滑升模板是一种具有自升设备,可以随混凝土的浇筑而自行向上滑升的模板。滑升模板施工是现浇混凝土工程机械化程度较高的一种活动连续成型施工工艺。近年来,随着提升机具和模板结构的不断改进,特别是液压提升机自动化集中控制技术和施工精度调整技术的不断进步,使滑模施工工艺得到迅速地发展。我国各地应用滑模施工工艺,相继建成了一批20~50层的高层及超高层民用建筑。每层结构的施工周期 (包括楼板) 已达到2~3d一层的先进水平。
滑模施工工艺按墙体的模板做法不同可以分为: 一般滑模施工工艺、滑框倒模施工工艺等。按楼板的做法不同可以分为: 逐层空滑、楼板并进施工工艺; 先滑墙体、楼板跟进施工工艺; 先滑墙体,楼板降模施工工艺等。
6.1.1 滑模施工的技术条件
《滑动模板工程技术规范》(GB50113) 中规定,滑模施工的混凝土墙体的厚度应不小于140mm; 圆形变截面筒体结构的筒壁厚度应不小于160mm; 轻骨料混凝土墙体厚度应不小于190mm; 钢筋混凝土梁的宽度应不小于200mm; 钢筋混凝土矩形柱短边应不小于300mm,长边应不小于400mm。采用滑模施工的结构,其混凝土强度等级应符合下列规定: ①普通混凝土应不低于C20; ②轻骨料混凝土应不低于C15; ③同一个滑升区段内的承重构件,在同一标高范围宜采用同一强度等级的混凝土。
框架结构布置应符合下列规定: ①各层梁的竖向投影应重合,宽度宜相等; ②同一滑升区段内宜避免错层横梁; ③柱宽宜比梁宽每边大50mm以上; ④柱的截面尺寸应减少变化,当需要改变时,边柱宜在同一侧变动,中柱宜按轴线对称变动。
大型构筑物的框架结构选型,可以设计成异形截面柱,以增大层间高度,减少横梁数量。
混凝土墙板结构各层平面布置在竖向的投影应重合; 各层门窗洞口位置宜一致,同一楼层的梁底标高及门窗洞口的高度和标高宜统一; 同一滑升区段内楼层标高宜一致; 当外墙具有保温、隔热功能要求时,内、外墙体可以采用不同性能的混凝土。
滑模施工应根据工程结构的特点及滑模工艺的要求对设计进行全面细化,提出对工程设计的局部修改意见,确定不宜滑模施工部位的处理方法以及划分滑模作业的区段等。必须根据工程结构的特点及现场的施工条件编制滑模施工组织设计,包括: 施工总平面布置(包含操作平台平面布置); 滑模施工技术设计; 施工程序和施工进度计划; 施工安全技术、质量保证措施; 现场施工管理机构、劳动组织及人员培训; 材料、半成品、预埋件、机具和设备等供应保障计划; 特殊部位滑模施工方案。
滑模施工技术设计包括: 滑模装置的设计; 垂直与水平运输方式、能力及运输设备;混凝土配合比、浇灌顺序、浇灌速度、入模时限,混凝土供应能力; 施工精度的控制方案; 制定初滑程序、滑升制度、滑升速度和停滑措施; 结构物和施工操作平台稳定及纠偏、纠扭等技术措施; 滑模装置的组装与拆除方案; 特殊部位的处理方法; 安全措施等。
6.1.2 滑模装置的组成
滑模装置主要由模板系统、操作平台系统、液压系统以及施工精度控制系统等部分组成,如图6.1.1所示。
1. 模板系统
(1) 模板
模板的作用是使新浇混凝土按设计要求的截面形状成型。围圈向上运动时,带动模板沿混凝土表面向上滑动。模板主要承受混凝土的侧压力、冲击力和滑升时的摩阻力。
模板按其所在部位及作用不同,可以分为内模板、外模板、堵头模板以及阶梯形变截面处的衬模板等。
模板高度宜采用900~1200mm,对筒体结构宜采用1200~1500mm; 滑框倒模的滑轨高度宜为1200~1500mm,单块模板宽度宜为300mm。模板的高度主要取决于模板的滑升速度和混凝土的凝结时间,若滑升速度较快或气温较低,可以适当加大模板的高度。为了防止混凝土在浇灌时向外溅出,外模板的上端一般应比内模板高100~200mm。框架、墙板结构宜采用围模合一大钢模,标准模板的宽度为900~2400mm; 对筒体结构宜采用小型组合钢模板,模板宽度宜为100~500mm,也可以采用弧形带肋定形模板。
图6.1.1 滑升模板组成示意图
1—支承杆; 2—液压千斤顶架; 3—提升; 4—围圈; 5—模板; 6—油泵; 7—输油管8—操作平台; 9—外吊脚手; 10—内吊脚手; 11—混凝土墙体; 12—外挑架
模板可以采用2~5mm厚钢板及∠30×4~∠50×4角钢制作,也可以采用定型组合钢模板。围模合一大钢模的板面采用4~5mm厚的钢板,边框为5~7mm厚扁钢,竖肋为4~6mm厚、60mm宽扁钢,水平加强肋宜为8号槽钢,直接与提升架相连接。
滑框倒模施工所使用的模板宜选用组合钢模板。若混凝土外表面为直面,组合钢模板应横向组装; 若为弧面,宜选用长300~600mm的模板竖向组装。
