高厚比大于24的薄板状混凝土墙施工技术_高凯.pdf

2023年6月施工安装DOI：10.3969/j.issn.1001-2206.2023.03.010高厚比大于24的薄板状混凝土墙施工技术高凯中国石油工程建设有限公司，北京 100120摘要：结合工程实际，针对高厚比大于24的薄板状混凝土墙现浇施工难题，在模板体系选择、模板对拉螺栓孔综合封堵、混凝土振捣、墙体对拉螺栓孔处理等方面采取了针对性的措施，取得了良好的效果。通过墙模板侧压力计算，选择合适的模板体系；采用对拉螺栓孔封堵技术，减少施工过程中的漏浆现象；选用小直径振捣棒和柔性帆布溜桶，解决狭窄空间振捣缺陷问题，保证墙体混凝土振捣质量；拆模后采用合理的墙体对拉螺栓孔处理技术，完善墙体表面质量；通过对工人的专项培训，确保施工过程的质量。关键词：高厚比；薄板状混凝土墙；模板体系；侧压力；对拉螺栓；封堵Construction technology of thin sheet concrete wall with a height-thicknessratio of more than 24GAO KaiChina Petroleum Engineering&Construction Corp,Beijing 100120,ChinaAbstract：According to the engineering practice,for the cast-in-place construction problem of the thin sheet concrete wall with aheight-thickness ratio of more than 24,excellent implementation effects have been achieved by adopting targeted measures in terms ofthe formwork system selection,comprehensive plugging of formwork split bolt holes,concrete vibrating,treatment of split bolt holes inwalls,and other aspects.The appropriate formwork system is selected by calculating the lateral pressure of wall formwork;the pluggingtechnology for split bolt holes is adopted to reduce the slurry leakage during construction;vibrating rods with a small diameter andflexible canvas slide barrels are used to solve the problem of vibrating defects in narrow space and ensure the quality of wall concretevibrating;reasonable treatment technology of split bolt holes in walls is adopted to improve wall surface quality after formwork removal;the quality of construction process is ensured through special training for workers.Keywords：height-thickness ratio;thin sheet concrete wall;formwork system;lateral pressure;split bolt;plugging1工程概况中国石油广东石化项目炼油区第一、第二循环水场工程共布置9座冷却塔框架及塔底水池，结构形式均为钢筋混凝土框架结构，单体轴线外形呈矩形。