一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术_丁传奇.pdf

202212Building Construction3014一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术丁传奇 李 华 屈 超 安 扬 黄航月北京建工集团有限责任公司 北京 100055摘要：对传统构造柱顶部混凝土施工采用木模板喇叭口支设工艺进行研究，创新优化设计一种可拆卸式复合装置系统，并形成一种可拆卸复合装置在构造柱顶部混凝土施工的新技术。创新技术的应用，在保证了构造柱顶端混凝土施工质量的前提下，提高喇叭口部位模板安装效率和周转率，最终实现构造柱顶部喇叭口混凝土浇筑一次成形，达到拆模后免剔喇叭口处混凝土的施工工艺水平，节约人工成本，减少建筑垃圾，符合绿色文明施工，在构造柱混凝土浇筑应用方面具有显著的综合效益。关键词：构造柱；可拆卸装置；混凝土浇筑；BIM技术中图分类号：TU765 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-3014-04 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.057Innovative Construction Technology of a Removable Composite Device at Top of Structural ColumnDING Chuanqi LI Hua QU Chao AN Yang HUANG HangyueBeijing Construction Engineering Group Co.,Ltd.,Beijing 100055,ChinaAbstract:The traditional construction of concrete at the top of structural column is studied by the erection process of wood formwork bell mouth,and a removable composite device system is innovatively and optimally designed to form a new technology for the construction of concrete at the top of structural column with a removable composite device.The application of innovative technology,on the premise of ensuring the construction quality of the concrete at the top of the constructional column,improves the installation efficiency and turnover rate of the formwork at the bell mouth,finally realizes the one-time forming of the concrete pouring at the bell mouth at the top of the structural column,reaches the construction technology level of the concrete at the bell mouth without picking after the removal of the formwork,saves labor costs,reduces construction waste,and conforms to green and civilized construction.It has significant comprehensive benefits in the application of structural column concrete pouring.Keywords:structural column;removable device;concrete pouring;BIM technology板，并在构造柱顶部单独设置木模板喇叭口，再进行混凝土浇筑，混凝土成形后再拆模2。