模板支承在围圈上,模板与围圈的连接一般有两种方法,如图6.1.2所示,一种是模板挂在围圈上; 另一种是模板搁在围圈上。前者装拆稍显不便,但不需另加固定措施; 后者装拆方便,但需绑扎固定。为了减少滑升时的摩阻力,便于脱模,模板安装后,内、外模板应上口小、下口大,单边模板的倾斜度一般取2‰~5‰。可以取从模板上口以下1/3~1/2模板高度处作为结构截面的设计宽度。
(2) 围圈
围圈又称为围檩,其主要作用是固定模板位置,承受模板传递来的水平荷载和垂直荷载,使模板保持组装的平面形状并将模板与提升架连接成为一个整体。围圈沿模板横向布置在内外模板外侧,一般上、下各布置一道,如图6.1.2所示,分别支承在提升架的立柱上。内、外围圈必须各自形成闭合圈,在转角处必须做成刚性角,防止模板提升过程中产生较大的变形。围圈一般用∠65×5或∠75×6的角钢或用8号、10号槽钢制成,上、下围圈的间距视模板的高度而定,以使模板在受力时产生的变形最小为原则,对高度为1.0~1.2m的模板,上、下围圈的间距可以取500~700mm。上围圈距模板上口不宜大于250mm,以保证模板上部的刚度; 下围圈距模板下口可以稍大一些,使模板下部有一定的柔性,以利脱模,但不宜大于300mm。当提升架之间的间距大于2.5m或操作平台的承重骨架直接支承在围圈上时,围圈宜设置成桁架式,从而增大围圈的竖向刚度。在荷载作用下,两个提升架之间围圈的垂直方向与水平方向的变形不应大于跨度的1/500。
图6.1.2 模板与围圈连接和模板倾斜度示意图
1—围圈; 2—模板; H—模板高度
(3) 提升架
提升架又称为千斤顶架。提升架是安装千斤顶且与围圈、模板连接成整体的主要构件。提升架的主要作用是控制模板、围圈因混凝土的侧压力和冲击力而产生的向外变形;同时承受作用于整个模板上的竖向荷载,并将荷载传递给千斤顶和支承杆。当提升机具工作时,通过提升架带动围圈、模板及操作平台等一起向上滑动。
提升架由横梁和立柱组成,可以用槽钢或角钢制作。横梁一般用12号槽钢或∠60×5角钢制成,立柱一般用12~16号槽钢或∠60×5角钢焊接而成。横梁和立柱的交接处必须具有足够的刚度,交接处用螺栓连接,其螺栓位置与孔径必须准确,以防止立柱在受力后产生松动变形。
提升架按横梁数目可以分为单横梁式提升架和双横梁式提升架,如图6.1.3所示。单横梁式提升架轻便、节约材料; 双横梁式提升架刚度好,且上横梁可以用做架设油管、电线等,使用方便。提升架按平面形式又可以分为“Ⅰ”形、“Y”形和“X”形,如图6.1.4所示,“Ⅰ”形提升架应用广泛、“Y”形提升架用于转角墙处,“X”形提升架用于十字交叉墙处。提升架的内净宽应根据结构断面的最大宽度、模板的厚度、围圈的厚度、支承围圈的支托宽度和由于模板的倾斜度要求而放宽的尺寸确定。提升架上放置千斤顶的横梁至模板顶部的净高度,对于配筋结构不宜小于500mm,对于无筋结构不宜小于250mm。
图6.1.3 钢提升架示意图
1—上横梁; 2—下横梁; 3—立柱; 4—上围圈支托; 5—下围圈支托; 6—套管
图6.1.4 纵、横墙交界处提升架布置示意图
2. 操作平台系统
(1) 操作平台
滑模的操作平台是绑扎钢筋、浇灌混凝土、提升模板等的操作场所,也是钢筋、混凝土、埋设件等材料和千斤顶、振捣器等小型备用机具的暂时存放地。
按楼板施工工艺的不同要求,操作平台板可以采用固定式或活动式。对于逐层空滑楼板并进施工工艺,操作平台板宜采用活动式,以便平台板揭开后,进行现浇楼板的支模、绑扎钢筋和浇灌混凝土,或进行预制楼板的安装。
操作平台分为主操作平台和上辅助平台两种,一般只设置主操作平台。如主操作平台被墙体的钢筋所分割,使混凝土水平运输受阻,或为了避免各工种之间的相互干扰,有时也可以设置上辅助平台。上辅助平台承重桁架 (或大梁) 的支柱,大多支承于提升架的顶部。设置上辅助平台时,应特别注意其稳定性。
主操作平台如图6.1.5所示,一般分为内操作平台和外操作平台两部分。内操作平台通常由承重桁架 (或梁) 与楞木、铺板组成,承重桁架 (或梁) 的两端可以支承于提升架的柱上,亦可以通过托架支承于上、下围圈上。外操作平台通常由三角挑架及楞木、铺板等组成,一般宽度为0.8~1.0m。为了操作安全起见,在操作平台的外侧需设置防护栏杆。外操作平台的三角挑架可以支承于提升架的立柱上或支承于上、下围圈上。三角挑架宜采用钢结构。外操作平台的楞木与铺板的构造和内操作平台相同。操作平台铺板的顶面标高,不宜低于模板上口,一般与模板上口平齐。
操作平台的承重桁架 (或梁) 的楞木等主要承重构件,需按其跨度大小和实际荷载情况通过计算确定。
图6.1.5 操作平台结构示意图
; 2—支承杆; 3—提升架; 4—平台铺板; 5—析架; 6—模板; 7、8—吊脚手架9—支托; 10—三角挑架; 11—上围圈; 12—下围圈; 13—栏杆
(2) 内、外吊脚手架
外吊脚手架挂在提升架和外挑三角架上,内吊脚手架挂在提升架和操作平台上。吊脚手架供修整混凝土表面、检查质量、调整和拆除模板、支设梁底模等之用。吊杆可以采用直径为16~18mm的圆钢或50×4的扁钢制作。吊杆的上端通过螺栓悬吊于挑三角架或提升架的主柱上,吊脚手架外侧应挂安全网,吊脚手架的铺板宽度,一般为500~800mm。
