雙拱洞庫建筑支模施工技術研究

摘 要：雙拱洞庫建筑支模施工具有較高的難度和復雜性。為提高工程施工質量和技術水平，本文對雙拱洞庫建筑支模施工技術的原理以及特點進行了分析總結，并結合具體工程實例，探討了施工中的相關技術要點，以供參考。

關鍵詞：雙拱洞庫建筑；支模施工；技術要點文章編號：2095-4085（2024）09-0022-03

0 引言

隨著時代的發(fā)展，拱形結構設計理念被越來越廣泛地應用到建筑設計當中。在橋梁工程中，拱形鋼筋混凝土結構已經比較常見，但是這種結構形式在房屋建筑工程中還比較少見。不同于橋梁工程對于拱形梁的應用，房屋建筑工程中現(xiàn)澆鋼筋混凝土拱形結構會涉及到超長雙跨拱形結構梁板的施工。在施工中既要考慮拱形外觀效果，又要在結構防水、高大支模、大體積混凝土澆筑、超長結構抗裂等方面達到質量和安全要求，施工難度極大。因此，做好對洞庫超長雙跨拱形結構施工中相關技術要點的分析研究具有重要的作用和意義。

1 工程概況

建設中國國家版本館是以習近平同志為核心的黨中央作出的重大決策，是文明大國建設的基礎工程；是迎接黨的二十大勝利召開的獻禮工程；是功在當代、利在千秋的標志性文化工程、政治工程、傳世工程。

按照國家一總三分的總體布局，西安國家版本館又稱“文濟閣”矗立于圭峰山下，南依秦嶺，西鄰黃柏峪，東連太平峪，北望長安城。以大氣磅礴的漢唐氣度，著力打造彰顯文化自信、展現(xiàn)時代氣度的陜西文化新地標。項目規(guī)劃總用地面積300.18畝，總建筑面積76 189.13m2，其中地上建筑48 002.81㎡，地下建筑28 186.32m2，綠化占比49%。1#洞庫承擔著存儲資源的功能，是該工程的主要建筑功能之一，同2#保藏區(qū)直接相連構成項目主樓。1#洞庫為雙跨拱形結構，在拱形結構上部有層高2.6m的管道夾層，拱形結構包括拱形梁和拱形板。拱梁半徑6.5m，拱形板半徑7.3m，拱形結構東西全長164m。為保證梁板成型美觀、質量符合標準，以及模板加工材料合理利用及加工簡便，項目利用BIM技術進行模板分割、排版，同時在施工前搭設拱形模板樣板，實現(xiàn)策劃先行、樣板引領。極大節(jié)約了洞庫拱形結構的施工工期，并提高了混凝土結構的質量及美觀效果。

2 雙拱洞庫建筑支模施工工藝原理

雙跨拱形結構通過框架柱和梁相連接，拱腳外側為剪力墻+柱，雙拱形結構沿框架柱對稱。根據(jù)圖紙中的拱形結構跨度，對模板施工進行深化設計。在拱形結構橫向上將每一跨的木模板分8個區(qū)段，包含①、②、③、④四種不同的模板分割類型；在拱形結構水平方向上根據(jù)夾層結構柱將模板分為41跨。依據(jù)模板排版連接節(jié)點確定支模體系及整體拱形結構施工流程，即進行模架體系的定位及搭設、模板安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護。

3 工程特點

3.1 節(jié)約工期

利用BIM技術拱形各連接部位及整體模架體系進行模板模數(shù)化組合排版和支撐體系設計，提前進行木模板預制加工，無需采用工廠定型加工。在施工前搭設單元拱形模架試驗樣板，以消除施工過程中的安裝節(jié)點質量缺陷，從而極大地節(jié)約了工程的工期。

3.2 提高質量

通過對雙跨拱形結構進行深化設計，使得放線定位、支架搭設、模板加工和安裝等更為精確，實現(xiàn)了拱形梁板安裝一次成型，提高了混凝土結構的質量和美觀效果，確保了拱形結構精確度。

3.3 節(jié)省成本

由于工期限制，模板無法進行在工程中周轉使用，現(xiàn)場加工木模相比于定制化鋁模既大幅節(jié)省施工成本，又便于模板拆除后在其他樓棟循環(huán)使用，有效降低了整體工程造價。