此项施工通常是将混凝土从构造柱顶端喇叭口浇筑，直至充满整个喇叭口，再将填充在喇叭口凸出墙面整体部位的混凝土进行人工凿除，易导致顶部混凝土外观质量较差，二次凿除喇叭口处混凝土无形之中增加人工成本，形成建筑垃圾而不利于现场绿色文明施工。1 工程概况容东片区B2组团安置房及配套设施项目位于雄安新区随着建筑业高质量发展趋势的持续推进，人们对二次结构的过程管控提出越来越高的要求，特别是对于加气混凝土砌块墙结构，一般在墙体的相应部位均设置构造柱1，以增强结构的整体性和抗震性，该做法在砌筑完成后支设木模作者简介：丁传奇（1988），男，硕士，工程师。通信地址：北京市西城区广莲路1号19层（100055）。电子邮箱：收稿日期：2022-06-23科学研究SCIENTIFIC RESEARCH1 龙莉波.大型深基坑逆作法施工关键技术研究J.建筑施工,2014,36(6):625-629.2 龙莉波.平推式逆作法施工技术的研究与应用J.建筑施工,2019,41(12):2176-2177.3 张敏,龙莉波.城市更新之既有建筑地下空间开发M.上海:同济大 学出版社,2021.4 陆钟伟.明天广场工程采用一顺一逆一柱多桩施工技术J.上 海建设科技,1998(4):34-35.5 李寅华,林文明,唐军,等.上海廖创兴金融中心大厦深基坑工程逆 作法的实测与研究J.工业建筑,2006,36(12):44-49.6 张建新,牛磊.超大基坑逆作法施工监测分析J.建筑结构,2010,40(1):71-73.建筑施工第44卷第12期3015的容城县，总建筑面积约96万 m2，总造价约35亿元，共97栋楼。其中，92栋住宅，5个公建单体，施工工期396 d，包括精装修交付成批住宅群、配套公建、小学及幼儿园等建筑。整个项目为超大体量建筑群，工期十分紧迫，建成后将解决雄安地区5 270户、约1.6万人安置问题，为雄安新区的高质量建设和高水平发展提供更好的基础建设服务。项目科技目标为“河北省新技术应用示范工程”，质量目标为“河北省优质工程安济杯”。住宅群的92栋单体工程中，住宅楼的标准结构层高2.95 m，其中二次结构的外墙和防火隔离外墙采用200 mm厚蒸压加气混凝土砌块，其余内墙为150 mm厚蒸压加气混凝土砌块，局部管井和竖井采用100 mm厚加气混凝土条板。在蒸压加气混凝土砌块墙的转弯处、自由端、连续长度超过4 m和高度超高4 m中间位置设置构造柱，构造柱约15.387万处。构造柱配筋要求：4根直径14 mm的三级钢筋作为纵向钢筋，直径8 mm的箍筋间距200 mm，上下起步600 mm范围内箍筋间距100 mm。2 研究分析2.1 二次结构施工特点安置房事关民生，社会关注度极高。作为雄安新区建设项目中首批重点民生安置房工程，是优化居住环境、提升城市品质的重要民生工程和民心工程。二次结构作为施工的重要组成部分，往往与装饰装修相关联而成为施工质量投诉最高发区，社会关注度极高。2）建筑体量超大，施工工期要求高。97栋单体的建筑面积约96万 m2，施工工期仅396 d，对施工工期提出严格的要求和标准。构造柱作为部分关键工作，返修将严重影响施工进度。3）工程创奖目标高，施工质量水平高。创“河北省优质工程安济杯”质量目标，对构造柱的施工质量提出更高的要求。由于蒸压加气混凝土砌块强度较低，构造柱直接影响到二次结构质量，对结构抗震及后期装修产生重要影响，工序较为复杂3。4）混凝土二次剔除，施工成本控制困难。传统的施工工艺是将混凝土从构造柱顶端喇叭口浇筑充满整个喇叭口，后期将填充在喇叭口凸出部位的混凝土人工凿除，人工成本较高且产生大量噪声、粉尘和建筑垃圾。2.2 背景分析2021年4月4日至2021年5月20日，QC小组率先对B2组团安置房及配套设施项目2-1区的8栋住宅楼，约4.8万 m2的住宅楼中构造柱进行质量问题统计。按照随机统计的原则，共选取检查500个点，检查出质量问题88个点，发现构造柱施工质量问题主要为浇筑口不密实、麻面、胀模、细微裂缝和露筋。其中，浇筑口不密实统计为45个点，占比约51%，是构造柱施工存在的主要质量问题之一。3 创新方案3.1 创新思路以构造柱混凝土的施工质量为出发点，提出通过改进构造柱顶部混凝土浇筑喇叭口的形式做法，提出一种可拆卸式复合装置系统，以此实现混凝土一次浇筑成形。