張永勝，黎寶讓，程 振

（陜西建工第一建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

在現(xiàn)代化建筑業(yè)的新征程上，人民日益豐富的精神文化生活也對(duì)建筑物外形的美觀性、與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性提出更高的品質(zhì)要求。陜建一建集團(tuán)有著自身的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)擔(dān)當(dāng)，有責(zé)任也有能力將本項(xiàng)目（運(yùn)西體育館）打造成人民群眾喜聞樂(lè)“健”的體育場(chǎng)館。為了實(shí)現(xiàn)主體拱頂施工清水混凝土效果，企業(yè)著重從項(xiàng)目大跨度拱頂施工技術(shù)進(jìn)行研究，最終確定采用“定型化木模板+同弧度方鋼+承插型盤扣式鋼管支架體系”，簡(jiǎn)化了施工過(guò)程，實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化。

1 項(xiàng)目概況

工程位于邳州市青年西路南、宏興路西。工程占地面積 10 394.4 m2，總建筑面積約為 8 923.67 m2。一層設(shè)計(jì)有 6 個(gè)體育場(chǎng)館，其中包含 1 間體操房，1 間健身房，1 間瑜伽館，1 間跆拳道館，2 間乒乓球室。二層設(shè)計(jì)為籃球館和觀眾臺(tái)，共計(jì)可容納 910 人，觀眾臺(tái)為電動(dòng)折疊活動(dòng)看臺(tái)，折疊升起后可增加 8 塊羽毛球場(chǎng)地。三層設(shè)計(jì)為強(qiáng)弱電室，水箱間等設(shè)備用房。外部觀感如圖1 所示。

圖1 正視圖

2 施工工藝

2.1 施工難點(diǎn)

1）層高大，支模架搭設(shè)高度達(dá) 11.16 m。支模架承載重，拱頂兩側(cè)梁體截面積大，最大為 1.96 m2，且拱頂與梁體部位重量差異大。

2）單跨拱頂跨度大，兩種分別為 4.85 m 和 5.75 m，如圖2、圖3 所示。

圖2 4.85 m 拱頂（單位：mm）

圖3 5.75 m 拱頂（單位：mm）

3）拱形頂，坡度大，標(biāo)高難控制，平整度要求高，模板支設(shè)難度大。

4）工期緊，處于雨季施工，受天氣影響大。

2.2 制定措施

1）選擇承載重量大、穩(wěn)定性好、搭設(shè)速度快的盤扣架體，且由專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行搭設(shè)。

2）支模架主楞采用工廠定型化拱頂同弧度方鋼，且經(jīng)承載試驗(yàn)合格。

3）拱形頂施工采用上下雙模板，均為工廠定型化木模板，進(jìn)場(chǎng)必須預(yù)拼裝合格。

4）拱形頂和梁體部位的支模架和模板采用高等級(jí)一體化搭設(shè)，不區(qū)分輕載與重載，布設(shè)完畢后一體化預(yù)壓載，均按照最大梁體重量 1.2 倍進(jìn)行預(yù)壓載，減小拼裝間隙、地基沉降等非彈性變形。預(yù)壓載后復(fù)核標(biāo)高和位置，保證準(zhǔn)確性。

5）避開雨期，增加施工人數(shù)，盡快完成施工。夜間或者早晚低溫時(shí)間段澆筑混凝土，大體積梁內(nèi)預(yù)埋水循環(huán)管路，混凝土澆筑完后采用薄膜保濕養(yǎng)護(hù)。

6）建立 BIM 三維模型，提前優(yōu)化。

2.3 工藝原理及流程

項(xiàng)目運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)制作出場(chǎng)館的 BIM 三維模型，根據(jù)三維模型提取模板及支模架體系所需材料量，進(jìn)行鋼模板與定型化木模板選材對(duì)比，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)性、吊裝難易度、調(diào)節(jié)方便性等因素綜合考量，最終確定為“定型化木模板+同弧度方鋼+承插型盤扣式鋼管支架體系”，如圖4 所示。定型化木模板有板材質(zhì)量好、拼裝速度快、安全性能好、符合節(jié)能環(huán)保要求、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)。同弧度方鋼具有承載力強(qiáng)、變形小、拱形與拱頂同弧度、可有效預(yù)防變形等優(yōu)勢(shì)。承插型盤扣式鋼管支架搭設(shè)方便、模數(shù)固定、抗變形能力強(qiáng)，是現(xiàn)在市場(chǎng)主流架體模式。

