用于剪力墻鋼筋及模板定位的多功能頂撐施工技術研究

王 晶

（中鐵十六局集團城市建設發展有限公司，北京 100018）

0 引言

工業與民用建筑現澆剪力墻結構施工中，傳統的木模板組合工藝因其材質輕捷、成本低廉、操作便捷及適于工地現鋸現配等特點，依然得到廣泛應用并占據著主導地位。其構造體系由雙面覆膜木膠模板、方木次龍骨、鋼管或型鋼主龍骨及對拉螺栓、斜向支撐等部件組裝而成。

對于現澆混凝土構件，規范準確的鋼筋安裝以及精確穩固的模板體系是其達到內實外美質量效果的前提保障。由于鋼木組合模板自身的材質性能、傳統工藝方法的不足等局限性，現澆剪力墻實體工程普遍存在不同程度的質量弊病，多數由于鋼筋與模板安裝定位兩項上游工序質量出現缺陷而引發，重點表現為墻體截面尺寸超標、墻面垂直度及平整度不良、受力鋼筋位移及鋼筋保護層厚度偏差過大等。剪力墻混凝土澆筑過程中，出現這些問題時不易發現，發生事故時無法彌補，難以滿足設計及規范要求的質量標準，嚴重制約著現澆結構工程的整體質量提升，亟需通過技術改進措施克服傳統工藝的不足，推行標準化施工，提升建筑企業管理水平并促進建筑行業創新發展。

1 工程概況

河北保定城中村改造安置房工程位于保定市蓮池區，東至焦銀路，西臨東三環，北到裕華東路，南臨天威東路，規劃總用地面積約 253 畝，總建筑面積為 57.25 萬m2，由 15～26 層不等的 28 棟高層及配套組成，其中安置住房 3 542 套。基礎形式為樁基筏板，地下車庫和主樓都為框架剪力墻結構。

2 剪力墻鋼筋及模板定位常規工藝闡述與分析

2.1 鋼筋定位措施

2.1.1 梯子筋

梯子筋采用12 以上鋼筋焊制為骨架設置在墻體內，根據梯子筋分檔間距分別綁扎墻體豎向及水平鋼筋，利用豎向梯子筋限定墻體水平鋼筋間距，梯子筋間距不大于 2 000 mm［1］；利用水平梯子筋限定墻體豎向鋼筋間距，并與墻體受力鋼筋綁牢，同時控制鋼筋保護層厚度，墻體水平梯子筋設置如圖 1 所示［2］。

圖1 墻體水平梯子筋設置示意圖

這種施工做法雖然控制效果較為理想，但需要消耗大量輔助鋼筋，加大了現場焊接及安裝工作量，占用較多的工序時間，不利于節材增效；梯子筋的制作質量要求較高，加工時需制備專門的模具，增加了資源投入及人工成本；梯子筋在運輸與使用過程中容易彎曲變形，對定位控制效果產生影響。

2.1.2 雙 F 卡

雙 F 卡根據墻厚及受力鋼筋直徑采用10～14 鋼筋焊制，兩端的卡槽卡在墻體水平鋼筋上，起到限位雙排鋼筋間距及控制保護層厚度的作用，同時可兼做側模頂撐，防止模板向內偏移，雙 F 卡構造詳圖如圖 2 所示，設置示意圖如圖 3 所示。

圖2 雙 F 卡構造詳圖

圖3 雙 F 卡設置示意圖

雙 F 卡同樣存在鋼筋消耗高及焊接量大的弊端；卡具端頭與模板接觸面積小，不僅容易滑移錯位，而且在對拉螺栓拉力作用下容易刺傷模板，易導致模板位置出現偏差；因其不具備止水性能，地下室外墻及水池等有防水要求的墻體禁止使用。

2.1.3 保護層墊塊

剪力墻鋼筋保護層常規采用砂漿（混凝土）墊塊或成品塑料墊圈，砂漿（混凝土）墊塊與鋼筋之間不易固定，荷載作用下容易位移或脫落，墊塊強度一般難以達到規范要求，受力破損后致使鋼筋保護層厚度失控；成品塑料墊圈無論強度還是穩定性都非常不足，承壓能力低，在對拉螺栓拉力及混凝土側壓力作用下易變形失效。

2.2 模板定位措施

剪力墻側模的安裝定位措施除了采取對拉螺栓鎖緊及加強模板外部支撐外，最主要的是利用長度同墻厚的內支撐對頂內外側模，與對拉螺栓共同作用，保證模板內部截面尺寸準確。常用的模板內支撐類型多樣，早期曾利用短方木作為模板頂撐，但方木嵌于混凝土內部造成結構薄弱及滲漏的危害，且因固定困難不能有效保證墻體尺寸，目前已經取締采用；也有利用短鋼筋作為模板頂撐的做法，同樣具有耗材用量高、易滑移、易刺傷模板的不良因素。

