二次結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件與主體混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同施工的關(guān)鍵技術(shù)與應用分析

李寶成，高新，劉賀，許均然

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 引言

二次結(jié)構(gòu)施工主要涉及構(gòu)造柱、過梁、陽臺欄板等小型構(gòu)件，倘若采取單獨施工方案面臨工期長、成本高、質(zhì)量控制難度大等弊病，因此，常與主體混凝土結(jié)構(gòu)進行穿插、協(xié)同作業(yè)，在保障混凝土構(gòu)件質(zhì)量達標的同時提升工程整體施工效益。因此，研究二次結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)的協(xié)同施工方案，對于建筑施工機械化水平與整體性的提升具有現(xiàn)實意義。

2 工程概況

以某綜合樓建設(shè)項目為例，該項目擬建綜合樓主體采用框架結(jié)構(gòu)，地上4層、地下1層，總建筑面積約為7 605 m2，單層設(shè)有136個外墻構(gòu)造柱。抗震設(shè)防烈度為8度，地下抗震等級為一級。

3 關(guān)鍵技術(shù)與難點解決方案

3.1 前期施工準備

參考結(jié)構(gòu)設(shè)計說明文件，選用干砂在二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱與主體混凝土結(jié)構(gòu)之間設(shè)置分隔縫，主體混凝土結(jié)構(gòu)選用C30混凝土，構(gòu)造柱選用C25混凝土，為避免在構(gòu)造柱低標號混凝土澆筑時對主體結(jié)構(gòu)梁板澆筑質(zhì)量產(chǎn)生干擾，在前期準備環(huán)節(jié)聯(lián)系材料供應商制造專用漏斗和壓板工具，保證將干砂材料填充進構(gòu)造柱時實現(xiàn)均勻混合、保持厚度的一致性，并借助壓板進行壓實。在施工前的圖紙會審環(huán)節(jié)，結(jié)合門窗洞口部位的實際布置情況與結(jié)構(gòu)梁高度進行過梁施工方案的可行性論證，通過與設(shè)計人員溝通確認是否將過梁與結(jié)構(gòu)梁同步作業(yè)，并針對長度≤300 mm的柱邊墻體，改用混凝土構(gòu)件進行砌體施工，保證與主體混凝土結(jié)構(gòu)形成良好的配合關(guān)系，滿足協(xié)同施工作業(yè)要求。在此基礎(chǔ)上，整合二次結(jié)構(gòu)涉及的構(gòu)造柱、過梁、陽臺欄板等混凝土構(gòu)件的規(guī)格、尺寸、數(shù)量、安裝位置及其與主體混凝土結(jié)構(gòu)間的配合關(guān)系等信息，并結(jié)合模板定位、混凝土澆筑等工藝條件完成協(xié)同施工技術(shù)方案的編制[1]。

3.2 構(gòu)造柱施工

在二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱位置選擇上，選取長度大于5 m的墻體增設(shè)構(gòu)造柱，在構(gòu)造柱綁扎過程中，在兩端加密部位增設(shè)箍筋，待鋼筋綁扎結(jié)束后增設(shè)墊塊與保護層，對照設(shè)計要求進行保護層厚度檢查。在混凝土構(gòu)造柱施工環(huán)節(jié)，先借助專用漏斗將C25砂漿填入構(gòu)造柱內(nèi)，完成構(gòu)造柱的澆筑作業(yè)，待澆筑至與混凝土結(jié)構(gòu)梁底部間隔約80 mm處，填充依照設(shè)計配合比制成的干砂，取構(gòu)造柱截面積×70 mm計算出干砂的填充量，待填充結(jié)束后繼續(xù)開展主體結(jié)構(gòu)混凝土澆筑作業(yè)。待混凝土強度達標后，將模板拆除，并借助高壓水槍對填入干砂部位進行高壓沖洗，促進分隔縫成型，后續(xù)向分隔縫內(nèi)填充砂漿，保證其密實度達標。