3. 液压滑升系统
(1) 支承杆
支承杆又称为爬杆,支承杆埋设在混凝土内,是千斤顶向上爬行的轨道,又是滑升模板的承重轴,用以承受施工过程中的全部荷载。支承杆一般用φ25mm的Q235圆钢或用φ25~φ28mm的螺纹钢制成,也可以采用φ48×3.5钢管。为便于施工,支承杆的长度宜为3~5m。支承杆的布置应均匀、对称且与千斤顶一致,相邻支承杆的接头,要相互错开,第一批插入千斤顶的支承杆其长度不得少于4种,两相邻接头高差应不小于1m,同一高度上支承杆接头数应不大于总量的1/4。
当采用钢管支承杆且设置在混凝土体外时,对支承杆的调直、接长、加固应作专项设计,确保支承体系的稳定。
圆钢支承杆的连接方法有三种,丝扣连接、榫接和焊接。丝扣连接操作简单,安全可靠,但加工量大,承受弯曲能力差,这种连接多用于支承杆外加套管的滑模施工; 榫接连接施工方便,但加工量大,在滑升过程中易被液压千斤顶的卡头带起; 焊接连接加工简单,承受弯曲能力好,但现场焊接量较大。
(2) 液压千斤顶
液压千斤顶按其起重能力的大小,可以分为小型,起重能力为30~50kN; 中型,起重能力为60~120kN; 大型,起重能力为120kN以上。液压千斤顶按其卡头构造型式的不同,可以分为钢珠式和楔块式两种,均为穿心式单作用千斤顶。
液压千斤顶的工作原理如图6.1.6所示。千斤顶进油时,在缸体与活塞之间加压,下压活塞。上卡头卡紧,故活塞不能下行,在油压的作用下,缸体连带底座和下卡头一起向上运动,相应地带动提升架及整个滑升模板一起上升,直至完成一个提升行程。这时回油弹簧处于压缩状态,上卡头承受滑模的荷载。当油泵停止供油并回油时,油压消失,在回油弹簧的作用下,将活塞向上运动,缸内液压油从进油口排出。排油开始瞬间,下卡头卡紧,接替上卡头承受的荷载,使缸体和底座不能下降。如此不断循环,千斤顶就沿支承杆不断上升,模板也随之上升。
楔块式卡头液压千斤顶,具有加工简单,自锁能力强,承载力大,压痕小等特点,可以用于螺纹钢筋等作支承杆爬升。钢珠式千斤顶则体积小,动作灵活,但钢珠对支承杆的压痕较深,不利于工具式支承杆的重复使用,而且还会引起钢珠卡头的回缩下降现象。此外,钢珠还有可能被杂质卡死在斜孔内,导致卡头失灵等。
图6.1.6 液压千斤顶工作原理图
底座; 2—缸体; 3—缸盖; 4—活塞; 5—上、下卡头; 6—排油弹簧; 7—下卡头弹簧
(3) 液压控制台
液压控制台是液压滑模的心脏,是液压传动系统的控制中心。主要由电动机、油泵、换向阀、溢流阀、液压分配器和油箱等组成。液压控制台按操作方式的不同,可以分为手动控制、电动控制和自动控制等形式。
(4) 油路系统
油路系统是连接控制台到千斤顶的通路,主要由油管、管接头、液压分配器和截止阀等元、器件组成。油管可以采用高压胶管或无缝钢管制作。一般不经常拆改的油路,可以采用无缝钢管,需经常拆改的油路,宜采用高压胶管。
滑模的油路系统可以按工程具体情况和千斤顶布置的不同,组装成串联式、并联式和混合式等,一般宜采用并联式油路系统。
6.1.3 液压滑升模板施工工艺
1. 滑模装置的设计
滑模装置设计的主要内容包括: 绘制各层结构平面的投影叠合图; 确定模板、围圈、提升架及操作平台的布置,进行各类部件设计,提出规格和数量; 确定液压千斤顶、油路及液压控制台的布置,提出规格和数量; 制定施工精度控制措施,提出设备仪器的规格和数量; 特殊部位处理及特殊措施 (附着在操作平台上的垂直和水平运输装置等) 的布置与设计等。
千斤顶的数量应依据液压滑模的总荷载、单个千斤顶的允许承载力的大小计算确定。应当注意,单个千斤顶的承载力应为千斤顶与支承杆的允许承载力中的较小值。当采用φ25圆钢支承杆时,承载力可以按下式计算
式中: P——支承杆的允许承载力 (kN);
α——工作条件系数,一般取0.7~1.0,视施工操作水平、滑模平台结构而定;
EI——支承杆的刚度(kN.cm2);
K——安全系数,一般取K≥2.0;
L0——支承杆脱空长度,取混凝土上表面至千斤顶下卡头的距离(cm)。
当采用φ48×3.5钢管支承杆时,支承杆的允许承载力按下式计算
式中: L——支承杆长度 (cm)。当支承杆在结构体内时,L取千斤顶下卡头到浇筑混凝土上表面的距离; 当支承杆在结构体外时,L取千斤顶下卡头到模板下口第一个横向支撑扣件节点的距离。
当结构的坡度大于3%时,应减少每次提升高度; 当设计支承杆数量时,应适当降低设计承载力。
千斤顶的布置应根据结构的特点,且应尽量使千斤顶受力均衡与合理。一般情况下,筒壁结构宜沿筒壁均匀布置或成组等间距布置,框架结构宜集中布置在柱子上。当成串布置千斤顶或在梁上布置千斤顶时,必须对其支承杆进行加固,墙板结构宜沿墙体布置,且应避开门、窗洞口。提升架的布置应与千斤顶的位置相适应。
