地下車庫空心樓蓋的施工技術對比

王慧超

(中鐵十四局集團有限公司市政工程分公司,山東 青島 266000)

目前,在地下車庫的建設中,空心樓蓋施工技術是一種常用的技術手段,此技術利用空心樓蓋作為車庫的頂部覆蓋,不僅可以節省建筑材料,還能夠充分利用空間,從而達到更加高效的建設效果。空心樓蓋也叫現澆無梁空心樓蓋,安裝芯模產品后現澆而成的空心無明梁樓蓋。空心樓蓋包括鋼筋、混凝土和芯模。芯模作為減負構件,可以采用蜂巢芯、鋼網鏤或者一次性模殼,三者各有優勢和不足。青島市泊里鎮駐地改造項目,蜂巢芯、鋼網鏤和一次性模殼三種芯模均有采用,結合項目的使用情況,具體分析三種芯模的優缺點。

1 工程概況

本項目為青島市泊里鎮駐地改造工程,總建筑面積約47.2萬m2,其中地下建筑面積約15.6萬m2。項目共五個地塊,地塊一車庫空心樓蓋選擇蜂巢芯作為內腔,地塊二為鋼網鏤,地塊三為一次性膜殼,見圖1。

三個地塊的車庫結構形式均為框架,為方便工廠成品的統一加工,要保證梁、板尺寸統一:頂板厚度為600 mm,主框架梁截面尺寸B×H為600 mm×600 mm,肋梁截面尺寸B×H為150 mm×600 mm,扣除結構尺寸后的車庫凈高為3.3 m(B為梁的寬度,H為梁的高度)。

蜂巢芯材料尺寸900 mm×900 mm×450 mm,鋼網鏤材料尺寸900 mm×900 mm×380 mm,一次性膜殼最大肋緣處材料尺寸450 mm×450 mm×380 mm。

2 空心樓蓋內腔構件介紹

2.1 材料制作

地塊一的蜂巢芯是一種由高強膠凝材料和加強筋、鋼筋網片現澆制作而成的空心構件[1]。巢壁有增強抗沖擊能力和強度的加強筋,結構底板內夾有鋼筋網片。

地塊二的鋼網鏤是由薄型熱鍍鋅鋼板為母材沖切擴張制造而成[2],外表面用特殊成網技術,包漿但不漏漿,內部用鋼絲網骨架作為內撐,焊制成型。

地塊三的一次性膜殼的原料采用綠色環保的特種工程塑料,采用定制的注塑設備,通過高溫高壓注塑成型的組裝殼體[3]。

2.2 加工細節

鋼網鏤和一次性膜殼直接作為空心樓蓋的內腔,二者上部是150 mm混凝土現澆層,殼體下部是70 mm的混凝土疊合層包底,四周均被現澆混凝土包裹。而蜂巢芯施工時直接將其定位在模板上。為防止蜂巢芯拆模后下墜,巢芯側壁設計凹槽,和混凝土雙向擠壓雙向受力,疊合十分牢固,下部直徑4 mm的鋼筋網片進一步避免了芯體與肋梁相交處的混凝土開裂。

與傳統一次性膜殼不同,鋼網鏤考慮到澆筑混凝土時的抗浮,加工時采用特殊的成孔工藝,具有很好的透氣性能,澆筑時做輕微抗浮處理即可。

一次性膜殼中間設有觀察孔,現澆混凝土時可有效觀察殼體下部混凝土的密實程度,避免欠振及過振。

3 施工流程及工藝對比

3.1 施工流程

1)施工準備:材料到場后,在現場提前規劃好的堆場區域內碼放整齊。2)標高復測:底部模板支設后立即對標高進行復測,根據規范要求,梁板大跨度需要提前起拱。3)肋梁彈線:根據結構模板圖定位尺寸,對密肋梁位置精準定位,保證鋼筋順直。4)柱帽鋼筋的綁扎要求:作為抗剪抗沖切的關鍵部位,應根據設計要求對柱帽核心區的箍筋進行加密。5)框架梁鋼筋的綁扎要求:對負筋外伸長度和通長筋接頭位置要特別注意,機械連接套筒應避開柱帽。6)密肋梁鋼筋的綁扎要求:應按照規范和設計要求確定密肋梁的縱向鋼筋進入支座的長度。7)水電套管預埋:注意不得遺漏水電暖的預留套管,預埋線盒盡量在肋梁和框架梁中部布置[4]。8)構件放置:成品模板要拉線布置,安放要整齊、有序、通長,發現有破損的及時更換。9)蓋筋綁扎:上部雙層雙向鋼筋網片,上下網片之間放置馬凳支撐,網片和構件之間要設置墊塊。各工序現場圖見圖2。

