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1、現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱施工工法 1.前 言隨著建筑技術的不斷提高，建筑造型更趨新穎、多樣化，現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱結構被越來越多的應用于工程中。但是現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱的施工卻成為一大難點，施工技術要求高、難度大，對工程的質量及工期具有重要影響，尤其是對于模板加工、模板企口拼裝、模板加固以及節點鋼筋的綁扎技術等要求更為突出，如何采取安全、優質、經濟、高效的施工措施加以保證，是施工技術管理的一個重要課題。利用BIM技術輔助現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱施工，提高模板空間定位及下料精度，確定節點鋼筋預下料和綁扎情況，并采用“企口錯位拼裝、雙重加固”的模板施工工藝技術，克服原有技術的不足，2、減輕工人的勞動強度，提高工人的勞動效率，與傳統施工相比，具有操作更方便，施工質量更可靠、成本更低廉等特點，具有一定的推廣價值。現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱施工工法先后在“重慶新聞傳媒中心一期工程”、“安徽喜迎門小區二期E標段小學單體工程”中推廣應用，效果良好。截止目前，本工法中的核心技術已取得實用新型專利授權2項（V型圓柱混凝土的澆筑模具，專利號：ZL201420476820.3，V型圓柱斜線段混凝土澆筑模具，專利號：ZL201420476774.7），同時，取得實用新型專利受理1項（V型圓柱交叉段混凝土澆筑模具，受理號：201420476775.1）和發明專利受理1項（V型圓柱混凝土的澆筑模具3、及施工方法，受理號：201410416916.5）。2.工 法 特 點2.1 施工效率高。利用BIM技術實現對V型圓柱的空間定位和精確放樣，計算出模板、鋼筋施工等各項參數，省去了繁重、低價值的反復協調與人工檢查工作，提高了施工整體質量和效率。2.2 現場適應性強、勞動強度低、質量易保證。可根據現場實際情況，切割下料，操作方便；同時無需大型吊裝設備即可完成組裝，提高裝模效率；圓木模板采用“企口錯位拼裝、雙重加固”等技術，接縫嚴密，穩定牢固. 2.3 一次性投入低，經濟效益明顯。2.4 安全性高，綠色環保。設備投入低，作業難度小，安全防護容易，節能降耗效果明顯，對周圍環境影響小。3.適 用 范 圍4、本工法適用于工業與民用建筑中現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱施工。4.工 藝 原 理4.1 采用BIM技術對“V”型圓柱木模板進行空間定位和精確放樣，實現了可視化三維視圖,提高了模板的加工、安裝精度。4.2 圓型木模板采用企口錯位拼裝、雙重加固等技術，確保了接縫嚴密，穩定牢固。4.3 節點處鋼筋施工采用BIM技術預先放樣定位，提高了鋼筋安裝質量。圖4.3 工藝原理圖說明： 148mmx3.5mm鋼管固定架 240mmx80mm方木楞 31mmx30mm環形鋼箍帶 4圓木模板 5拼縫 6對拉絲桿 7結構板5.