冷却塔框架单体轴线尺寸分别为 68.2 m 24.7 m（1座）、51.4 m 24.7 m（8座），最高处标高16.6 m，地上4层（水池半地下），框架层间标高分别为4.0、8.8、13.0、16.6 m。冷却塔框架外墙体墙厚为150 mm，分层施工高度为 4.8、4.2、3.6 m，均为高厚比大于 24的薄板状混凝土墙。由于墙体高、薄且钢筋密集，使用常规混凝土技术浇筑时，难以保证混凝土至浇筑面的自由落距2 m，振捣操作面狭小、振棒移动受限，难以保证振捣均匀，成型后的墙体易产生蜂窝、麻面、孔洞等缺陷；并且由于墙体高厚比大于24，混凝土内的气泡不易排出，易产生表面气孔。本工程外墙体的作业区域均属于临边高处作业，操作面最低处距离地面4.0 m，最高处距离地面16.6 m，施工过程中安全管控风险大。通过综合分析，确定对本工程高厚比大于24的薄板状混凝土墙体采取分层浇筑成型的施工方案。2总体施工设想2.1墙模板2.1.1 墙模板体系选型考虑工期限制，结合模板体系加工、吊装、安装的方便性，本工程墙模板体系选型为：多层清水木模板+次楞（方木）+主楞（双排钢管），穿墙对拉螺栓部位利用主楞进行固定。内外脚手架60施工安装第49卷第3期采用扣件式双排脚手架+斜撑支撑，内外脚手架底部设置锚固钢管进行固定，每层脚手架顶部在浇筑时每间隔 3 m 设置对拉钢管进行固定，见图 1。墙模板安装时，以层为分界线分层支模浇筑混凝土，上层墙模板支模时要夹住已经浇筑完毕的下层墙体，下跨150 mm。123456671.混凝土墙体；2.清水木模块；3.对拉螺栓；4.次楞（方木）；5.架管支撑体系；6.预埋锚固钢管；7.脚手板图1墙体支模示意2.1.2墙模板次楞布置方向选择在钢筋混凝土墙模板施工中，大部分施工操作人员对于次楞的横放（见图2）和竖放（见图3）往往凭借施工经验进行设置。在一段墙体中两种次楞布置方式混用，既不美观也不便于质量控制。图2次楞横向布置钢管模板h次楞（方木）图3次楞竖向布置h新浇混凝土对墙模板侧面的压力可以近似看成三角形，如图4所示。当次楞采取横向布置时，若横向次楞间距过大，次楞之间的模板在混凝土浇筑过程中必然有不同程度的挠曲，且自上而下挠曲越来越大，模板凸起严重，浇筑成型的墙体竖向呈图5所示的波浪状。图4次楞侧压力示意F（b）竖向布置F（a）横向布置图5成型墙体示意综上所述，本工程墙模板木质次楞采取竖向布置方式。2.1.3墙模板体系设置墙模板（见图6）搭配1 220 mm 2 440 mm 18 mm、915 mm 1 830 mm 18 mm多层清水木模板，竖向次楞选用间距200 mm、规格为100 mm 100 mm 方木；横向主楞选用间距 200mm 的 2 根48 mm 3.5 mm扣件式钢管；穿墙对拉螺栓间距按照400 mm 400 mm设置，螺栓规格M12。（a）正立面200主楞（圆形钢管）次楞（方木）400墙模板对拉螺栓图6墙模板主楞（圆形钢管）次楞（方木）对拉螺栓面板（b）1-1剖面高凯：高厚比大于24的薄板状混凝土墙施工技术612023年6月施工安装2.1.4墙模板侧压力计算新浇混凝土对墙模板侧面的侧压力大小是进行墙模板选用的重要因素，目前国内的计算公式主要有以下两种。1）混凝土结构工程施工规范（GB 506662011）1规定，新浇筑的混凝土对模板的最大侧压力标准值可按式（1）、式（2）计算，并取其中的较小值。F=0.28ctoV1/2（1）F=cH（2）式中：F 为新浇筑混凝土对模板的最大侧压力，kN/m2；c为混凝土的重力密度，kN/m3，取值24；to为新浇筑混凝土的初凝时间，h，取值5；为塌落度修正系数，取值 1；V 为混凝土的浇筑速度，m/h，取值2；H为混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度，m，取值4.8（按本工程最大层高）。按照式（1）计算 F=47.52 kN/m2，按照式（2）计算 F=115.2 kN/m2，取两者中的较小值（47.52 kN/m2）作为新浇筑的混凝土对墙模板的最大侧压力标准值。