3.2 工藝對比

作為空心樓蓋的內腔,蜂巢芯、鋼網鏤、一次性膜殼基本的施工流程是一致的,但是施工細節有諸多的不同(見圖3)。

1)考慮到拆模后構件的順直及跑漿現象,蜂巢芯直接放置于模板時,模板上肋梁線定位要準確,蜂巢芯全部放置完畢要通拉大線,進一步校正。2)一次性膜殼下部錐形支撐腿6 cm高,和膜殼一體壓制成型,放置膜殼時無需額外布置馬凳鋼筋支撐。鋼網鏤需做成品墊塊,以保證箱體下部的單層雙向鋼筋網片滿足設計要求的保護層,保證構件的耐久性等要求。3)一次性膜殼由特種塑料壓制成型,不同于鋼網鏤有著極好的透氣性能,又不同于蜂巢芯能夠做到肋梁的互相擠壓雙向受力,所以一次性膜殼施工時必須設置抗浮措施。殼體上部設計縱向凹槽,設計放置14 mm的通長抗浮鋼筋,通過觀察孔打眼穿透模板,用鐵絲綁扎直徑6 mm的螺紋鋼下襯貼合模板或木方下表面,鐵絲上部從觀察孔穿過,并與抗浮壓筋綁扎牢固,達到抗浮的效果。4)鋼網鏤和一次性膜殼下部設置70 mm～80 mm厚的混凝土疊合層,為避免漏筋,在施工的時候,需考慮澆筑的密實程度,可以通過提前設置的觀察孔來觀察混凝土的澆筑狀態[5]。為了保證有良好的和易性,澆筑之前應調整好混凝土的坍落度,石子的粒徑適當調小,以保證疊合層混凝土澆筑密實。

4 施工技術要點

1)泊里鎮駐地改造工程三個地塊的地下車庫均為框架結構體系,雙向正交的密肋梁將曲格內的荷載傳至周邊框架梁上,利用框架梁與框架柱向基礎傳遞,傳力途徑明確。因此不論空心構件選用哪種形式,柱帽作為頂板受力核心位置,受力較大,且較為復雜,設計時都不考慮放置空心構件,柱帽的結構尺寸必須精確,以保證滿足受力要求,柱帽模板支設完成后均要逐個檢查復核。

2)三個地塊的車庫頂板在柱帽核心區部位鋼筋密集,鋼筋交叉較多,為滿足保護層要求,通常會造成柱帽頂部高于板面其他位置。為了避免實際施工過程中盲目找坡,增加無效混凝土用量,所以設置50 mm木方吊模,施作頂部防水卷材時將錯臺位置抹成圓弧即可。

3)因三個地塊空心樓蓋的密肋梁寬度均為150 mm,斷面小,所以混凝土粗骨料粒徑應不大于20 mm,同時還要有良好的和易性。車庫頂板厚度600 mm,應分層振搗,為保證雙向密肋梁之間無氣泡,混凝土的布料和振搗應同步配合[6]。

5 優勢與不足

5.1 空心樓板優勢

5.1.1 降低工程造價

1)地下車庫采用空心樓板,在樓板抗彎強度基本相同的情況下,根據樓板受力特性,受拉區混凝土發揮作用小,大幅減少下部受拉區混凝土,主要以鋼筋受拉為主。與主次梁結構體系的實心樓蓋相比,樓蓋自重減輕,混凝土用量減少。