施工工藝流程及操作要點5.1 工藝流程“V”型圓柱木模板設計及加工 定位放線 支架搭設鋼筋綁扎5、 定位筋安裝 柱模預檢 “V”型圓柱木模板拼裝、加固 “V”型圓柱斜度、軸線檢查 澆筑混凝土養護柱模拆除 圖5.1 工藝流程圖5.2 操作要點 5.2.1 “V”型圓柱木模板設計及加工根據工程特點及現場施工條件，在廠家訂購18mm厚、3000mm長的半圓弧形木模板，運送至現場后，利用BIM技術進行現場輔助放樣，確定圓弧形木模板下料尺寸，最后由專業的技工在現場進行加工。圖5.2.1-1 “V”型圓柱木模板設計分析圖一利用BIM技術建立“V”型圓柱三維視圖，剖切相貫線進行數據分析，可得出如上圖所示“V”型圓柱圓木模板下料切割輪廓線，為半橢圓形式。利用數學方法，以底部圓心為原點，以切割面橫向為X軸和6、軸中線為Y軸建立坐標系，可得出模板切割輪廓線的方程式，即 。（其中a為“V”型圓柱交叉點至底部結構面的高加一倍模板厚，b為V”型圓柱直徑加兩倍模板厚）圖5.2.1-2 “V”型圓柱木模板下料分析圖為了便于施工，提高下料精度，結合圓木模板施工特點及BIM技術三維視圖，采取通過控制H值和L值進行模板下料,即對圓弧形木模板原材料縱向和橫向描點，可根據實際需要控制描點的密集程度，最后沿各描點位置依次進行切割，可實現“V”型圓柱木模板的精確下料。（1）H值計算：由知：； 由上圖分析可知H=Ysin=sin,(其中可由施工圖算出）； （2）弧長L值計算：圖5.2.1-3 “V”型圓柱模板弧長平面視圖由圖37、可得： ;(其中要求轉化為度數,R為圓柱半徑) 由公式可知，除X為未知量外，其他數值均為已知，H值和L值隨X值變化而變化，又由得，X取值范圍為（-R-模板厚，R+模板厚）。現場切割下料時，可通過設定X值，算出對應的H值和L值（如圖4），從而得出一系列切割點，再沿著各切割點依次進行切割，可實現“V”型圓柱節點部位的木模板下料。圖5.2.1-4 “V”型圓柱節點部位木模板下料圖在“V”型圓柱節點交叉段木模板加工時，根據BIM技術分析的計算數據，將3000mm模板進行描點切割，加工出符合要求的異型節圓木模板，圓筒段可直接采用3000mm的標準節模板，即采用“標準節+異型節”的方式，以達到節約材料的目8、的。模板加工成型后，應根據事先的模板設計對模板進行編號，方便現場組裝(如圖5.2.1-3)。圖5.2.1-5 “V”型圓柱木模板加工及編號圖5.2.2 定位放線采用BIM技術得出“V”型圓柱平面投影參數，并根據施工圖軸線尺寸引測控制線，建立軸線控制網，引測標注圓柱控制線和標高控制線，畫出圓柱模板的外邊線及外側控制線。再通過斜率和標高計算出標高偏差，確定偏移值，并在混凝土樓板面上彈出斜圓柱頂端中心線和圓木模板邊控制線。在圓柱下部內側安置定位鋼筋(如圖5.2.2)。圖5.2.2 定位放線 5.2.3 支架搭設支架搭設時，采用多向支撐的方式，分別在豎向、橫向和垂直于斜圓柱方向設置支架，從而使V型圓柱9、模板在搭設時所受到的豎向應力、橫向應力及斜向應力均勻分布在支架上面。采用BIM技術分析了“V”型圓柱模板的受力特點，再運用PKPM軟件進行計算，確定模板支撐體系，保證了圓木模板受力均勻和施工安全。將梁板模板支撐架與“V”型圓柱木模板水平固定架綜合進行考慮，統一布置，多向受力，均采用48mmx3.5mm鋼管扣件式腳手架，設計布置時首先考慮“V”型斜長圓柱木模板水平固定架，梁板支撐架隨圓柱木模板進行調整布置，各立桿間距、步距必須滿足設計的各項要求。5.2.4 鋼筋綁扎“V”型圓柱鋼筋施工前，利用BIM技術對節點部位的鋼筋進行建模，得出可視化的鋼筋三維視圖，確定節點部位鋼筋預下料和綁扎情況。鋼筋綁扎10、過程中，節點處鋼筋施工采用BIM技術預先放樣定位，再結合施工圖紙、11G101圖集及相關規范完成鋼筋的綁扎。