2. 液压滑升模板的组装
模板组装要认真、细致,严格符合允许误差的要求。模板组装前,要检查起滑线以下已施工好的基础或结构的标高和几何尺寸,并标出结构的设计轴线、边线和提升架的位置等。
模板的组装顺序为: 安装提升架→安装内外围圈→绑扎竖向结构钢筋和提升架横梁以下的水平结构钢筋→安装模板→安装内操作平台的桁架、支撑、檩条和铺板→安装外操作平台的支架、铺板和栏杆→安装液压提升系统、垂直运输系统及精度控制和观测装置等→安装支承杆→安装内外吊脚手架及挂安全网。
3. 混凝土配合比的选择
用于滑模施工的混凝土,应事先做好混凝土配比的试配工作,其性能除应满足设计所规定的强度、抗渗性、耐久性以及季节性施工等要求外,尚应满足下列要求:
②用于滑模施工的混凝土要求具有良好的和易性。薄壁结构的混凝土宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制。石子最大粒径不宜大于构件截面最小尺寸的1/8,对于墙壁结构,一般不宜超过20mm。在颗粒级配中,可以适当加大细集料的用量,一般要求粒径在7mm以下的细集料宜达到50%~55%,粒径在0.2mm以下的细集料宜在5%以上,以提高混凝土的工作度,减少模板滑升时的摩阻力。混凝土坍落度要综合考虑滑升速度和混凝土垂直运输机械等来确定。混凝土浇筑时的坍落度应满足《滑动模板工程技术规范》(GB50113) 中的相关规定,如表6.1.1所示。当采用人工捣实时,坍落度可以适当增加。如果由于气温条件、施工条件、水泥品种等因素的影响,混凝土凝结速度过快或过慢,在规定的滑升速度下,不能保证最优出模强度要求时,则可以在混凝土中掺入缓凝剂或促凝剂。
表6.1.1 混凝土入模时的坍落度
混凝土配合比应根据工程对象、预计滑升速度及现场气温变化情况分别试配,绘制出若干种在不同温度下初凝、终凝以及强度随时间增长的关系曲线,供施工时选用。
③混凝土的出模强度宜控制在0.2~0.4N/mm2或贯入阻力值为0.30~1.5kN/cm。以保证混凝土出模后既能易于抹光表面,不致拉裂或带起,又能支承上部混凝土的自重,不致流淌、坍落或变形。
④模板的滑升速度,取决于混凝土的出模强度、支承杆的受压稳定和施工过程中结构的整体稳定性。在浇筑上层混凝土时,下层混凝土仍处于塑性状态。故要求混凝土早期强度的增长速度必须满足模板滑升速度的要求。一般初凝时间控制在2h左右,在出模时混凝土应接近终凝,故要求终凝时间控制在4~6h。
4. 混凝土的浇筑与养护
混凝土的浇筑必须分层均匀交圈浇灌,每一浇灌层的混凝土表面应在一个水平面上,且应有计划、均匀地变换浇灌方向。分层的厚度不宜大于200mm。每层表面高度需保持在模板上口以下100~150mm之间,且留出最上一层水平钢筋,以便继续绑扎钢筋。各层浇筑时间间隔应不大于混凝土的凝结时间,当时间间隔超过凝结时间 (相当于混凝土贯入阻力值为0. 35kN/cm2时的时间),对接搓处应按施工缝要求进行处理。在分段浇筑时,应对称浇筑,各段浇筑时间应大致相等。在气温高的季节,宜先浇灌内墙,后浇灌阳光直射的外墙等; 先浇灌墙角、墙垛及门窗洞口等的两侧,后浇灌直墙; 先浇灌较厚的墙,后浇灌较薄的墙。在浇筑混凝土的同时,应随时清理粘结在模板内表面的砂浆或混凝土,以免增加滑行阻力,影响表面光滑,造成质量事故。
预留孔洞、门窗口、烟道口、变形缝及通风管道等两侧的混凝土应对称均衡浇灌。
混凝土宜采用振捣器振捣或人工捣实。振捣时,不得触及钢筋、模板和支承杆,振捣棒插入下一层混凝土中的深度不得超过50mm。若遇特殊原因混凝土浇筑工作不能连续进行,则应使千斤顶每隔1h左右提升一次,以免混凝土与模板粘结。继续浇筑混凝土之前,尚应对施工缝进行处理。
混凝土出模后应及时进行检查修整,且应及时进行养护; 养护期间,应保持混凝土表面湿润,除冬季施工外,养护时间不少于7d; 养护方法宜选用连续均匀喷雾养护或喷涂养护液。
5. 模板的滑升
(1) 初滑升阶段
初滑升阶段是指混凝土浇筑开始至模板第一次滑升结束这一阶段。这一阶段只进行混凝土浇筑和模板滑升两项工作 (钢筋已在模板组装时绑扎),混凝土浇筑高度一般为600~700mm (或模板高度的1/3~1/2)。待第一层混凝土强度达到0.2~0.4MPa或混凝土贯入度达到0.3~1.05kN/cm2时,应进行1~2个千斤顶行程提升,并对滑模装置和混凝土凝结状态进行全面检查,确定正常后,方可转入正常滑升。
(2) 正常滑升阶段