2）建筑施工模板安全技术规范（JGJ 1622008）2规定，新浇筑的混凝土对模板的最大侧压力标准值可按式（3）、式（4）计算，并取其中的较小值。F=0.22cto12V1/2（3）F=cH（4）式中：1为外加剂影响修正系数，取值1.2；2为混凝土塌落度影响修正系数，取值1.15。按照式（3）计算 F=51.52 kN/m2，按照式（4）计算 F=115.2 kN/m2，取两者中的较小值（51.52 kN/m2）作为新浇筑的混凝土对墙模板的最大侧压力标准值。根据计算和有关研究可知，新浇筑的混凝土对墙模板的最大侧压力标准值按照 GB 506662011计算出来的结果略小于JGJ1622008的计算结果3，因此本工程采用 JGJ1622008 的计算结果，取值为51.52 kN/m2。3）墙模板侧压力线荷载设计值（侧压力标准值、倾倒荷载标准值组合）4计算如下：q=1.4q1L+1.2FL（5）式中：q 为作用于墙模板上的侧压力线荷载设计值，kN/m；q1为倾倒混凝土荷载标准值，kN/m2，取值 2；L 为计算线荷载转换长度，m，取值 0.4。经计算，q=25.85 kN/m。2.1.5墙模板受力验算本工程的墙模板、次楞、主楞按照传力顺序，依次对三跨连续梁进行了抗弯强度、抗剪强度及挠度验算。经过验算，墙模板、次楞和主楞的设置均符合要求。墙模板体系的变形首先发生于墙模板，因此主要论述墙模板抗弯强度、抗剪强度及挠度的验算，次楞及主楞的相关验算不再赘述。2.1.5.1墙模板抗弯强度验算4墙模板截面抵抗矩W=bh2/6（W为墙模板截面抵抗矩，mm3；b 为墙模板截面宽度，mm，取值400；h为墙模板截面厚度，mm，取值18）。经计算，W=21 600 mm3。墙模板跨中弯矩 M=0.1ql2（M 为跨中弯矩，Nmm；q为作用于墙模板上的侧压力线荷载设计值，N/mm，取值25.85；l为计算跨度即次楞间距，mm，取值200）。经计算，M=103 400 Nmm。抗弯强度=M/W，经计算=4.787 N/mm2。（f）为墙模板抗弯强度设计值，取值13 N/mm2。（f），所以墙模板抗弯强度验算满足要求。2.1.5.2墙模板抗剪强度验算4墙模板的最大剪力 Vs=0.6ql，经计算，Vs=3 102 N。抗剪强度 =3Vs/（2bhn）（b为墙模板截面宽度，mm，取值 400；hn为墙模板截面厚度，mm，取值18）。经计算，=0.646 N/mm2。fv为墙模板抗剪强度设计值，N/mm2，取值1.5。fv，所以墙模板抗剪强度验算满足要求。2.1.5.3墙模板挠度验算4根据相关规范和工程实践，墙模板挠度验算采用荷载标准值，不考虑倾倒荷载作用。作用于墙模板上的侧压力线荷载 q=FL，经计算，q=20.61 kN/m。墙模板的截面惯性矩 I=bhn3/12，经计算，I=194 000 mm4。墙模板挠度=ql4/（150EI）（E为墙模板弹性模量，N/mm2，取值6000）。经计算，=0.189mm。（）为墙模板最大允许挠度，mm，取值0.5。（），所以墙模板挠度验算满足要求。62施工安装第49卷第3期2.1.6墙模板对拉螺栓设置验算在墙模板体系施工中，多因对拉螺栓直径过小、布置密度不够产生底部涨模、跑模甚至崩模，造成较大的损失，因此本工程针对对拉螺栓直径及间距进行了设置验算。本工程穿墙对拉螺栓间距 400 mm 400 mm，对拉螺栓的计算受力面积示意见图7。图7对拉螺栓受力面积示意400400对拉螺栓承受的拉力P=FcA，式中：Fc为混凝土侧压力设计值，kN/m2，取值 64.624；A 为对拉螺栓受力面积，m2。A=ab，a为模板对拉螺栓的水平间距，取值0.4 m；b为模板对拉螺栓的竖向间距，取值0.4 m。经计算，A=0.16 m2，P=10.34 kN。对拉螺栓拉应力2M=P/AM，式中：AM为M12对拉螺栓截面净面积，mm2，取值 76。经计算，M=136.05 N/mm2。ftb为对拉螺栓抗拉强度设计值，N/mm2，取值170。Mftb，本工程穿墙对拉螺栓的直径采用M12，间距设置采用400 mm 400 mm，满足要求。