圖4 定型化木模板+同弧度方鋼+承插型盤扣式鋼管支架體系（單位：mm）

2.4 模板的使用流程

模板的選取、排版定制加工及使用流程如圖5 所示。

圖5 模板的選取、模板定制加工及使用流程

2.5 支模架和模板安裝

2.5.1 支撐架體的運(yùn)用及搭設(shè)

本工程高大模板支撐體系采用木模板加承插型盤扣式鋼管支架體系，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)搭設(shè)，高度超過(guò) 8 m，在支架架體全立面均設(shè)置豎向斜桿。主梁下架體由底至頂沿縱、橫向均設(shè)置斜桿。按照要求，搭設(shè)架體地基應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓載并合格，本項(xiàng)目支架搭設(shè)于地下室頂板上，屬于支承于永久結(jié)構(gòu)上，立桿底可不設(shè)置底座和墊木。在拱頂整體施工完畢且未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求前，地下室頂板滿堂架體不得拆除。

架體搭設(shè)時(shí)應(yīng)復(fù)核地面平整度，保證架體立桿的垂直度。在樓梯道等人行通道部位，采用型鋼門架進(jìn)行支撐并經(jīng)驗(yàn)算合格，多框型鋼門架之間采用同材質(zhì)型鋼用螺栓連接或者焊接連接，保證多框門架形成可靠的整體。架體立桿支設(shè)于型鋼多框門架上時(shí)，除框柱直接支撐部位，其余立桿下部應(yīng)有可靠支撐。

二層主場(chǎng)館模板架體的鋼管支架起于+5.30 m 的樓面結(jié)構(gòu)上，其下層架體不拆除，并對(duì)應(yīng)增設(shè)立桿。支模架不符合模數(shù)處理方式：先布置十字梁底的支撐體系，自梁中向板中心位置布置立桿，當(dāng)中間板立桿間距不符合模數(shù)時(shí)，間距不大于原設(shè)計(jì)板支撐間距，此時(shí)采用扣件水平鋼管每步拉結(jié)成整體，水平桿向兩側(cè)延伸至少 2 跨用扣件與定型盤扣支架的立桿連接。所有立桿均必須使用盤扣定型立桿，即承重立桿不得混搭。

2.5.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位

針對(duì)本工程特點(diǎn)，支模架體系定位及標(biāo)高控制測(cè)量需實(shí)施四次，第一次：架體搭設(shè)前，定位立桿位置及確定搭設(shè)標(biāo)高和地面平整度，必要時(shí)對(duì)地面不平整或承載力不足部位進(jìn)行修復(fù)和加固；第二次：支模架體系搭設(shè)及安裝完畢后，對(duì)拱頂模板面取多點(diǎn)進(jìn)行定位及標(biāo)高控制測(cè)量，并進(jìn)行調(diào)整復(fù)核，滿足要求為止；第三次：預(yù)壓載合格后，對(duì)拱頂模板面取多點(diǎn)進(jìn)行定位及標(biāo)高復(fù)測(cè)、對(duì)架體變形量實(shí)測(cè)，必要時(shí)及時(shí)調(diào)整并檢查滿足后續(xù)施工要求；第四次：鋼筋定位綁扎完成后，澆筑拱頂混凝土前，對(duì)拱頂模板面取多點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)高和位置復(fù)測(cè)，對(duì)拱頂上下雙層模板間距復(fù)核，保證拱頂澆筑厚度。

現(xiàn)場(chǎng)定位測(cè)量主要以 CAD 圖紙及 BIM 三維模型為依據(jù)，對(duì)架體及模板準(zhǔn)確定位，精確控制標(biāo)高，采用坐標(biāo)法、天頂法和測(cè)量機(jī)器人復(fù)測(cè)相結(jié)合的測(cè)量法來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)校正。運(yùn)用 BIM 三維模型按照角度推算出拱頂?shù)钠邆€(gè)標(biāo)高點(diǎn)三維位置，并且將尺寸標(biāo)注于三維模型上，作為施工中模板安裝與校核的重要數(shù)據(jù)依據(jù)。其中，拱頂模板標(biāo)高控制的主要措施是采用方鋼拱“五點(diǎn)定位法”，即在方鋼拱的兩腳部、拱頂部、拱頂與兩側(cè)拱腳中間點(diǎn)共取五個(gè)固定點(diǎn)做好標(biāo)記，在測(cè)量控制過(guò)程中，以五個(gè)固定點(diǎn)標(biāo)高和位置控制為主，以其他點(diǎn)位標(biāo)高和位置控制為輔。在施工過(guò)程中，通過(guò)多點(diǎn)位測(cè)控，保證施工要求。