模板初升并经检查调整后,即可进入正常滑升阶段。正常滑升阶段的混凝土浇筑、钢筋绑扎、模板滑升三项工作相互交替连续进行。一般混凝土的浇筑和滑升速度控制在200mm/h左右。正常滑升时,每次滑升的时间间隔不宜超过0.5h,且应保证在浇筑上一层混凝土时,下一层混凝土尚未初凝,应在保持一定的滑升速度下分多次提升。在滑升过程中,还应注意千斤顶的工作状况,尽量减少升差,每次提升时应保证所有的千斤顶充分供油,回油时,则应保证所有千斤顶充分排油,以免因加压、回油不充分而造成升差不一致。若出现油压增至正常滑升油压值的1.2倍,尚不能使全部液压千斤顶升起时,应停止提升操作,立即检查原因,及时进行处理。
在滑升过程中,操作平台应保持水平。每滑升200~400mm,应对各千斤顶进行一次调平,特殊结构或特殊部位应采取专门措施保持操作平台基本水平。各千斤顶的相对标高差不得大于40mm,相邻两个提升架上千斤顶的升差不得大于20mm。
连续变截面结构,每滑升200mm高度,至少应进行一次模板收分。模板一次收分量不宜大于6mm。
在滑升过程中,应检查和记录结构垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差数值。每滑升一个浇灌层高度应自检一次,每次交接班时应全面检查、记录一次。结构垂直度、扭转及结构截面尺寸等偏差必须符合相关规范中的规定。在纠正结构垂直度偏差时,应缓缓进行,避免出现明显弯折。当采用倾斜操作平台的方法纠正垂直度偏差时,操作平台的倾斜度应控制在1%之内。
在滑升过程中,应检查操作平台结构、支承杆的工作状态及混凝土的凝结状态,若发现异常,应及时分析原因并采取有效的处理措施。
(3) 完成滑升阶段
模板的完成滑升阶段又称为末升阶段。当模板滑升至距建筑物顶部标高1m左右时,滑模即进入完成滑升阶段,此时应放慢滑升速度,并进行准确的抄平和找正工作,以使最后一层混凝土能够均匀地交圈,保证顶部标高及位置的正确。当混凝土全部浇筑完毕后,尚应继续滑升,直至模板与混凝土脱离不致被粘住为止。(www.xing528.com)
(4) 停滑措施
因气候或其他原因,滑升过程中必须暂停施工时,应采取下列停滑措施,即要求: ①混凝土应浇灌到同一水平面上; ②每隔0.5~1h启动千斤顶一次,每次将模板提升30~60mm,如此连续进行4h以上,直至混凝土与模板不会粘结为止,但模板的累计最大滑升量,不得大于模板高度的1/2; ③框架结构模板的停滑位置,宜设在梁底以下100~200mm处; ④继续施工时,除应对液压系统进行检查外,还应将粘结于模板及钢筋表面的混凝土块清除干净,用水冲走残渣后,先浇灌一层减半石子的混凝土,然后转入正常滑模施工。
(5) 模板滑空
模板滑空时,应事先验算支承杆在操作平台自重、施工荷载、风载等共同作用下的稳定性。若稳定性不能满足要求,应采取可靠的措施,对支承杆进行加固。
(6) 模板滑升速度
①模板滑升速度,可以按下列规定确定:
当支承杆无失稳可能时,按混凝土的出模强度控制,模板滑升速度可以按下式确定
式中: V——模板滑升速度 (m/h);
H——模板高度 (m);
h——每个浇灌层厚度 (m);
a——混凝土浇灌满后,其表面到模板上口的距离,取0.05~0.1m;
T——混凝上达到出模强度所需的时间 (h)。
②当按支承杆受压时,可以按其稳定条件控制模板的滑升速度。
当采用φ25圆钢支承杆时,模板滑升速度可以按下式确定
式中: P——单根支承杆的荷载 (kN);
T——在作业班的平均气温条件下,混凝土强度达到0.7~1.0MPa所需的时间(h),由试验确定;
K——安全系数,取K=2.0。
当采用φ48×3.5钢管支承杆时,模板滑升速度可以按下式确定
式中: T2——在作业班的平均气温条件下,混凝土强度达到2.5MPa所需的时间(h),由试验确定。
当以施工过程中的工程结构整体稳定来控制模板的滑升速度时,应根据工程结构的具体情况,计算确定。
6. 滑模施工的精度控制
(1) 滑模施工的水平度控制
在滑模滑升过程中,整个模板系统能否水平上升,是保证滑模施工质量的关键,也是直接影响建筑物垂直度的一个重要因素。由于千斤顶的不同步,误差累计起来就会使模板系统产生很大的升差,若不及时加以控制,不仅建筑物的垂直度难以保证,也会使模板结构产生变形,影响工程质量。
目前,对千斤顶升差的控制,主要有以下几种方法:
①限位调平器控制法。限位调平器是在液压千斤顶上增加一种调平装置。主要由筒形套和限位挡体两部分组成,筒形套的内筒伸入千斤顶内直接与活塞上端接触,外筒与千斤顶缸盖的行程调节帽螺纹连接。使用时,将限位挡体按调平要求的标高固定在支承杆上。当筒形套被限位挡体顶住并压住千斤顶活塞时,活塞不能排油复位,千斤顶即停止爬升。因而起到自动限位的作用。
②限位阀控制法。限位阀是在液压千斤顶的进油嘴处增加的一个控制供油的顶压截止阀。限位阀体上有两个油嘴,一个连接油路; 另一个通过高压胶管与千斤顶的进油嘴连接。使用时,将限位阀安装在千斤顶上,随千斤顶向上爬升,当限位阀的阀芯被支承杆上的挡体顶住时,油路中断,千斤顶停止爬升。当所有千斤顶的限位阀都被限位挡体顶住后,模板即可实现自动调平。