圖5.2.4 “V”型圓柱三維視圖5.2.5 定位筋安裝采用直徑為12的螺紋鋼在圓柱箍筋上焊制定位筋，定位筋以“十”字形式焊制，定位筋沿柱筋的垂直方向間隔500mm均勻布置，第一道的起始布距為50mm。柱筋卡在卡槽內然后用扎絲綁扎牢固，綁扎時保證定位筋水平放置。5.2.6 柱模預檢拼裝模板之前檢查“V”型圓柱根部混凝土結構，表面應平整光潔，如達不到平整度要求，用1:1水泥砂漿找平。柱截面內應鑿毛、剔除松動石子和浮漿，并用水沖洗干凈。沖洗干凈后，辦理圓柱模預檢。 5.2.7 “V”型圓柱木11、模板拼裝、加固1. “V”型圓柱木模板拼裝：根據構造要求，將預先下料好的圓柱木模板通過塔吊運至指定地點，然后在圓柱木模板與混凝土的接觸面涂刷隔離劑，根據拼裝順序，對齊相鄰圓木模板企口，模板的上下連接處的兩塊模板需要分段錯位安裝，水平接縫采用雙面膠進行處理，確保接縫嚴密，穩定牢靠(如圖5.2.7-1和5.2.7-2)。 圖5.2.7-1 模板企口拼裝圖圖5.2.7-2 模板拼裝 2. “V”型圓柱木模板型腔體部分加固采用拉桿及方木楞對異型節進行加固，并用填塞方木楞的方式使模板更為緊固。對拉絲桿沿圓柱徑向布置，共三排，每排布置四根(圖5.2.8-1)。“V”型圓柱型腔體部分是施工質量控制的關鍵點，12、利用拉桿、方木楞及鋼管架的加固方式，不僅質量可靠，同時既簡單又經濟。圖5.2.7-3 “V”型圓柱直線段加固 3. “V”型圓柱木模板圓筒段加固1）環形鋼箍帶第一道加固待“V”型圓柱圓筒段圓木模板拼裝完成后，沿圓弧形木模板外圈套上緊固鋼帶(1mm厚x 30mm寬)，環箍帶之間間距為300mm，靠近所述柱狀圓筒端部的所述環箍帶與所述柱狀圓筒端部的距離為80120mm，在施工時，可根據現場實際的需要確定鋼帶之間的間距。鋼帶緊固時要保證鋼帶水平，不要扭曲。由于模板是錯開安裝的，在上下模板水平接口錯縫的位置一定要用鋼帶進行加固，鋼帶要水平覆蓋在接口部位，而且保證接口位置在加固鋼帶的中間，這樣可以增強模13、板的穩固和施工的效果。(如圖5.2.8-2)圖5.2.7-4 環形鋼帶加固2）鋼管與方木楞抱箍第二道加固鋼帶安裝好以后，為了防止在澆筑混凝土時爆模，在圓柱模板體系外圍做四周相切的鋼管架，鋼管架閉合連接，上下每層鋼管間距保持1500mm最佳，起步桿距底200mm，并且與外圍的外架連接成整體，并且可以根據實際情況在模板與鋼管架之間垂直加設40mm x 80mm的方木楞。，這樣不僅可以對木模板進行保護，同時也可以緩沖振動棒的壓力，使打出來的混凝土效果更好，同時這樣也有利于對模板進行垂直定位，使模板受力形成一個整體，達到二次加固的作用。（如圖5.2.7-5）圖5.2.7-5 鋼管與方木楞水平抱箍加固514、.2.8 “V”型圓柱斜度、軸線檢驗調整模板加固到過程中，還要對模板的斜度和軸線位置隨時進行校正。即采取模板斜度軸線的檢查與模板加固保持同步的施工方式。在腳手架加固的同時，通過線錘吊線的方法來調整模板的垂直度和軸線位置，待偏差在規范要求范圍內時，將外側腳手架與周圍的腳手架連接成整體，并對模板下口縫隙及連接部位采取堵縫措施，防止漏漿。5.2.9 澆筑混凝土現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱隨標準層進行施工，即每次施工高度為4500mm，混凝土采用塔吊吊打的方式，每一吊混凝土方量約為0.8m。混凝土澆筑過程時，先澆筑“V”型圓柱內側斜柱混凝土，而后澆筑“V”型圓柱外側斜圓柱混凝土，以此反復，直至整個“V”15、型圓柱澆筑完成。5.2.10 養護“V”型圓柱采取帶模養護方式，使混凝土表面不失水，處于濕潤狀態。