2.5.3 模板施工

1）拱頂模板施工。

①工藝流程。支架定位→支架安裝→安裝主楞（定型化方鋼拱，見(jiàn)圖6）→主楞弧度檢查→安裝次楞→調(diào)整模板下皮標(biāo)高并設(shè)置預(yù)拱度→鋪設(shè)面板（定型化木模板）→預(yù)壓載合格→檢查模板上皮標(biāo)高、拼縫、平整度→驗(yàn)收。

圖6 定型化方鋼拱

②定型化木模板安裝，如圖7 所示。定型化木模和同弧度方鋼的材料質(zhì)量控制是施工前期的控制重點(diǎn)。定型化木模進(jìn)場(chǎng)必須詳細(xì)檢查完整性、板材厚度、弧度等，保證滿足施工要求。同時(shí)，進(jìn)場(chǎng)定型化木模應(yīng)側(cè)向堆放，不得受壓變形。同弧度方鋼進(jìn)場(chǎng)主要檢查方鋼材料厚度、拱度、扭曲變形等，進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)堆放于堅(jiān)實(shí)平整場(chǎng)地，堆放不得超過(guò) 6 層。

圖7 定型化木模安裝

梁和拱頂模板支撐體系分開施工，單獨(dú)施工完畢后進(jìn)行各體系連接固定。所有板間拼縫均應(yīng)嚴(yán)密且布置在次楞位置，次楞接頭均布置在主楞上。定型化木模板安裝完成后應(yīng)貫通測(cè)量標(biāo)高、平整度及位置，按照規(guī)范嚴(yán)格檢查驗(yàn)收，并在預(yù)壓載合格后方可進(jìn)行鋼筋施工。

③其他技術(shù)要求。本體育館所有拱頂跨度均超過(guò) 4 m，按設(shè)計(jì)要求沿跨度方向的 1.5 ‰ 進(jìn)行起拱。次楞應(yīng)盡量滿布，不能滿布時(shí)，布置間距不得＞5 cm，須保證對(duì)定型化木模內(nèi)拱面滿面支撐，防止局部受力不均勻產(chǎn)生變形，造成圓拱順滑度不足。次楞在不能滿布的情況下應(yīng)采取焊接定位槽等措施，防止次楞受力后移動(dòng)，造成不均勻支撐的情況出現(xiàn)，使拱頂變形［1-3］。

2）梁模板安裝。

①工藝流程。支模架檢查合格→彈出梁軸線及水平線并復(fù)核→安裝梁底主、次楞→梁底起拱→安裝梁底模板→預(yù)壓載合格→檢查模板上皮標(biāo)高、拼縫、平整度→綁扎鋼筋→安裝側(cè)模→復(fù)核梁模板尺寸、位置→與相鄰模板連固→驗(yàn)收。

②支模架安裝。拱頂之間為大體積預(yù)應(yīng)力混凝土梁體，跨度大，架體承載要求高，在支模架驗(yàn)算時(shí)應(yīng)先單獨(dú)驗(yàn)算最大梁體支撐，以最大梁體支撐驗(yàn)算數(shù)據(jù)作為整體搭設(shè)滿堂架要求進(jìn)行驗(yàn)算，提高搭設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。梁體寬度大，需在梁體下單獨(dú)設(shè)置兩道縱向支撐立桿并與其他架體可靠連接。

③模板安裝。梁模板設(shè)計(jì)起拱高度要求為梁跨度的 1 ‰，起拱采用降梁兩頭，中間標(biāo)高不變的方法，起拱后必須嚴(yán)格檢查模板拼縫，采用側(cè)模夾底模的方式安裝，上端與板模的關(guān)系為板模夾側(cè)模。

④其他技術(shù)要求。預(yù)壓載合格并經(jīng)檢查無(wú)破損后綁扎鋼筋，開始安裝側(cè)模，調(diào)整緊固，并校正梁中線、標(biāo)高和斷面尺寸，最后與兩端的板模連接固定。