3.2 创新优化设计效果图创新技术的基本原理：待混凝土浇筑至喇叭口平齐时，利用喇叭口挡板，同时旋转外侧设置在喇叭口位置的合板，回收喇叭口处多余的混凝土，既能实现喇叭口处混凝土周转利用，又能避免后期二次剔除喇叭口处混凝土，深化优化设计三维整体效果如图1所示。挡板合板插销合页贴板图1 BIM三维模型效果图3.3 创新深化设计内容结合一种可拆卸式复合装置系统BIM三维效果图，参照木模板喇叭口设置要求，并明确复合构造深化设计参数4，形成创新深化优化设计，具体如下内容：1）挡板：3 mm厚成品不锈钢材质，整体呈L形，手柄处50 mm宽，可上下抽拉，两侧各伸入贴板内20 mm，起隔断喇叭口处混凝土的作用。2）贴板：包括紧贴构造柱的平板和喇叭口的两侧板，材质同挡板，两侧板形成喇叭口的两边，贴板作为两侧边的支撑连接之处。作为复合装置系统中喇叭口的支撑节点，保证与构造柱模板系统紧贴和固定。3）合板：材质同挡板材质，可以180范围内上而下转动，作为喇叭口的托板，在挡板开始作用时，通过合板自由旋转，打开合板实现喇叭口内的混凝土收集。4）合页：材质同挡板材质，每个合页采用6个自攻螺丝固定在贴板上，合页实现合板和贴板的连接和断开，保证合板旋转。5）插销：材质同挡板材质，一端固定在贴板的两侧板上，一端固定在合板上。一方面承接合板受力，保证合板张开时呈喇叭口形状；另一方面保证在抽调插销时，实现丁传奇、李华、屈超、安扬、黄航月:一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术202212Building Construction3016合板自由旋转。3.4 可拆卸式复合装置特点通过创新提出一种可拆卸式复合装置，能在采用一种预制组合成品不锈钢材质的喇叭口固定装置后，通过装置中插销的插拔、挡板和合板的组合搭配，实现外伸的喇叭口位置的混凝土全部有效回收，整体实现构造柱混凝土一次成形，避免后期混凝土二次剔除，有效保证构造柱喇叭口位置混凝土施工质量。4 创新优化方案实施4.1 整体施工工艺一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术的施工工艺流程如图2所示。BIM整体模型前期准备BIM综合深化三维测量放样下部模板安装加固组合装置BIM模型装置下料加工复合装置安装混凝土浇筑装置拆除周转BIM三维可视化交底图2 主要施工工艺流程4.2 可拆卸式复合装置施工流程一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术的工艺流程：BIM三维效果深化设计验收主体结构砌筑加气块绑扎钢筋加固下部模板预制可拆卸式复合装置组装贴板和合板混浇筑混凝土插入挡板打开合板回收喇叭口混凝土混凝土成形拆除装置周转使用。4.3 施工主要技术要点4.3.1 整体BIM三维深化借助BIM技术深化优化，建立二次结构BIM三维虚拟样板，分析二次砌筑质量控制关键点，为实现大面积施工提供有力辅助技术，如图3所示。借助BIM可视化和模拟化特性，实现对现场管理技术和操作人员进行三维可视化的技术交底5。4.3.2 构造柱钢筋绑扎施工前，完成构造柱两侧砌体并绑扎构造柱钢筋。根据已弹出的构造柱控制线，确定模板位置，并沿砌体马牙槎L形拼缝侧边5 cm凹凸边缘贴一道双面胶，使木模板在混凝土压力下形成自锁，实现良好的密封效果6，构造柱与砌体界线更加美观，如图4所示。4.3.3 加固下部木模板用一根对拉螺栓在构造柱中间穿过，作为固定拉结，2.00 m1.00 m1.95 m2.00 m 双面胶图3 二次结构BIM三维虚拟样板 图4 构造柱钢筋BIM三维效果图实现浇筑构造柱混凝土操作空间。第1道对拉螺栓距地面150 mm，其余竖向间距600 mm，最后一道对拉螺栓距构造柱顶端300 mm，如图5所示。4.3.4 可拆卸复合装置安装完成下部木模板加固后，将预制组合的可拆卸式成品复合喇叭口安装至已加固构造柱顶端，保证安装牢固可靠，如图6所示。在加固过程中，特别注意喇叭口位置可拆卸装置模板与木模板内侧相接处平齐，避免喇叭口处浇筑成形混凝土出现错台现象。300 mm600 mm600 mm600 mm600 mm150 mm 图5 下部模板BIM三维模型图 图6 可拆卸式复合喇叭口安装示意4.3.5 混凝土浇筑通过在构造柱顶部装置模板中插入弯头，减小泵送混凝土对构造柱的横向冲击力。采用插入式混凝土振捣器，分层振捣，随振随拔，严格控制振捣的顺序，避免施工工艺不当导致的烂根、蜂窝、麻面、空洞等质量通病，避免拆模后二次修补，实现构造柱混凝土结构零缺陷。