2)車庫頂板下部沒有明梁,是個大平板,無需吊頂,并且節省了梁側抹灰,既縮短了工期,又節約成本。

3)布置煙感和自動噴淋噴頭時,因板底平整,不需要按結構曲格進行布置,安裝成本也相對下降,安裝工期可加快。

5.1.2 方便施工、節省模板用量、有效縮短施工工期

1)本工程三個地塊現澆混凝土空心樓蓋的框架梁、密肋梁屬于暗梁,高度和車庫頂板等厚。樓蓋大面積為平板,無傳統井字梁的結構曲格,方便設備管線的安裝,進而提高了最終的凈空高度,拆模之后的整體觀感也會增強。

2)空心樓蓋下部模板平整簡單、木工班組施工速度快,節省模板用量并減少了模板的損耗;后期拆模后,管道及設備安裝也更加的方便,能有效縮短施工周期。

5.1.3 有效減少混凝土收縮裂縫、防水性能優越

1)與傳統結構的主次梁實心樓蓋體系相比,空心樓蓋的梁、板混凝土用量能降低22%～30%。地下車庫空心樓蓋屬于密肋結構,密肋結構的肋梁是由主筋、箍筋組成的鋼筋骨架,密布在樓蓋之中,因此樓蓋的延性非常好,在交變應力作用下顯示出極好的韌性,不容易出現裂縫,防水性能更好。

2)作為預制構件,蜂巢芯的收縮量已經完成,并且蜂巢芯可以將周邊的現澆肋梁混凝土的收縮應力均勻釋放,因此空心樓蓋的收縮裂縫遠比全現澆樓蓋體系少[7]。

5.1.4 保溫、隔聲性能好

地下車庫空心樓蓋傳熱系數低,能減少熱量的傳導,并且本工程三個地塊車庫頂板的覆土厚度均能達到1.6 m～1.9 m,降噪效果和建筑節能效果明顯[8]。

5.1.5 抗震性能好

密肋梁空心樓蓋整體延性好、防連續倒塌能力強、樓蓋平面內外剛度均較大,整體延性好,樓蓋與框架柱的節點滿足強柱弱梁,其良好的抗震性能是無梁樓蓋等無法比擬的[9]。

5.2 三種芯模構件的優勢與不足

1)蜂巢芯重量遠高于相同尺寸的鋼網鏤及膜殼[10],因操作面問題塔吊一次性只能吊放兩塊,下部有一人負責起鉤,工作面上有兩人解鉤和安放。蜂巢芯就位后,材料碼放區的工人才能重新上鉤,占用塔吊的時間偏多,工人勞動強度也大。經測算,一吊一放整道工序4 min,加上安放之前的貼雙面膠、拆模后的雙面膠清理及打磨,蜂巢芯的綜合人工費達18元/個。

2)每一列一次性膜殼均需設置直徑14 mm的抗浮壓筋,考慮人工透過膜殼觀察孔打孔,同時模板上部、下部均需要工人配合固定鋼絲和拉結筋,經測算,單抗浮措施發生的人工費及材料費達5元/個。

3)鋼網鏤為半成品鋼網片附帶鋼筋骨架現場焊接、現場加工,一次性膜殼也是現場組裝,占據的場地偏大,但是可以打捆吊裝,安放比蜂巢芯方便,工人勞動強度低,還沒有后期的清理費用。但構件強度比蜂巢芯低,現場施工損壞的現象偏多。

4)因蜂巢芯直接和模板接觸,拆模后如果發生滲漏隱患,可直接鉆眼,在上部15 cm現澆板找到直接的滲漏點,進行注漿處理。鋼網鏤和一次性膜殼作為空心樓蓋內腔,四周均被混凝土包裹,頂板回填以后發生滲漏,只能從車庫板底進行注漿,無法找到直接的滲漏點,往往出現堵住一處,又從其他裂隙處滲漏的現象。

5)膜殼屬于特種塑料,而鋼網鏤材質為鋼制網狀片材,與現澆混凝土有極好的相融性,鋼網鏤和混凝土融為一體,整體性也比膜殼更好。

6)蜂巢芯多為手工生產,產量不高,不時出現供應短缺的情況,影響施工進度,而鋼網鏤與一次性膜殼均機械化生產,產量高。但是二者均作為半成品進場組裝或焊接,占用一部分場地,各有利弊。