隨著新型建材的日益廣泛，近年來普遍采用預制混凝土模板內支撐，其兩端的預留凹槽卡在墻體水平鋼筋上，同時具有內撐模板、限位受力筋及控制保護層厚度的功能，其構造詳圖如圖 4 所示。

圖4 預制混凝土內支撐構造詳圖（單位：mm）

這種產品雖然現場應用十分普及，但沒有明確規范規定其質量標準，同時在使用過程中存在以下問題，目前尚未有效解決。

1）GB 50666－2019《混凝土結構工程施工規范》及 JGJ/T 219－2010《混凝土結構用鋼筋間隔件應用技術規程》中均有規定，“定位件應具有足夠的承載力、剛度、穩定性和耐久性。定位件的數量、間距和固定方式應能保證鋼筋的位置偏差符合國家現行有關標準的規定”［3］；“混凝土間隔件的混凝土強度應比構件的混凝土強度等級提高一級，且不應低于 C30”。預制混凝土內支撐的抗壓強度等級、截面尺寸、抗折強度、布置間距等性能指標均缺少理論依據及質量保證，現場使用往往憑經驗和直覺，難以滿足施工規范的技術標準。

2）預制混凝土內支撐與墻體鋼筋之間不易綁扎固定，僅靠自身的凹槽卡扣水平鋼筋，荷載作用下易位移，失去控制模板截面尺寸及限位鋼筋的功能。

3）混凝土內支撐不具備抗滲性，在有防水要求的構造中使用時，會造成水份沿支撐件毛細滲透，對墻體防水性能造成危害。

4）剪力墻水平鋼筋規格因設計各異而不同，支撐件的預留凹槽與鋼筋之間會存在位移量，不能精確限定鋼筋位置，導致鋼筋保護層厚度出現偏差。

3 剪力墻多功能頂撐施工關鍵技術

3.1 多功能頂撐技術原理

多功能頂撐由支撐螺桿及左右對稱的限位卡扣組合而成，通過限位卡扣上的螺紋內絲調整頂撐長度同墻厚。墻體分布鋼筋綁扎完成后即可安裝，限位卡扣上的橫向卡槽卡緊墻體水平鋼筋，限位卡扣上的豎向卡扣鎖定墻體豎向鋼筋，定位縱橫向受力鋼筋位置；橫向卡槽外徑距限位卡扣外邊緣按保護層尺寸設計，可精確控制受力鋼筋保護層厚度；墻體支設側模后多功能頂撐同時頂緊墻體側模，與對拉螺栓共同作用保證模板內部截面尺寸準確；墻體縱橫向鋼筋及側模通過多功能頂撐形成互撐互鎖構造，可同步確保剪力墻鋼筋及模板定位精準。

3.2 多功能頂撐制作步驟

3.2.1 制作支撐螺桿

支撐螺桿采用10 或12 鋼筋制作，下料長度=墻厚-4 mm，當墻厚≤200 mm 時采用10 鋼筋，當墻厚＞200 mm 時采用12 鋼筋，兩端各 45 mm 長度分別套絲，當用于有防水要求的墻體時，支撐螺桿中部增設遇水膨脹止水環，支撐螺桿制作詳圖如圖 5 所示［4］。

圖5 支撐螺桿制作詳圖（單位：mm）

3.2.2 定制限位卡扣

限位卡扣分為左右側兩種型號，采用高分子聚合技術由專業廠家生產，內部設有與支撐螺桿匹配的螺紋內絲，與模板接觸的側面為鋸齒狀構造，墻體拆模后限位卡扣不外露，利于保證墻面美觀。

3.2.3 組合多功能頂撐

將支撐螺桿兩端的絲扣分別對應左右限位卡扣上的螺紋內絲擰緊，檢查限位卡扣兩端鋸齒形邊緣之間的長度，通過絲扣調整使組合后的頂撐總長與墻厚相同，多功能頂撐三維示意圖如圖 6 所示，三維效果圖如圖 7 所示。

圖6 多功能頂撐三維示意圖

圖7 多功能頂撐三維效果圖

3.3 多功能頂撐安裝操作步驟

3.3.1 測量放線

首先清理基層，剔鑿浮漿及軟弱層，鑿毛后沖洗干凈。根據控制網坐標放出定位軸線、墻體模板邊線及控制線、門窗洞口等細部尺寸，用墨斗彈出墨線；復核樓面基層標高，抄測+500 mm 標高控制點，標識在剪力墻鋼筋上，作為控制剪力墻頂面標高的依據。

3.3.2 連接豎向鋼筋

校正下層預埋的甩槎鋼筋位置，清理鋼筋表面灰漿等污染，然后逐根接長墻體豎向鋼筋，鋼筋接頭采用綁扎連接。

3.3.3 綁扎水平鋼筋

先綁扎暗柱及門窗過梁鋼筋，再綁扎墻體水平分布筋，水平分布筋設置在豎向鋼筋外側，在墻體豎向鋼筋上畫出分檔線，起步水平筋距底板 50 mm，豎向鋼筋搭接范圍綁扎不少于 3 道水平筋，以保證豎向搭接鋼筋傳力可靠，然后按照設計要求綁扎連梁鋼筋及拉筋。鋼筋搭接與錨固長度按設計及規范要求執行，采用八字扣逐點綁扎牢固。