2.5.4 檢查驗(yàn)收

模板檢查驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。

表1 模板檢查驗(yàn)收表

2.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

本工程的預(yù)期目標(biāo)是清水混凝土效果，澆筑順序?yàn)橄葷仓w拱頂?shù)闹苓吜后w，再澆筑拱間梁、板，后澆筑拱頂板，實(shí)現(xiàn)體育館屋面結(jié)構(gòu)整體一次性澆筑完成，保證施工質(zhì)量，提高施工效率。在澆筑混凝土前應(yīng)進(jìn)行全面的鋼筋隱蔽工程驗(yàn)收和支模架體系檢查，在各檢查單位檢查完畢并確認(rèn)合格且負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)后方可開始澆筑混凝土。

混凝土輸送采用汽車泵送商品混凝土，為確保模板支架施工過(guò)程中均衡受載，高支模區(qū)域混凝土由中間逐步向兩側(cè)對(duì)稱均勻澆筑，框架梁及超厚拱間板每層澆筑厚度≤400 mm。振搗器等振搗設(shè)備盡量置于已澆筑完成的樓面，并注意避免混凝土集中堆載，造成支撐體系失穩(wěn)［4，5］。

混凝土澆筑完進(jìn)行振搗時(shí)，不得用振動(dòng)棒撬住模板或鋼筋振動(dòng)。在澆搗高支模樓面混凝土過(guò)程中要安排專職安全員進(jìn)行跟班?；炷翝仓^(guò)程中樓面作業(yè)人員和振搗設(shè)備必須盡量分散，嚴(yán)格控制高支模區(qū)域作業(yè)人員數(shù)量，振搗設(shè)備置于已施工完成的屋面層，避免出現(xiàn)人員和施工設(shè)備過(guò)于集中出現(xiàn)局部超載，影響支撐體系安全。鋼筋密集的地方采用振動(dòng)器和鋼桿等多種方式搗固，保證鋼筋密集區(qū)混凝土振搗密實(shí)，并適時(shí)用木錘錘擊模板進(jìn)行檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)振搗不密實(shí)處采取其它措施進(jìn)行補(bǔ)救。

混凝土澆筑過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按方案進(jìn)行，先澆筑預(yù)應(yīng)力梁，后澆筑拱頂板。在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)任何異常情況時(shí)，安全員、現(xiàn)場(chǎng)施工負(fù)責(zé)人要立即通知停止?jié)仓鳂I(yè)，作業(yè)人員撤出施工危險(xiǎn)區(qū)域，直至確認(rèn)無(wú)危險(xiǎn)情況為止。

根據(jù)施工方案要求，本體育館拱頂在混凝土澆筑完成后采用一體化養(yǎng)護(hù)，即梁體與拱頂板采用灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于 14 d。但因處于雨期施工，在養(yǎng)護(hù)剛開始的第二天就出現(xiàn)連續(xù)陰雨，采取薄膜全部覆蓋，自動(dòng)噴水管進(jìn)行全覆蓋養(yǎng)護(hù)，有效地保證了養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

2.7 模板拆除

拆模前由具有資質(zhì)的專業(yè)單位對(duì)同條件試塊進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后由技術(shù)負(fù)責(zé)人填寫拆模申請(qǐng)，標(biāo)明拆模試塊的強(qiáng)度、混凝土澆筑時(shí)間、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和拆除部位上報(bào)審批，審批通過(guò)后方可拆模。

水平結(jié)構(gòu)拆除時(shí)應(yīng)遵循先拆非承重部位，后拆承重部位以及自上而下的原則，在拆除樓板模板時(shí)，將可調(diào)式 U 托下調(diào) 100 mm，使次楞與板面脫離，清理干凈后拆除模板并整齊堆放。同時(shí)，在模板拆除前，作業(yè)人員需經(jīng)過(guò)安全技術(shù)交底，熟悉整個(gè)操作流程。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)運(yùn)西體育館 7 孔大跨度拱頂施工技術(shù)進(jìn)行研究，在傳統(tǒng)模板搭設(shè)施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用定制大跨度拱頂木模板施工技術(shù)，可有效準(zhǔn)確控制弧度與模板尺寸，精準(zhǔn)定位模板位置，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化拼裝，縮短了施工工期，保證了施工質(zhì)量，提高了定型化模板的使用率。但不同建筑設(shè)計(jì)的拱頂弧度不同導(dǎo)致定型化模板的可循環(huán)使用率比較低，在降本增效的大環(huán)境下應(yīng)盡量選用成本較低的定型化木模板，減少設(shè)施料浪費(fèi)。與此同時(shí)，在施工準(zhǔn)備階段對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，可以提高工期效益與經(jīng)濟(jì)效益，充分體現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值的實(shí)踐意義。Q