3.3 過梁施工

在二次結(jié)構(gòu)過梁施工環(huán)節(jié)，通常沿墻體高度方向在其中心線1/2以下部位設(shè)置過梁，在與主體結(jié)構(gòu)協(xié)同施工環(huán)節(jié)，需在完成側(cè)方磚墻砌筑作業(yè)后進行過梁安裝，因此，將協(xié)同施工節(jié)點設(shè)計為二次結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆作業(yè)環(huán)節(jié)。針對設(shè)置在墻體頂部的過梁，需結(jié)合現(xiàn)場標高測量結(jié)果進行技術(shù)方案的選擇，對于過梁底部與主結(jié)構(gòu)梁底部標高的差值在200 mm以內(nèi)的情況，采用與主結(jié)構(gòu)梁進行同步澆筑作業(yè)的施工方案，在此過程中根據(jù)實際情況采用對主梁箍筋加密、以拉鉤作為臨時固定裝置等方案進行工藝處理，保證過梁與主結(jié)構(gòu)進行混凝土的同步澆筑作業(yè)；對于過梁頂部與主結(jié)構(gòu)梁頂部的標高差值大于200 mm的情況，在二次結(jié)構(gòu)內(nèi)完成過梁的澆筑作業(yè)[2]。

3.4 陽臺欄板施工

原有將陽臺欄板置于二次結(jié)構(gòu)內(nèi)進行澆筑的施工方案，在原料運輸方式、振搗方式等方面均存在技術(shù)落后、效率低等問題，且涉及建筑高空作業(yè)，存在施工安全隱患[3]。在實際施工環(huán)節(jié)，當陽臺欄板與同層樓板安排進行混凝土同步澆筑作業(yè)時，選擇預先開展底部樓板混凝土澆筑作業(yè)，待澆筑結(jié)束1 h后檢測混凝土強度是否滿足要求，確認混凝土達到初凝狀態(tài)、測得強度達到1.2 MPa后，按預設(shè)施工順序分別開展陽臺欄板模板的澆筑及吊模作業(yè)。在此過程中，考慮到二次結(jié)構(gòu)欄板主要布設(shè)在建筑各層的外挑陽臺處，為避免后續(xù)欄板根部與建筑主體結(jié)構(gòu)樓板之間出現(xiàn)施工縫，選用C25商品混凝土，以人工入模、機械振搗工藝保證混凝土密實度達標，在此過程中在欄板根部鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)，用于為欄板與主體結(jié)構(gòu)混凝土的同步澆筑作業(yè)創(chuàng)設(shè)理想條件，改善二次結(jié)構(gòu)欄板的受力效果。在協(xié)同施工技術(shù)方案的安排上，采用錯時、錯層施工模式，引入簡易定型拼裝模板進行欄板構(gòu)件的運輸，在模板與混凝土的接觸面鋪設(shè)一層薄鐵皮，用于保證提升混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑質(zhì)量及表面美觀性，為模板周轉(zhuǎn)及混凝土施工提供便捷條件。

3.5 技術(shù)難點的解決措施

1）部分復雜建筑工程主體部分采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于屈曲支撐結(jié)構(gòu)件主要沿對角形式設(shè)置，端部為結(jié)構(gòu)柱，易在施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)與墻體間的交叉沖突問題（見圖1），導致室內(nèi)吊頂凈空低于限值。對此需注意在施工前落實建筑圖紙、結(jié)構(gòu)施工圖等資料的審核，對于結(jié)構(gòu)柱、砌體墻等進行標記，保證嚴格遵循建筑規(guī)范進行標高等參數(shù)的現(xiàn)場測量與核對，防范出現(xiàn)結(jié)構(gòu)干涉、沖突等問題。

圖1 屈曲支撐與墻體沖突情況示意圖

2）二次結(jié)構(gòu)砌體墻局部與結(jié)構(gòu)梁底部產(chǎn)生較大偏移量時需根據(jù)偏移量進行處理措施的編制，例如，當偏移量在50～100 mm時，可對頂部梁選用小標磚進行墻體砌筑，選用HPB300鋼筋植入梁側(cè)，并將水平、垂直兩個方向的間距均控制在400 mm以內(nèi)。

此外，部分施工項目在砌體排磚環(huán)節(jié)存在施工效率低、工程量大等問題，對此可引入BIM技術(shù)進行曲面砌體墻的排磚（見圖2），借此有效保證排磚效果，提升二次結(jié)構(gòu)施工效率與質(zhì)量。

圖2 基于BIM模擬砌體排磚示意圖

4 工程效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

針對不同二次結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件類型進行施工效益分析：

1）構(gòu)造柱。該項目中建筑單層高度為4.2 m，構(gòu)造柱規(guī)格為3 00×790 mm，單層設(shè)有136個構(gòu)造柱，采用協(xié)同施工法后構(gòu)造柱成型效果理想，與主體部分滿堂腳手架方案配合作業(yè)，進一步增強構(gòu)造柱及建筑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及外觀質(zhì)量，且節(jié)約腳手架租賃費用13 905.75元、節(jié)約大型設(shè)備租賃費用24 867元。