有效避免了混凝土早期表面容易失水而開裂現象的出現。5.2.11 柱模拆除在對“V”型圓柱構件的模板拆除之前，應對同條件下的試塊進行試壓，待砼強度到達100%方可提出拆模申請。拆模前，應對參與拆除工作的各方進行書面安全技術交底。拆除時應嚴格按照“后支的先拆，先支的后拆”的原則進行拆除。（如圖5.2.11）拆模時，依次把加固在模板外的鋼管、方木楞、鋼帶等去除，此時模板自然脫模張開如果有個別沒有自然張開的模板，只需要在凸凹接槽口位置用木條敲擊振動一下，模板便可以自然張開(為保證混凝土質量，嚴禁使用工具撬16、開)。 圖5.2.11 圓木模板拆除5.3.勞動力組織表5.3 勞動力組織情況表（以4根4.5m圓柱進行配置）序號工種數量備注1施工技術員1全面負責指揮模板的制作和安裝2測量員2負責現場的放樣工作3木工5負責現場圓模板的制作與安裝4電工1負責現場的施工用電5架子工8負責現場圓模板支撐架的安裝6鋼筋工6負責現場V型圓柱鋼筋下料和綁扎7混凝土工4負責現場V型圓柱混凝土澆筑和養護 6.材 料 與 設 備6.1 材料材料見表6.1。表6.1 材料一覽表（以4根4.5m圓柱進行配置）序號機械設備或材料名稱型號規格數量備注1木制圓模厚度18mm3402方木楞40mm X 80mm330m3鋼帶1mm厚x 17、30mm寬136根4鋼管48mm3.5mm440m5鋼筋10、22、25（均為HRB400級）2.596t6混凝土C4085m6.2 主要機具設備機械設備見表6.2。表6.2 機械設備一覽表序號機械設備或材料名稱型號規格數量備注1塔吊QTZ250(7035B-16)1負責材料的水平和垂直運輸2水準儀DS1型23經緯儀J2JD型24電鉆65其他工具若干包括活口扳手、線錘、榔頭、鉗子7.質 量 控 制7.1 遵照規范、標準 7.1.1 建筑施工安全檢查標準JGJ59-2011； 7.1.2 混凝土結構設計規范（GB50010-2010）；7.1.3 建筑結構荷載規范GB 50009-2012；7.18、1.4 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范JGJ130-2011；7.1.5 建筑施工模板安全技術規范JGJ162-2008；7.1.6 施工圖紙及11G101圖集7.1.7 其他國家及地方強制性條文及標準規范等。7.2 質量保證措施7.2.1 根據圖紙尺寸優化分節設計，原則為“多標準板，少異型板”，方便重復周轉使用。柱頭模板按設計尺寸實地裁割并標識，防止因各部位尺寸不同造成模板浪費。7.2.2 方木楞宜采用經干燥的松木，防止使用過程中變形翹曲，使用前應過壓刨刨平，以保證模板平整度。7.2.3 鋼帶設置應嚴格按設計計算間距布置，確保模板拼縫處有增強鋼帶，防止模板變形。7.2.4 模板支設完成19、后，應逐個檢查斜撐是否固定牢固，端頭是否松動，如有松動應及時用木楔楔緊，防止混凝土澆筑過程中模板變形影響混凝土觀感質量。7.2.5 混凝土澆筑前模板必須清理干凈，防止影響混凝土觀感質量。7.2.6 脫模劑宜采用水性脫模劑，脫模劑應涂刷均勻，不得漏刷，如涂刷后遇雨，應在雨后重新涂刷。7.2.7 拆模時，依次把加固在模板外面的鋼管、方木楞、鋼帶去除，此時模板自然脫模張開，如有個別沒有自然張開的模板，只需要在凸凹槽接口位置用木條敲擊震動，模板便可自然脫模，嚴禁用工具撬開。8. 安全措施8.1 扣件式鋼管腳手架安裝與拆除人員必須是經考核合格的專業架子工。架子工應持證上崗。8.2 搭拆腳手架人員必須戴安20、全帽、系安全帶、穿防滑鞋。