4.3.6 旋转喇叭口合板混凝土浇筑高于顶部50 mm时，实施挡板封堵，通过外侧插销打开外侧合板，喇叭口处多余混凝土采用预备的容器盛放，收集在推车内，以便浇筑下个构造柱使用，装置打开喇叭口效果如图7所示。图7 喇叭口合页打开BIM三维效果图4.3.7 拆除模板、回收模具当混凝土强度能保证其表面和棱角不受损时，拆除可拆丁传奇、李华、屈超、安扬、黄航月:一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术建筑施工第44卷第12期3017卸复合模具，不得乱扔、乱砸，保证可拆卸装置配套齐全，整齐堆放，后续施工可周转使用，实体效果如图8所示。（a）三维效果图（b）实体效果图8 构造柱BIM三维效果图和实体效果5 效益总结5.1 技术效益一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术是对现行构造柱顶部喇叭口处模板安装节点形式的创新，在适用性、可靠性、经济性和节能性等方面，具有显著的技术应用效益：1）安装牢固可靠，保证施工质量。可拆卸复合装置采用工程预制加工，有效保证加工质量，成品不锈钢材质，刚度和强度加大，不易变形，保证施工质量。2）装置简便，高效灵活。定型化的装置，尺寸准确且标准化程度高，工厂化加工，可周转使用，整体美观，安装更加高效灵活。3）可周转性强，加快施工进度。不锈钢成品复合装置，可显著缩短构造柱顶端混凝土施工工序，装置可拆卸方便灵活，对装置重复循环使用，加快施工进度。4）避免混凝土的二次剔除，有利于绿色文明施工。喇叭口处混凝土收集使用，混凝土成形后无需剔凿喇叭口部位凸出的混凝土，减少了建筑垃圾，取得了良好的环境保护效果。5）经济效益显著，可推广性强。应用一种可拆卸定型化装置，安装效率高，避免人工剔槽，节约人工成本，经济效益显著，具有广泛的可推广性。5.2 经济效益一种构造柱可拆卸装置已成功应用于容东片区B2组团安置房及配套设施项目。工程构造柱总数约15.387万处，采用一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术，应用表明此装置的创新应用不仅实现了构造柱成形质量好，而且节省了施工工序，同时大幅度降低了人工成本。以单个构造柱应用喇叭口为分析对象，相比木模板喇叭口，平均单个复合装置喇叭口节约的费用为12.56元，项目应用复合喇叭口共计节约费用193.26万元，经济效益十分显著。5.3 社会效益一种构造柱顶部可拆卸复合装置的创新应用，实现喇叭口处混凝土免剔除的施工水平，相比二次剔除的施工外观质量，整个喇叭口混凝土外观质量精美。防火板一次安装成形，相比二次施工防火板，施工质量更稳定可靠，更好地实现“河北省优质工程安济杯”质量目标，具有良好的社会效益。6 结语基于施工现场实际质量问题调查统计分析，借助河北省建筑业新技术应用示范工程课题攻关，提出一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术。通过超大体量建筑群应用效果验证，有效地解决了施工现场中构造柱顶部混凝土质量难以控制的技术难题。作为一种自主研发的创新技术，主要创新设计应用的可拆卸式复合使用成品不锈钢材料，具有较高的强度和刚度，且安装周转和利用率高。同时，该可拆卸复合装置能有效保证构造柱混凝土施工质量，避免剔除预留喇叭口处混凝土，大幅度节约人工成本，在技术效益、经济效果和环保效益方面均有显著的推广应用价值。1 赵俊杰,乔稳超,薛伟,等.定型化模板构造柱支模体系过程及成果 分析J.建筑技术,2018,49(10):1100-1103.2 马成凤,黎莉,周生林,等.基于BIM技术的砌体工程构造柱免支模施 工工艺J.建筑施工,2020,42(6):1044-1046.3 吕汝新,曹朋.提高二次结构构造柱浇筑质量合格率J.建筑,2017(2):72-74.4 岳磊,黄振中,杨向昆,等.具有可拆卸式复合端部的构造柱:202120832562.8P.2021-11-09.5 戴路,武超,周晓帆,等.砌体工程综合排布中的BIM应用J.建筑施 工,2018,40(2):272-274.6 尹小康,张豪,张蕊.构造柱顶升免振捣混凝土施工技术J.建筑技 术,2021,52(12):1457-1460.丁传奇、李华、屈超、安扬、黄航月:一种构造柱顶部可拆卸复合装置施工创新技术