2.2钢筋1）按图纸要求进行钢筋加工详图的细化并加强过程控制，确保成型钢筋规格、型号及安装位置符合图纸要求；为防止墙体浇筑后外露扎丝生锈污染墙面，钢筋绑扎时扎丝余长朝内。2）为保证工程质量和安全，确保钢筋保护层厚度符合设计图纸要求，提升保护层垫块安装的便利性，统一采用塑料保护层垫块，按照4个/m2的要求布置塑料保护层垫块（每层墙体的2 m以下范围内按照6个/m2进行设置）。2.3混凝土1）混凝土采用商品预拌混凝土，浇筑时的混凝土坍落度控制在 180 mm 20 mm，采用红外测温枪逐车测量混凝土的入模温度，保证入模温度不超过35。2）采用37 m/46 m汽车泵，预先在模板内设置8 m长的柔性帆布溜桶，通过泵车泵头软管与柔性帆布溜桶相接进行混凝土浇筑。2.4墙模板对拉螺栓孔综合封堵措施本工程墙体采用穿墙对拉螺栓进行紧固，在混凝土浇筑过程中水泥浆液会沿着对拉螺栓孔外溢，形成漏浆现象，影响墙体成型后的表面质量。通常采用在对拉螺栓孔处打玻璃胶的方式进行处理，工作量大且繁琐，封堵效果不佳。本工程结合工程实践，采取综合封堵措施提高对拉螺栓孔的封堵质量。1）为防止墙模板对拉螺栓孔漏浆和保护面板，在模板内的对拉螺栓两端加贴1.5 mm的海绵条与塑料堵头黏结，使内模板面与堵头之间严密，保护面板，使螺栓孔不漏浆，见图8。2）为防止模板内的对拉螺栓堵头在混凝土浇筑时的松弛产生漏浆，在对拉螺栓上增设封堵垫片，垫片设置在墙模板外侧，见图8和图9。图8对拉螺栓孔封堵示意模板模板次楞螺母封堵垫片塑料堵头对拉螺栓海绵垫圈PVC套管431252341图9对拉螺栓外侧封堵示意1.封堵垫片；2.坚固螺母；3.对拉螺栓夹具；4.紧固螺母；5.对拉螺栓3施工工序3.1墙模板施工1）根据墙模板排版图对墙模板进行统一制作，按照对拉螺栓间距加工对拉螺栓孔位，并对墙模板进行编号。2）在墙模板安装前采取均匀满涂脱模剂的措高凯：高厚比大于24的薄板状混凝土墙施工技术632023年6月施工安装施，可降低拆模时墙模板与墙体混凝土表面的黏结程度，减少麻面缺陷；为避免涂刷脱模剂时出现过厚、过多等不均匀现象，满涂脱模剂时采用布抹的方法。3）为确保墙模板安装位置的准确性，墙模板安装加固前由专人对照排版图逐一核对编号；安装时，先安装一侧墙模板，插入对拉螺栓和 PVC套管后再安装另一侧墙模板；墙模板的横、竖向拼缝处，粘贴双面胶带防止浇筑时从板缝处漏浆；每层墙模板的直线度、垂直度均需复测并纠偏。4）在浇筑下层墙体时，预先在墙体顶端向下80 mm处预埋直径14 mm的PVC套管，套管水平间距400 mm。5）安装上层墙模板前，将下层墙体接茬部位的混凝土切割平整，并凿毛、清理；同时，沿水平线在外侧粘贴1.5 mm双面胶带，确保上层墙模板与接茬部位墙体贴合紧密，防止漏浆。6）安装上层墙模板时，墙模板要夹住下层混凝土墙，下跨150 mm。利用下层墙顶部预留的间距400 mm的PVC套管，穿入对拉螺栓加固上层墙底部模板，防止漏浆、流泪等现象在墙体层间接茬部位发生，见图10。图10墙底部模板加固示意水平内撑模板钢筋下层混凝土墙主楞双面胶带螺帽预留螺栓孔穿入对拉螺栓3.2混凝土浇筑本工程薄板状混凝土墙体厚度仅为 150 mm，竖向及水平钢筋直径为 12 mm，间距 200 mm，竖向钢筋间净距为66 mm，商品混凝土泵车自带的泵头软管由于尺寸限制不能下伸进入模板内进行浇筑，无法保证混凝土至浇筑面的自由落距2 m，易产生混凝土离析。另外，由于墙体钢筋密集、对拉螺栓较多，振捣棒移动受限，容易产生振捣不均匀，易形成蜂窝、麻面、孔洞等缺陷。并且由于墙体高厚比大于24，混凝土内的气泡易附着在模板内侧且不易排出，造成墙体表面气孔较多。根据上述特点，采用以下措施控制薄板状墙体混凝土的浇筑质量。1）上层混凝土墙浇筑前，在底部接茬处设置厚度为30 mm左右的接浆层，以增强新旧混凝土结合强度。接浆层采用与混凝土相同配比的水泥砂浆，在浇筑水泥砂浆接浆层前，对底部接茬处洒水湿润，然后按照墙体混凝土浇筑顺序，边浇筑水泥砂浆边浇筑墙体混凝土。为避免砂浆凝结，不得一次将一段接浆层砂浆全部浇筑完毕。