3.3.4 安裝多功能頂撐

墻體分布鋼筋綁扎完成后安裝多功能頂撐，間距≤1 000 mm，參照拉筋的設置方式呈梅花形布置，在墻體縱橫向鋼筋交叉處安裝。首先將左右限位卡扣上的橫向卡槽分別卡緊墻體兩側對應的水平筋，之后將對應的豎向鋼筋推入左右限位卡扣上的豎向卡扣，同時鎖定縱橫向受力鋼筋位置。因橫向卡槽外徑距限位卡扣外邊緣按照鋼筋保護層尺寸設計，定位受力鋼筋位置后即可精確控制鋼筋保護層厚度。

3.3.5 模板安裝及定位

多功能頂撐安裝完成后支立墻體側模，先立起單側模板，根據模板控制線調正模板根部位置，臨時支撐后在對拉螺栓位置設置 PVC 套管［5］，穿入對拉螺桿，之后支立另一側模板調正位置，使兩側模板螺栓孔位置對應，將對拉螺栓兩端分別穿入兩側模板的螺栓孔內，然后自下而上安裝鋼管主龍骨，鎖緊對拉螺栓。此時多功能頂撐兩端頂緊墻體側模，與對拉螺栓內頂外拉共同作用，確保模板內部截面尺寸準確。墻體縱橫向受力鋼筋及側模通過多功能頂撐形成互撐互鎖構造，可精確控制鋼筋位置及保護層厚度，并頂緊側模防止位移，保證墻體截面尺寸及平整度滿足規范要求。多功能頂撐安裝示意如圖 8 所示，三維效果圖如圖 9 所示［6］。

圖8 多功能頂撐安裝示意圖

圖9 多功能頂撐安裝三維效果圖

3.3.6 質量驗收

墻體模板加固完成后，封堵模板底部縫隙，避免根部混凝土漏漿［7］；根據基層上的模板控制線檢查模板位置，利用靠尺檢查模板平整度及垂直度，發現偏差應及時調整；復核模板安裝的軸線位移及頂面標高，用鋼尺檢測模板截面尺寸，使其滿足設計及規范要求。

4 創新工藝優點

1）質量精確性。控制效果準確可靠，確保受力鋼筋及模板位置準確，可將鋼筋保護層厚度精確至毫米，滿足結構實體檢驗質量標準以及設計與施工規范要求，顯著提高施工精度及結構質量。

2）功能多樣性。采用限位卡扣與支撐螺桿的簡單組合，集鎖定主筋、精控保護層厚度、內撐模板、防水抗滲等功能于一體，通用于現澆剪力墻鋼筋及模板安裝定位精細化施工，只需一種簡易工具，滿足多項技術指標要求。

3）更新替代性。在受力鋼筋定位措施上，替代傳統的梯子筋、雙 F 卡；在鋼筋保護層控制工藝上，替代傳統的砂漿（混凝土）墊塊或成品塑料墊圈［8］；在模板截面尺寸及平整度控制技術上，替代鋼筋支撐及預制混凝土內支撐，通用性強、安全性高、操作簡便快捷。

4）經濟合理性。多功能頂撐與鋼筋綁扎同步安裝，不占用工序時間，節省大量重復投入的措施費及人工成本，簡化施工工序，利于提高工效、加快施工進度。

5 經濟效益分析

以本項目高層住宅為例，現澆剪力墻結構，地上 17層，地下 1 層。采用本技術應用于現澆剪力墻主體施工，質量均滿足設計及規范要求。

1）工期成本。由于合理簡化施工工序，每個標準層施工周期壓縮了一個工作日，單體建筑相對于傳統工藝平均節約工期 18 d。

2）材料及人工費。以住宅樓標準層為例，樓層面積為 632.78 m2，剪力墻立面面積 1 012.5 m2，采用多功能頂撐施工，與傳統梯子筋+預制混凝土內支撐+塑料墊圈保護層工藝經濟指標對比如表 1 所示。

表1 經濟指標對比表

根據上述綜合測算，從經濟角度對比，應用本技術進行剪力墻鋼筋及模板安裝精細化施工，可節省施工成本 4.14 元/m2，施工措施費降低 56 %，經濟效益顯著。

6 結語

本文通過對傳統現澆剪力墻鋼筋及模板安裝定位技術的改進與創新，研發應用多功能頂撐，實現一種標準化工具滿足多項質量要求，消除了傳統工藝的安全、質量危害，顯著提高現澆剪力墻結構質量，并促進降本增效、節能環保。因技術新穎，該技術已申報國家發明專利［9］。該技術對于推進鋼筋混凝土結構工程標準化施工、高質量發展，具有良好的實用價值，同時為類似工程積極推廣科技攻關、利用小工具解決大問題的創新意識提供參考。Q