4 雙拱洞庫建筑支模施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

施工準備→測量放樣→滿堂架支設→拱形結構梁板底模和梁幫模板安裝→綁扎拱形結構梁板鋼筋和夾層結構柱鋼筋→桁架及上模板吊裝→混凝土澆筑→模板拆除→混凝土養(yǎng)護→滿堂架拆除。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

在施工之前先根據(jù)現(xiàn)澆雙拱形混凝土結構特點進行圖紙深化設計，建立結構BIM模型，實現(xiàn)模板分割及尺寸確定。然后利用BIM技術進行模板排版，同時提前搭設拱形模板樣板，以便指導后續(xù)多跨同時施工。根據(jù)深化設計結果，提前進行木模板現(xiàn)場預制，完成施工所需人力、材料和機械準備工作。

4.2.2 測量放樣

雙拱形鋼筋混凝土結構包含梁、板兩種不同結構。拱梁為連接兩側結構柱和夾層柱的主要結構，可以對整個雙跨拱形結構起到定位作用［1］。在水平方向根據(jù)兩側剪力墻和結構柱的施工控制線進行定位測量；在豎向采用投影法建立豎向標高控制網進行模擬放樣，確定標高。

豎向標高控制網的建立步驟為：首先在洞庫底板上彈出拱頂水平投影線，包括拱形結構圓心點所在水平線、夾層結構柱控制線的水平投影線、拱梁兩側水平投影線和拱形結構外側200mm控制線。然后根據(jù)夾層結構柱及圖紙建立L1、L2、L3、…、L7的拱形結構剖面豎向控制網，并把測量所需各項數(shù)據(jù)進行標注，實現(xiàn)CAD模擬放樣。

在現(xiàn)場測量和放樣過程中，依據(jù)豎向控制網，結合外側剪力墻、柱結構形成的水平方向控制線，對拱形結構梁、板進行三維放樣，實現(xiàn)精準定位。

4.2.3 支撐體系設計

針對拱形混凝土結構荷載作用力沿法線方向施加于模板的特點，采用盤口承插鋼管腳手架作為主體支撐架，為控制立桿上部自由懸臂高度，局部形成臺階式小平臺支撐架構。為平衡非正交荷載傳力要求，原則上架體的外層兩跨和上部兩步內滿設斜拉桿，中下部可間隔設置，水平剪刀撐在掃地桿及間隔兩步處均設置，采用扣件鋼管搭設［2］。在BIM優(yōu)化后滿足承載力要求確定的立桿縱橫向間距及步距的基礎上，沿拱形曲率所計算的各立桿設計矢高，統(tǒng)一調整立桿上的絲桿托盤，主梁采用加工弧形小型鋼或組合弧形鋼管，沿橫向統(tǒng)一放置在托盤上。木方次梁縱向均勻鋪設在主梁上，圓弧側面部位用鐵絲與鋼梁綁扎固定，為下一步安裝底模形成穩(wěn)固的弧形臺架。本案搭設最大高度梁下8.6m，板下9.2m，立桿縱橫向間距900mm，步距1 500mm，最上一步均不大于1 000mm，離墻間距500mm。

4.2.4 模板制作及安裝

拱梁底模及拱板底模的安裝要考慮的兩個要點是曲面面板制作鋪設以及木模板與滿堂支架的連接［3］。拱形結構下部為曲面面板，在模板選擇過程中，原計劃采用定制鋁模，但是本結構一次性使用定制模板量大，不能循環(huán)使用，且雙跨拱形結構養(yǎng)護和拆模周期長，使用定制鋁模的成本過高。在綜合考慮工期、成本和質量的情況下，最終決定采用膠合板現(xiàn)場加工預制，后期也可在其他樓棟進行循環(huán)使用。根據(jù)梁、板的結構特點，分別對梁、板的木模板進行分割制作。每跨梁幫需要模板①8塊、模板②4塊、模板③4塊；梁底需要模板④4塊，模板⑤2塊，模板⑥2塊。在實際施工加工過程中，現(xiàn)場存在很多廢棄模板，為了節(jié)省材料，根據(jù)梁幫模板的拱形弧度自制切割機軌道，將可利用的大塊邊角模板采用木方臨時拼接，然后使用切割機進行切割成拱形面板，后期根據(jù)模板①、②的標準尺寸進行分割加固成型。根據(jù)拱形結構不同的位置，板底所需模板尺寸及數(shù)目不盡相同，因此，按照優(yōu)化設計圖紙，將各規(guī)格模板編制成表（見表1）。