2）過梁。該項目過梁選用C25混凝土，過梁截面寬200 mm、高120 mm，結(jié)合總施工長度進行計算，共使用混凝土體積為2.4 m3，過梁模板支設(shè)面積約為44 m2。針對過梁與主體混凝土結(jié)構(gòu)同步施工方案、二次結(jié)構(gòu)單獨施工方案進行比較，以人工費、材料費、機械費為主要計費指標，分別將兩種方案的混凝土分項+模板分項施工費用匯總，計算出原方案的總施工費用為4 079.88元，改進后協(xié)同施工方案的總施工費用為3 469.44元，節(jié)約費用610.44元/100延米，由此證明協(xié)同施工方案具備良好經(jīng)濟效益。其計算公式如下：

原方案=（129×2.4+339.35×2.4+0.76×2.4）+（25.09×44+40.68×44+1.32×44）=4 079.88（元）

改進方案=（71.61×2.4+366.35×2.4+20.76×2.4）+（18.22×14+32.68×24+128.92×24）=3 469.44（元）

3）陽臺欄板，該項目中選用陽臺欄板規(guī)格為4 000 mm×100 mm×700 mm（長×寬×高），各陽臺模板澆筑所需混凝土用量為0.28 m3，陽臺欄板模板的支設(shè)面積為5.6 m2，參考過梁施工在原方案與改進方案的施工費用計算模式，計算出原施工方案的總費用為507.29元，改進后協(xié)同施工方案的總費用為353.92元，節(jié)約費用153.37元/處，進一步證明采用二次結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件與主體混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同施工方案可有效節(jié)約施工費用、提高經(jīng)濟效益。其計算公式如下：

原方案=（129.86×0.28+339.35×0.28+0.76×0.28）+（25.09×5.6+40.68×5.6+1.32×5.6）=207.29（元）

改 進 方 案=（93.45×0.28+366.35×0.28+20.82×0.28）+（10.27×5.6+27.38×5.6+1.5×5.6）=353.92（元）

與此同時，按原二次結(jié)構(gòu)單獨施工方案開展具體施工，完成單層二次結(jié)構(gòu)施工耗時約為6 d，其中，混凝土構(gòu)件單獨施工耗時約為2 d；但采用改進后的協(xié)同施工方案完成單層二次結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件施工可減少約1 d，整合建筑4層結(jié)構(gòu)施工可節(jié)約工期4 d，并實現(xiàn)人工費、機械費的同時縮減，有效節(jié)約了施工成本。

4.2 質(zhì)量與安全效益

選用二次結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同作業(yè)模式，一方面，在混凝土構(gòu)件模板支設(shè)環(huán)節(jié)能夠消除對于建筑主體樓板、樓梯等澆筑、振搗施工質(zhì)量的影響，在此過程中維護混凝土構(gòu)件的尺寸及表面質(zhì)量，為建筑整體成型效果及外觀質(zhì)量提供保障；同時，引入?yún)f(xié)同施工方案能夠為混凝土構(gòu)件模板支撐及構(gòu)件養(yǎng)護作業(yè)提供充足作業(yè)時間，避免以往因二次結(jié)構(gòu)工期安排過緊導致拆模時間前移，引發(fā)主體結(jié)構(gòu)梁底部開裂、混凝土強度不達標等質(zhì)量問題，確保混凝土施工強度達標，也為后期養(yǎng)護作業(yè)創(chuàng)設(shè)良好條件。此外，依托協(xié)同施工實現(xiàn)對二次結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的同步控制，減少因后期施工質(zhì)量不達標產(chǎn)生的返工等作業(yè)量，進一步節(jié)約了成本、縮短了工期。另一方面，從施工安全管理層面入手，將混凝土構(gòu)件與主體混凝土結(jié)構(gòu)進行同步作業(yè)，便于二次結(jié)構(gòu)施工中充分利用主體結(jié)構(gòu)搭設(shè)的支撐結(jié)構(gòu)與防護體系，配合層間水平網(wǎng)等安全保護設(shè)施的設(shè)置，降低施工人員高空作業(yè)及周邊場地人員的安全風險，進一步強化施工安全效益。

5 結(jié)語

通過整合實際施工經(jīng)驗進行二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、過梁、陽臺欄板與主體結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方案的同步編制，配合施工技術(shù)管理與質(zhì)量控制措施的應用，有效解決了工序交叉及重復等問題，提升了建筑整體施工效率與質(zhì)量。