(hù)分為靜停、升溫、恒溫和降溫4個階段，看臺板養(yǎng)護(hù)控制時間為(1+3+6+4)h，且應(yīng)控制蒸汽的升溫速度和最高溫度。為避免構(gòu)件出現(xiàn)溫度裂縫，構(gòu)件出模時的溫度與大氣溫度間的溫差應(yīng)≤20℃。

4.3 清水混凝土構(gòu)件拆模、翻轉(zhuǎn)、臨時堆放

1)構(gòu)件拆模 構(gòu)件在混凝土強(qiáng)度達(dá)到35MPa時出模，拆模前去除支撐、緊固件及所有固定預(yù)埋件的螺栓，堆放拆除的模板時應(yīng)避免擠壓變形。

2)構(gòu)件翻轉(zhuǎn) 由于工程反打工藝生產(chǎn)看臺板，起吊后需翻轉(zhuǎn)，將看臺板置于軟物上緩慢翻轉(zhuǎn)，對于截面復(fù)雜、跨度較大的板，宜采用翻轉(zhuǎn)臺或其他輔助平臺。

3)臨時堆放 成品構(gòu)件堆放時應(yīng)選擇合理的堆放方式，相同型號的看臺板可堆垛碼放，每垛不得超過4塊，最底部構(gòu)件下設(shè)置混凝土墊塊，其余板間設(shè)置10cm木方墊塊，如圖5所示。為防止板被污染，在木方墊塊與板的外表面刷隔離材料。

圖5 構(gòu)件存放

5 預(yù)制看臺板安裝

5.1 安裝工藝流程

預(yù)制看臺板從每層第1排開始，分區(qū)分段逐排向場外方向安裝。安裝工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測量放線→結(jié)構(gòu)基層處理→支座安放→看臺起吊→連接孔灌漿→安裝就位→構(gòu)件找正→質(zhì)量檢查。

5.2 看臺板吊裝

5.2.1吊裝方案

根據(jù)預(yù)制看臺板自重、起重機(jī)回轉(zhuǎn)半徑，選用滿足工況要求的汽車式起重機(jī)吊裝，主吊點(diǎn)采用1對長4m的φ30鋼絲繩，隨后用3t倒鏈在構(gòu)件中間找平衡。

5.2.2看臺板安裝工藝

看臺板安裝主要包括結(jié)構(gòu)基層處理和安裝就位。安裝前先根據(jù)測量的中心線、標(biāo)高線和錨固螺栓中線等復(fù)核看臺板定位；然后對混凝土階梯進(jìn)行預(yù)處理，底部先灑水濕潤再設(shè)置20mm厚M20砂漿找平層，對找平層壓實(shí)并抹光；在找平層上部支設(shè)180mm×120mm×20mm橡膠墊塊作為看臺板支座，起緩沖作用。

看臺板在工廠內(nèi)生產(chǎn)時預(yù)留260mm高連接插銷孔，插銷也預(yù)埋在看臺板上。將預(yù)留插銷孔洞內(nèi)的雜物、污水清理干凈后，先在插銷孔中填滿按配合比拌好的C60灌漿料，再將看臺板吊起緩慢落下，插銷對準(zhǔn)灌漿孔插入就位與找正。灌漿料應(yīng)隨拌隨用，以防凝固。

看臺板水平吊起就位后，若混凝土階梯支座存在高差，則使用薄鋼板調(diào)整，板邊用10mm厚橡膠塊均勻支墊在前排看臺上。當(dāng)同一排看臺板吊裝安裝完畢后，測量整體位置誤差并統(tǒng)一調(diào)整，確保構(gòu)件位置準(zhǔn)確、板縫均勻。

安裝好第1排看臺板后，其他排只需根據(jù)前排進(jìn)行調(diào)整安裝，每安裝3～5排，進(jìn)行一次整體位置測量，保證看臺板位置尺寸在誤差范圍內(nèi)。

看臺板分層安裝完成后，板縫用密封膠封閉，打膠前用毛刷清理干凈板縫灰塵，若邊角有破損，應(yīng)先修補(bǔ)。橫向板縫寬12mm，打膠厚度為4～6mm；縱向板縫寬20mm，打膠厚度為7～10mm。看臺板安裝節(jié)點(diǎn)如圖6所示。

圖6 看臺板安裝節(jié)點(diǎn)

5.2.3成品保護(hù)

為保證清水混凝土裝飾效果，成品保護(hù)十分重要。構(gòu)件在工廠加工完未出廠時，大多露天堆垛碼放，而裸露的混凝土遭受雨水、紫外線等自然侵蝕后，會影響天然的顏色與質(zhì)感。為避免這種情況發(fā)生，一般采用塑料薄膜進(jìn)行覆蓋。當(dāng)構(gòu)件進(jìn)入場內(nèi)安裝時，首先在構(gòu)件表面刷2～3遍清水混凝土保護(hù)劑，該保護(hù)劑能有效阻斷外界不利物質(zhì)對混凝土的侵蝕，同時還不破壞構(gòu)件的飾面效果，可極大地延緩混凝土的使用壽命。此外，由于現(xiàn)場施工時各工序具有交叉性，還需在看臺上滿鋪木膠板，防止鋼結(jié)構(gòu)施工及裝飾施工時焊渣、油漆等污染構(gòu)件板面。

6 結(jié)語

本文依托榆林市體育中心(體育場)工程項目，對清水混凝土預(yù)制看臺施工全過程進(jìn)行了論述，得出以下結(jié)論。

1)清水混凝土構(gòu)件模板是保證其質(zhì)量和外觀效果的關(guān)鍵，應(yīng)對模板體系進(jìn)行特殊設(shè)計以適應(yīng)不同規(guī)格和尺寸的看臺板。

2)清水混凝土的澆筑養(yǎng)護(hù)、構(gòu)件的拆模翻轉(zhuǎn)等采用工廠預(yù)制，能極大地提高生產(chǎn)質(zhì)量，保證生產(chǎn)效率。

3)通過現(xiàn)場吊裝、安裝節(jié)點(diǎn)特殊處理等關(guān)鍵工藝，解決了安裝過程中的質(zhì)量問題，同時提高了預(yù)制看臺的成型效果。