8.3 腳手架的構配件質量與搭設質量，應按建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范（JGJ130-2011）第8章的規定進行檢查驗收，并應確認合格后使用。 8.4 鋼管上嚴禁打孔。8.5 作業層上的施工荷載應符合設計要求，不得超載。不得將模板支架、纜 風繩、泵送混凝土和砂漿的輸送管等固定在架體上；嚴禁懸掛起重設備，嚴禁拆除或移動架體上安全防護設施。8.6 滿堂支撐架在使用過程中，應設有專人監護施工，當出現異常情況時，應立即停止施工，并應迅速撤離作業面上人員。應在采取確保安全的措施后，查明原因、做出判斷和處理。8.7 滿堂支撐架頂部的實際荷載不得超過設計規定。8.8 當有六21、級強風及以上風、濃霧、雨或雪天氣時應停止腳手架搭設與拆除，夜間不宜進行腳手架搭設與拆除作業。8.9 在腳手架使用期間，嚴禁拆除主節點處的縱、橫向水平桿，縱、橫向掃地桿及連墻件。8.10 滿堂腳手架與滿堂支撐架在安裝過程中，應采取防傾覆的臨時固定措施。8.11 在腳手架上進行電、氣焊作業時，應有防火措施和專人看守。8.12 搭拆腳手架時，地面應設圍欄和警戒標志，并應派專人看守，嚴禁非操 作人員入內。9.環 保 措 施 9.1 成立相應的環保管理機構，在施工過程中嚴格遵守環境保護的法律、法規，加強環境、衛生、文明、安全的施工管理。9.2 根據有關法律法規、規章和施工方案，合理布置臨時施工場地，施工22、場地做到整潔文明。廢水的排放、建筑垃圾等的堆放和丟棄應按政府有關部門的規定進行管理。9.3 嚴格執行建筑施工場界噪聲限值標準，施工中采用低噪音的工序，大量焊接所產生的光污染，應采取相應措施進行防護，發現超標及時進行整改。噪音較大的工序禁止夜晚作業。10.效 益 分 析10.1 經濟效益本工程3133層為現澆鋼筋混凝土“V”型斜長圓柱，層高4.5*3=13.5m，共4組V型圓柱，混凝土用量約84.78m,共計模板面積約339.12。采用工廠定制鋼模板費用： （1）人工費用：8.478*（42.75*1.3*71)=33452.7元（查定額表知單位為10m，因此84.78/10=8.478。因為傾23、斜且是鋼模板，人工消耗定額為42.75*1.3，人工工日單價71元。） （2）機械費用：3*900=2700元（機械：選用QTZ250（7035B-16）塔式起重機，總消耗量估計量3臺班，2013年11月單價900元/臺班） （3）材料費用：6480*7.99*1.3（2013年11月組合鋼模板單價6480元/t，一共有339.12*23.55/1000=7.99t.因為是“V”型，所以耗量1.3系數，其中每平方米耗量23.55kg）+8.478*1.5*55.48*2.9（混凝土體積84.78m，定額單位10m。因為是傾斜的，所以系數*1.5。支撐鋼管及扣件消耗量55.48*單價2.9（套用24、多邊形柱定額）=69353.8元。則使用鋼模板總造價為：33452.7+2700+69353.8=105506.5元。施工工期【（ 84.78/10)*(42.75*1.3)】/12= 39工日(12名工人施工)采用現場加工.采用工廠定制木模板費用： （1）人工費8.478*42.75*1.1*71=28306.1元（查定額表知單位為10m，因此84.78/10=8.478。因為圓柱為“V”型構造，人工消耗定額為42.75*1.1，人工工日單價71元。） （2）機械費：2*900=1800元（機械：選用QTZ250（7035B-16）塔式起重機，總消耗量估計量2臺班，2013年11月單價90025、元/臺班） （3）材料費用 8.478*【1.817*1650*1.3（鋸材估計消耗量1.817*單價1650，消耗量的單位是m.