梁幫模板與板底模板采用雙層膠合板錯邊企口形式進行扣接，連接處用鐵釘初步連接固定，后續(xù)采用木方和鋼管補強，步步緊和鋼管斜撐進行固定。拱板上表面采用自制桁架作為上面板支撐架，桁架下弦為弧形鋼梁，弧形模板固定在鋼梁上。每兩榀為一個單元，在鋼筋綁扎完成后吊裝安裝到位，然后將各單元桁架用扣件鋼管連接成整體［4］。對確保拱形結構成型的精準控制，為降低勞動強度及提高工效打下了良好的基礎。

4.2.5 鋼筋綁扎

洞庫拱梁與夾層結構柱全部疊交在一起，箍筋為共用，在綁扎鋼筋時，先綁扎夾層結構柱鋼筋，然后再進行拱梁鋼筋綁扎。綁扎過程中，主要控制點為箍筋大小和拱形結構梁、板主筋的曲度。

鋼筋加工過程中，先加工一根符合曲度的主筋，然后參照這根主筋進行加工。同時加工鋼筋時要注意考慮鋼筋與既有外側結構的搭接長度。在鋼筋綁扎時要用砂漿墊塊將底筋墊起，在上下層鋼筋間要嚴格使用定位筋，從而確保鋼筋保護層厚度以及曲度，以防止底部露筋等現(xiàn)象［5］。

4.2.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護

（1）項目混凝土采用商品混凝土，由于一次性澆筑量大，需在澆筑前與商混站溝通，并關注外界影響使用的因素，確保連續(xù)澆筑。混凝土澆筑采取對稱式澆筑，在兩側設置振搗窗口，從拱形結構底部對稱向上澆筑。因為拱形結構特點，在振搗時要將混凝土氣泡完全排出，至表面不下沉為止，同時也不要在一個點位長時間振搗，以避免混凝土離析。在澆筑時，需專人觀測模板位移和架體沉降，要確保拱形結構受力均勻不變形，從而保障施工安全及成型質量。在混凝土達到終凝后，方可對模板進行拆除。

（2）外模養(yǎng)護措施。由于拱形結構無法蓄水，在養(yǎng)護時要在拱頂覆蓋黑心棉，拉通塑料水管，間隔開孔，采取類似滴灌的方式24h養(yǎng)護，以防止混凝土面層出現(xiàn)裂縫。

4.3 效益分析

本項目采用常規(guī)的木模板進行施工，設施材料及施工簡便易行，施工投入與定制化鋁模的一次性使用相比顯著減少，共節(jié)約成本120萬元。同時，經過提前進行模板分割和排版，在施工前提前進行模板標準化加工，在搭完滿堂支架后各跨同時進行模板安裝、鋼筋綁扎，顯著提高了工作效率和質量，并縮短了工期。

5 結語

本文結合工程實例詳細分析了雙拱洞庫建筑支模施工技術的工藝原理和技術要點，并通過工程實例驗證了該技術的可行性和應用優(yōu)勢。但是，為進一步提升雙拱洞庫建筑支模施工質量，在工程建設中仍需加強對該技術的進一步研究和改進，不斷完善施工工藝，并加強施工質量控制，以滿足不斷變化的工程質量建設要求和環(huán)境變化。

參考文獻：

［1］黃華.大跨徑裝配式拱形混凝土涵洞施工技術研究［J］.江西建材，2022（7）：136-137，140.

［2］吳自全，舒云聰，蔡希杰，等.半圓拱形清水混凝土屋頂結構施工［J］.建筑施工，2022，44（4）：693-696.

［3］岐峰軍.現(xiàn)澆混凝土拱形骨架施工質量控制［J］.山西建筑，2010，36（30）：148-149.

［4］王賀迪，孫紀龍.鋼筋混凝土結構屋蓋局部大跨度斜交龜背式拱形鋼網架滑移施工技術研究與應用［J］.施工技術，2018，47（S4）：1576-1579.

［5］桑明泰.拱形鋼波紋板加固鋼筋混凝土蓋板涵探析［J］.公路交通科技（應用技術版），2015，11（9）：13-14.