7)蜂巢芯在廠家加工成成品,由廠家裝車發往工地,體積占比大,單程運輸數量受控,而鋼網鏤和膜殼均可以疊放,運輸成本相應降低,但是現場組裝會發生相應的人工成本。

8)由于蜂巢芯直接放置在模板上,所以強弱電的預埋線管只能走肋梁,在工程安裝后期,機電設備管線的吊支架因擔心把蜂巢芯下壁打穿,只能在肋梁處固定。地塊一施工時出現大量的支吊架螺栓把預埋線管打碎的情況,導致安裝班組只能在車庫頂板明裝配管,并且明配管還要做防火處理,增加了返工時間及相關費用。蜂巢芯、鋼網鏤、膜殼細部對比見圖4。

6 地下車庫空心樓蓋的方案比選

1)如果項目工期緊張,選擇蜂巢芯作為車庫頂板空心樓蓋的內腔更合適。因為現場搶工對熱熔法施工的高聚物改性瀝青防水卷材的成品保護不當,抑或車庫頂板上重車過早,極易導致結構層和防水層之間出現竄水隱患。由于鋼網鏤和一次性膜殼下部有7 cm混凝土板,內配Φ8@150 mm單層雙向鋼筋網片,為受力結構板,外加樓蓋空腔的間隔,防水工人無法在車庫下部找到直接滲漏點,往往出現一處堵住一處,相鄰或者其他空腔板塊再次滲漏的情況,堵漏成本會大大增長,而蜂巢芯發生滲漏可直接穿透巢芯直接在上部結構板注漿處理,堵漏效果極好,堵漏成本可控。

2)如果工期可控,可選擇鋼網鏤作為樓蓋內腔。車庫頂板回填土控制好進場時間,避免由于施工不當造成重車直接對車庫頂板的擾動,防水卷材的施工質量和成品保護到位,拆模之后觀感也強于蜂巢芯下壁,無需二次剔鑿錯臺及雙面膠清理,可局部打磨直接進行防霉涂料的噴涂。

3)從造價上考慮,蜂巢芯、鋼網鏤、一次性膜殼各不相同(見表1—表3)。

表1 蜂巢芯、鋼網鏤、膜殼材料費分析

表2 蜂巢芯、鋼網鏤、膜殼人工費分析 元/個

表3 蜂巢芯、鋼網鏤、膜殼匯總單價 元

針對單個空腔而言,僅材料費用采用蜂巢芯是最低的,而鋼網鏤和一次性膜殼材料費持平,當考慮施工工藝的不同及材料自身的特點所導致的人工費時,鋼網鏤和蜂巢芯相差不大,采用塑料膜殼的綜合造價最高。

列表僅針對材料費用及施工工藝造成的人工費兩大部分做如上分析,而發生的維修、返工等隱形項目和風險并未考慮,主要歸納如下:

1)蜂巢芯:強弱電、消防預埋管集中走肋梁部位,后期吊支架打穿預埋管概率遠高于膜殼和鋼網鏤;2)鋼網鏤:如果發生滲漏水漏點難查找,維修成本高;3)一次性膜殼:發生滲漏水漏點難查找,維修難度大;膜殼之間的空間也需用混凝土填充,相比蜂巢芯,混凝土用量增加。

7 結語

膜殼不是最優推薦,而鋼網鏤和蜂巢芯則要根據項目的進展、工期情況、當地的物料及人工成本、材料自身的特點、可能發生質量隱患帶來的隱形成本、工序的銜接及現場合理的安排等諸多因素綜合考量進行合理的選用。

蜂巢芯、鋼網鏤、一次性膜殼作為減少結構自重構件施工的地下車庫空心樓蓋,從綜合造價、施工周期、防連續倒塌等還是從后期的完工后的視覺效果來看,優勢比較突出,但各自的工藝漏洞也不能忽視,需要精細化施工方可避免,上述的技術對比和方案比選可為類似工程指導施工并以借鑒。