③激光自动调平控制法。激光自动调平控制法,是利用激光平面仪和信号元件,控制电磁阀动作,用以控制每个千斤顶的油路,使千斤顶达到调平的目的。激光平面仪安装在施工操作平台的适当位置,水准激光束的高度为2m左右。每个千斤顶都配备一个光电信号接收装置。
(2) 滑模施工的垂直度控制
在滑模施工中,影响建筑物垂直度的因素很多,如千斤顶不同步引起的升差、滑模装置刚度不够出现变形、操作平台荷载不匀、混凝上的浇灌方向不变以及风力、日照的影响,等等。为了解决上述问题,除采取一些有针对性的预防措施外,在施工中还应经常加强观测,并及时采取纠偏、纠扭措施,以使建筑物的垂直度始终得到控制。
①垂直度的观测。观测建筑物垂直度的方法很多,除一般常用的线锤法、经纬仪法之外,近年来,采用激光铅直仪、激光经纬仪以及导电线锤等设备进行观测,收效较好。
激光导向法: 可以在建筑物外侧转角处,分别设置固定的测点,设置激光铅直仪。模板滑升前,在操作平台对应地面测点的部位,设置激光接收靶。接收靶由毛玻璃、坐标纸及靶筒等组成。检测时,先进行对中校准,消除仪器本身的误差。然后,以仪器射出的铅直激光束打在接收靶上的光斑中心为基准位置,记录在观测平面图上。与接收靶原点位置对比,即可得知该测点的位移。施工中,每个结构层至少观测一次。
导电线锤法: 导电线锤是一个重量较大的钢铁圆锥体,重约20kg左右。线锤的尖端有一根导电的紫铜棒触针。通过线锤上的触针与设在地面上的方位触点相碰,可以从液压控制台上的信号灯光,得知垂直偏差的方向及大于10mm的垂直偏差。
②垂直度的控制。常用的垂直度控制方法有平台倾斜法、顶轮纠偏法和外力法等。
平台倾斜法: 平台倾斜法又称为调整高差控制法,其原理是: 当建筑物出现向某侧位移的垂直偏差时,操作平台的同一侧,一般会出现负水平偏差。当建筑物向某侧倾斜时,可以将该侧的千斤顶升高,使该侧的操作平台高于其他部位,产生正水平偏差,然后,将整个操作平台滑升一段高度,其垂直偏差即可随之得到纠正。
顶轮纠偏法: 这种纠偏方法是利用已滑出模板下口并具有一定强度的混凝土作为支点,通过改变顶轮纠偏装置的几何尺寸而产生一个外力,在滑升过程中,逐步顶移模板或平台,以达到纠偏的目的。顶轮纠偏工具加工简单,拆换方便,操作灵巧,效果显著,是滑模纠偏纠扭的一种有力工具。
外力法: 当建筑物出现扭转偏差时,可以沿扭转的反方向施加外力,使平台在滑升过程中,逐渐向回扭转,直至达到要求为止。
6.1.4 滑框倒模施工
滑模施工速度快,节省模板和劳动力,有一系列优点,但由于滑模施工时模板与墙体产生摩擦,易使墙面粗糙,滑升速度掌握不当还易造成墙体拉裂。采用滑框倒模工艺,将有效地克服滑模施工中的上述缺点,收到良好效果。
滑框倒模施工如图6.1.7所示,仍然采用滑模施工的设备和装置,不同点在于围圈内侧增设控制模板的竖向滑道,该滑道随滑升系统一起滑升,而模板留在原地不动,待滑道滑出模板,再将模板拆除倒到滑道上重新插入施工。因此,模板的脱模时间不受混凝土硬化和强度增长的制约,不需考虑模板滑升时的摩阻力。
6.1.7 滑框倒模施工示意图
架; 2—滑道; 3—围圈; 4—模板
在滑框倒模施工中,滑道随滑升系统滑升后,模板则因混凝土的粘结作用仍留在原处。滑模施工中存在的模板与混凝土之间的滑动摩擦,改变为滑道与模板之间的滑动摩擦。混凝土脱模方式,也由滑模施工的滑动脱模,改变为滑框倒模施工的拆倒脱模。
在滑框倒模施工中,滑道的滑升时间,以不引起支承杆失稳、混凝土坍落为准,一般混凝土强度达到0.5~1.0MPa为宜,但不得小于0.2MPa。
滑框倒模施工,虽然可以从容处理各种因素引起的施工停歇,但仍应做到以连续滑升为主。
滑框倒模技术虽然可以解决一些滑模施工中无法解决的问题,但模板的拆倒多,消耗人工,与滑模施工相比较增加了一道模板拆倒的工序,因此,一般只应用于滑模施工存在无法克服的缺陷情况下,否则,应优先选用滑模施工。
6.1.5 楼板结构的施工
采用滑模施工的高层建筑,其楼板等横向结构的施工方法目前主要有: 逐层空滑楼板并进法、先滑墙体楼板跟进法和先滑墙体楼板降模法等。这些方法各有其特点,可以按不同的施工条件与工程情况选用。
1. 逐层空滑楼板并进法
逐层空滑楼板并进法又称为“逐层封闭”施工法或“滑一浇一”施工法,就是滑模施工时,当每层墙体滑升至上一层楼板底标高位置,即停止墙体混凝土的浇灌,待混凝土达到脱模强度后,将模板连续提升,直至模板下端与墙体上口脱空一段高度为止 (脱空高度根据楼板的厚度而定)。然后,进行现浇楼板的支模、绑扎钢筋与浇灌混凝土或预制楼板的吊装等工序。按照这样的程序,逐层进行施工,直至所有楼层的施工完成。逐层空滑楼板并进法将滑模连续施工改变为分层间断周期性施工,因此,每层墙体混凝土,都有初试滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段。