因為是弧形異形鋸材，考慮耗量系數*1.3）+1.5*55.48*2.9（因為是傾斜的，所以系數*1.5。支撐鋼管及扣件消耗量55.48*單價2.9（套用多邊形柱定額）+100（其他材料費，現場得來）】=35936.6元則使用木模板總造價為28306.1+1800+35936.6=66042.7元。施工工期（84.78/10）*42.75*1.1/12=33 工日(12名工人施工)由上述計算可知，在“V”型構造中采用木模板比采用鋼模板相比：節省費用：105506.5-26、66042.7=39463.8元(其中，人工費5146.6，材料費33417.2，機械費900)；節省工期：39-33=6工日，取得了良好的經濟效益，為今后的類似工程施工打下了堅實的基礎。10.2 社會效益采用該工法的核心內容進行施工，不但能優質、高效地完成施工任務，還為文明施工、節能降耗等提供了前提保證，有利于推進建筑施工的技術進步，為工程施工手段方面提供了一定的借鑒價值，創造了良好的社會效益。10.3 技術效益在“V”型圓柱木模板施工中，采用BIM技術提高了圓木模板的加工制作效率和鋼筋安裝質量，同時優化了施工工藝，積累了豐富的同類工藝施工技術處理措施經驗，形成了簡便、可行的施工方法。10.27、4 節能效益合理考慮了支架、模板的周轉使用，提高了施工資源利用率。采用的標準節+異形節的組合，合理使用了模板，減少隨意切割而產生的浪費，具有較好的節能效益。10.5 環保效益模板周轉快，有效緩解了施工現場的建筑垃圾，對周圍環境沒有太多的污染；木模板加工、拼裝無需大型機具設備，產生噪音小；另外模板可反復使用，不會造成二次污染，改善了施工環境，降低了建筑損耗，有積極的環保效益。11.應 用 實 例11.1 工程概況重慶市新聞傳媒中心一期工程，超高層建筑，最大建筑高度（地上/地下)：172.8m/-17.2m；最大建筑層數（地上/地下)：36F/-4F，標準層層高4.5m,建筑總面積約10萬，是重慶28、日報報業集團的辦公大樓。該工程1#塔樓31F33F新聞發布大廳，為鏤空的三層結構，主要的承重構件為4根現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱，標高為136.80m150.30m。 安徽喜迎門小區二期工程E標段小學單體工程，總建筑面積17313，地上部分面積15878，地下部分面積1435。建筑層數為六層，局部四、五層，建筑高度22,050m.主體結構為鋼筋混凝土框架結構。抗震設防烈度為7度。階梯教室部分柱為現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱，總共兩根，高度均為8m。 11.2 施工情況上述兩個工程先后采用了現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱施工工法的核心內容進行施工，重點控制模板加工、拼裝精度、加固措施以及鋼筋綁扎等施工工序，認真落實“三檢”制度與工序間的交接班，實行技術人員跟蹤指導，使現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱保質、按期、安全地施工，確保了工程的施工質量與進度。11.3 施工結果評價現澆鋼筋混凝土“V”型圓柱施工工法的應用實現了設計意圖，能夠保證“V”型現澆混凝土結構的質量，縮短了施工工期，取得了良好的經濟效益和社會效益，并得到了業主及各參建單位的一致好評，也累計了相應的施工經驗，同時為我司帶來了良好的信譽。