2）通过在模板内设置8 m长的柔性帆布溜桶与汽车泵的泵口软管相连接，向下输送混凝土；施工过程中严格控制混凝土的浇筑速度（不超过2 m/h），减弱混凝土对已绑扎钢筋的冲击和造成的变形，同时避免混凝土对模板的侧压力超过计算值。3）为保证振捣均匀，增加混凝土的流动性和密实度，采用小直径6 m长的25型振动棒垂直插入进行振捣。4）为加速混凝土内的气泡上浮溢出并减少表面气孔，在振捣棒均匀振捣的同时增加辅助振捣措施，在模板两侧使用橡皮锤均匀对模板进行敲击，加速附着于模板内侧的气泡有效排出。5）为减少混凝土浇筑过程中钢筋、模板及加固系统的松动、变形或者位移，设置专人进行巡检并及时进行调整处理，混凝土浇筑后再次进行直线度、垂直度的检查和纠偏。3.3混凝土养护1）拆模前养护：在每层混凝土墙顶，利用模板蓄水20 mm进行养护，同时在墙体模板外侧定时浇水。2）拆模后养护：混凝土墙体采用底层薄塑料膜+上层厚型毡布的双层覆盖形式，在底层塑料膜覆盖前要保证混凝土表面处于均匀的湿润状态；在上层厚型毡布覆盖后，定时浇水养护，保持毡布表面湿润，养护时间为14 d。3.4墙体对拉螺栓孔的处理工艺流程：对拉螺栓孔内清理（剔除PVC管头50 mm长）钢丝刷刷毛洒水润湿灌膨胀水泥砂浆（内侧）中间段打膨胀发泡剂灌膨胀水泥砂浆（外侧），见图11。64施工安装第49卷第3期图11墙体对拉螺栓孔封堵示意1223441.PVC套管；2.锥形槽；3.膨胀发泡剂；4.膨胀水泥砂浆1）将螺栓孔内的PVC 管在两端各剔除50 mm形成锥形槽。2）螺栓孔清理：先对螺栓孔内的杂物进行清理，然后使用小型吹风机对螺栓孔进行吹扫。3）钢丝刷刷毛：为保证螺栓孔内的填充物与孔壁结合严密，用棒状钢丝刷伸入内部刷毛，再次使用吹风机吹扫。4）洒水润湿：为增加螺栓孔锥形槽内壁与填充砂浆紧密结合程度，在进行内侧填充砂浆施工前1 h使用喷壶进行表面喷水，确保锥形槽内壁在填充施工时处于湿润状态。5）内侧填充砂浆：先在内侧用铁抹子将膨胀水泥砂浆压抹到内侧锥形槽内，用铁抹子将螺栓孔处抹平压光。6）中段打膨胀发泡剂：从螺栓孔外侧打入膨胀发泡剂填实，留50 mm不打。7）外侧抹砂浆：用铁抹子将水泥砂浆压抹到外侧锥形槽内，灌满压实，用铁抹子压平。4混凝土振捣工培训考虑到本工程混凝土振捣工人没有高厚比大于24的薄板状混凝土墙的振捣施工经验，因此针对性地开展了混凝土振捣专项培训，除了通用的入场质量、安全培训外，还在现场搭建了模拟操作平台全真模仿实际的浇筑情况。通过在模拟平台上进行振动棒下棒位置、柔性帆布溜桶的移动、振捣时间、振捣间距、人员调度、操作平台上走位及配合的模拟培训，混凝土振捣工以及相关保障人员（电工、看模巡检人员、泵车操作手）对薄板状混凝土墙的振捣作业流程以及临边高处作业的安全要点有了深刻的体会，进而在实际振捣施工中均能按照培训中的要求规范施工。5改进由于工期进度及当地资源供应状况限制，施工分包商在进行穿墙对拉螺栓设置时按照周转使用考虑，导致后期墙体对拉螺栓孔封堵工作工序多、工作量大。在今后类似工程中应考虑采用三段可拆卸式对拉螺栓，可取消对拉螺栓孔中间段封堵工序，提高工作效率5，降低人工成本。6结束语通过本工程的实践，针对高厚比大于24的薄板状混凝土墙存在的浇筑困难，易出现孔洞、蜂窝、麻面、气孔等问题，在模板体系选择、模板对拉螺栓孔综合封堵措施、柔性帆布溜桶使用、混凝土振捣、墙体对拉螺栓孔处理等方面采取了针对性的措施，最终取得了良好的实施效果。参考文献1 GB 506662011，混凝土结构工程施工规范S.2 JGJ 1622008，建筑施工模板安全技术规范S.3 佘逊克，龚剑，赵勇.国内外规范中的新浇混凝土对模板侧压力公式对比研究J.建筑施工，2014，36（12）：1 402-1 405.4 江正荣.建筑施工计算手册M.北京：中国建筑工业出版社，2001.5 陈霞，张伟伟.三段式止水螺杆应用技术J.工程质量，2015，33（12）：74-76.作者简介：高凯（1975），男，河南洛阳人，工程师，1997年毕业于洛阳大学工业与民用建筑专业，现从事炼化建设项目管理工作。Email：收稿日期：2023-02-23高凯：高厚比大于24的薄板状混凝土墙施工技术65