采用逐层空滑楼板并进法施工时,模板与墙体的脱空范围主要取决于楼板和阳台的结构情况。当楼板为单向板,横墙承重时,只需将横墙模板脱空,非承重纵墙应比横墙多浇灌一段高度 (一般为500mm左右),使纵墙的模板与纵墙不脱空,以保持模板的稳定。当楼板为双向板时,则所有内外墙的模板均需脱空,此时,可以将外墙的外模板适当加长,如图6.1.8所示。或将外墙的外侧1/2墙体多浇灌一段高度 (一般为500mm左右),使外墙的施工缝部位成企口状,以防止模板全部脱空后,产生平移或扭转变形。
(1) 现浇楼板施工法
现浇楼板的模板,按支承方式和模板结构的不同,可以分为支柱法和飞模法等。支柱法为传统的楼板支模方法。这种支模方法,操作简便,适合于自下而上施工楼板的工程,但一般不适用于层高超过4m的工程。
飞模又称为台模、桌模,主要由模板台面、可升降的活动支腿、飞模桁架结构及移动滚轮等组成。一般每间房间的楼板配置一套模板,当外墙为开敝式的无窗台的大洞口时,待楼板混凝土强度达到设计要求,只需将飞模降下一段高度,利用人力将飞模向外推出一段,再用塔吊运至上一层楼板,即可继续使用。当外墙门窗洞口尺寸较小或有窗台时,可以采用折叠式飞模。飞模可以采用钢材或铝材制做,也可以采用组合钢模与钢管脚手架拼装成简易飞模。飞模的滚轮可以采用手推车车轮代替。
墙板结构采用逐层空滑现浇楼板土艺施工时应满足下列规定: ①当墙体模板空滑时,其外周模板与墙体接触部分的高度不小于200mm; ②楼板混凝土强度达到1.2MPa后方能进行下一道工序,支设楼板的模板时,不应损害下一层楼板混凝土; ③楼板模板支柱的拆除时间,除应满足现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》 (GB 50204—2002,2011年版) 的要求外,还应保证楼板的结构强度满足承受上部施工荷载的要求。
8 逐层空滑楼板并进施工时的外墙模板
3—提升架; 4—外围圈; 5—提升架外立柱; 6—外模9—现浇楼板; 10—楼板模板; 11—支柱; 12—外墙
(2) 预制楼板施工法
逐层空滑预制楼板施工法的作法是: 当墙体滑升到楼板底部标高,待混凝土达到脱模强度后,将模板连续提升,直至模板下端与墙体上口脱空一段高度为止 (一般为预制楼板厚度的2倍左右),然后,在模板下口与墙体混凝土之间的空挡,插入预制楼板。为保证模板平台结构的整体稳定,非承重墙体模板内浇灌一定高度 (一般为500mm左右) 的混凝土,使非承重墙模板不脱空。
安装楼板时,墙体混凝土强度不小于4.0MPa后方可安装楼板。为了加快施工速度,每层墙体的最上一段 (300mm左右) 混凝土,可以采用早强混凝土或将混凝土标号适当提高。
逐层空滑预制楼板施工工艺的主要优点是施工完一层墙体,即可插入安装一层楼板,为立体交叉施工创造了有利的条件,同时,保证了施工期间的墙体结构稳定。其缺点是每层都有初始滑升、正常滑升和完成滑升三个阶段,施工速度较慢; 每层承重墙体的模板需空滑一段高度稳定性较差,易产生偏差。因此,模板空滑前,必须严格验算每根支承杆的稳定性。
2. 先滑墙体楼板跟进法
当墙体连续滑升至数层高度后,即可自下而上地进行楼板的施工。为了保证结构的承载力和整体性,墙体与楼板的连接应安全可靠,保证施工质量。墙体与楼板的连接,可以采用钢筋混凝土键连接法和钢筋销与凹槽连接法。
(1) 钢筋混凝土键连接法。当墙体滑升至每层楼板标高时,沿墙体每间隔一定的间距预留孔洞,孔洞的尺寸按设计要求确定。一般情况下,预留孔洞的宽度为200~400mm,孔洞的高度为楼板的厚度加100mm,以便操作。相邻孔洞的最小净距离应大于500mm。相邻两间楼板的主筋,可以由孔洞穿过,且与楼板的钢筋连接成一体,楼板混凝土浇灌后,孔洞处即构成钢筋混凝上键。采用钢筋混凝土键连接的现浇楼板,其结构形式可以作为双跨或多跨连续结构。
(2) 钢筋销与凹槽连接法。当墙体滑升至每层楼板标高时,沿墙体间隔一定的距离,预埋插筋及留设通长的水平嵌固凹槽。待预留插筋及凹槽脱模后、扳直钢筋,修整凹槽,并与楼板钢筋连接成一体,再浇筑楼板混凝土。预留插筋的直径不宜过大,一般应小于10mm,否则不易扳直。预埋钢筋的间距,取决于楼板的配筋,可以按设计要求通过计算确定。这种连接方法,楼板的配筋可以均匀分布,整体性较好、但预留插筋及凹槽均比较麻烦,扳直钢筋时,容易损坏墙体混凝土。因此,一般只用于一侧有楼板的墙体工程,如山墙等处。
此外,也可以在墙体施工时,采用预留钢板埋设件与楼板钢筋焊接的方法,但由于施工较繁琐,而且不经济,故一般很少采用。
采用先滑墙体现浇楼板跟进施工工艺时,楼板的施工顺序应自下而上地进行。现浇楼板的模板,除可以采用支柱、定型钢模等一般支模方法外,还可以利用在梁、柱及墙体预留的孔洞或设置一些临时牛腿、插销及挂钩,作为支设模板的支承点。主要有下列几种方式:
①逐层组装悬承式模板 (如图6.1.9所示)。将桁架、梁及板等模板的各部构件,自下而上地逐层组装和拆卸。具体做法是: 在已滑升完的梁或墙壁的楼板位置上,利用钢销或挂钩作为临时牛腿支承,在支承上进行支模、绑扎钢筋和浇灌混凝土。当楼板达到拆模强度后,即拆除模板,将模板的各部构件运往上层楼板位置,再重新组装成一个整体,继续进行上一层楼板的施工。这种做法与一般桁架支模方法基本相同。由于没有支柱,可以不受层高的限制,操作比较简便,也有利于立体交叉作业。但是,模板需逐层组装与拆卸,比较费工。
图6.1.9 悬承式支模方法示意图
; 3—粗钢筋或螺栓; 4—梁内预埋钢销; 5—支承杆; 6—单向挂钩7—双向挂钩; 8—垫板; 9—横梁或桁架
②整体折叠式模板。将每个房间的楼板模板分成两块制作,组装时,在两块模板之间,通过铰链连接成整体。浇灌楼板混凝土时,在楼板的中部留出一条适当宽度与折叠模板接缝平行的板缝。以便下层楼板脱模折叠后,通过板缝吊往上一层楼板位置。然后,依靠墙体上预留的临时牛腿支承,重新将折叠模板展开,拼成平板形状,继续进行上一层楼板的施工。模板整体折叠,使安装及拆卸均较省工。但模板制作较为复杂,施工时需在操作平台上部设置起吊折叠式模板的设备,在楼板上尚需留设通长的板缝。
3. 先滑墙体楼板降模法
先滑墙体楼板降模施工法如图6.1.10所示,是针对现浇楼板结构而采用的一种施工工艺。当墙体连续滑升到顶或滑升至8~10层高度后,自上往下逐层进行混凝土楼板施工。混凝土楼面模板的提升与下降可以用卷扬机或其他提升机具完成。待上一层楼板的混凝土达到拆模强度 (不低于15MPa) 要求时,才能将模板降至下一层楼板的位置,进行下一层楼板的施工。
图6.1.10 楼板降模施工法示意图
钢; 3—降模车; 4—平台桁架; 5—墙体; 6—吊杆; 7—接头; 8—楼板留孔9—楼板; 10—梁
采用降模法施工时,现浇楼板与墙体的连接方式基本与采用间隔数层楼板跟进施工工艺的作法相同。梁板的主要受力支座部位,宜采用钢筋混凝土键连接方式; 非主要受力支座部位,可以采用钢筋销凹槽等连接方式。如果采用井字形密肋双向板结构,则四面支座均须采用钢筋混凝土键连接方式。
降模施工工艺的机械化程度较高,模板量较少,垂直运输量也较少,楼层地面可以一次完成。但在降模施工前,墙体连续滑升的高度范围内,建筑物无楼板连接,结构的刚度较差; 施工周期也较长; 不便于进行内装修及水、暖、电等工序的立体交叉作业。降模是一种凌空操作,应制定可靠的施工安全保障措施。
6.1.6 滑模施工的工程质量
1. 质量检查
滑模工程施工应按《滑动模板工程技术规范》(GB50113) 和国家现行相关强制性标准中的规定进行质量检查和隐蔽工程验收。对于兼作结构钢筋的支承杆焊接接头、预埋插筋等,均应作隐蔽工程验收。
(1) 施工中的检查应包括地面上和平台上两部分:
①地面上进行的检查应超前完成,主要包括: 所有原材料的质量检查; 所有加工件及半成品的检查; 影响平台上作业的相关因素和条件检查; 各工种技术操作上岗资格的检查等。
②滑模平台上的跟班作业检查,必须紧随各工种作业进行,确保隐蔽工程的质量符合要求。
(2) 滑模施工中操作平台上的质量检查工作除常规项目外,尚应包括下列主要内容:
①检查操作平台上各观测点与相对应的标准控制点之间的位置偏差及平台的空间位置状态。
②检查各支承杆的工作状态、千斤顶和液压系统的工作状态和各千斤顶的升差情况,复核调平装置。
③当平台处于纠偏或纠扭状态时,检查纠正措施及效果。
④检查滑模装置质量,检查成型混凝土的壁厚、模板上口的宽度及整体几何形状等。
⑤检查操作平台的负荷情况,防止局部超载。
⑥检查钢筋的保护层厚度、节点处交汇的钢筋及接头质量。
⑦检查混凝土的性能、浇灌层厚度、混凝土的出模强度和结构混凝土表面质量状态。
⑧检查混凝土的养护。
(3) 对混凝土的质量检验应符合下列规定:
①标准养护混凝土试块的组数,应按现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204) 中的要求进行。
②混凝土出模强度的检查,应在滑模平台现场进行测定,每一工作班应不少于一次;当在一个工作班上气温有骤变或混凝土配合比有变动时,必须相应增加检查次数。
③在每次模板提升后,应立即检查出模混凝土的外观质量,若发现问题应及时处理,重大间题应做好处理记录。
(4) 检查结构的垂直度,对高耸结构垂直度的测量、应以当地时间6: 00~9: 00间的测量结果为谁。
2. 工程验收
滑模工程的验收应按《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3) 和《滑动模板工程技术规范》(GB50113) 中的要求进行。其工程结构的允许偏差应符合相关规定。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。