论文部分内容阅读
【摘要】在超高层建筑中，筏板的厚度一般的2m以上，最厚可达10m甚至10m以上，为大体积混凝土，为防止大体积混凝土因浇筑方式不合理形成冷缝、或因内外温差过大产生导致混凝土开裂等情况，一般采取分层、分段浇筑混凝土，延长施工工期。若采取有效措施一次性浇筑混凝土，可以避免产生施工缝或冷缝，提高混凝土的整体性。
超高层的电梯井通常设置于筏板中，根据电梯轿厢的尺寸及电梯速率，一般电梯井深度≥3m，受混凝土侧压力及浮力作用，此模板加固体系较为复杂。筏板基础混凝土能否一次浇筑成型，很大程度上取决于电梯井、集水坑处模板加固体系是否牢靠。
通常情况下，对类似井坑比较深厚，为防止其模板体系抗侧失稳，采取在钢筋骨架上埋设螺丝杆进行接结，内部采取对撑加固；为防止模板抗浮，通常在模板体系上采取堆载形式，比如堆模板、钢筋等配重。
针对传统电梯井模板加固体系的做法存在工序复杂、质量较难控制的缺点，作者在武汉市某超高层项目不断研究，对此部位的模板加固体系进行分析、计算，提出一种采用传统的模板、木方、钢管为原材料进行电梯井、集水坑模板安装的施工技术。
【关键词】超高层；大体积；混凝土；模板安装；施工技术
1.工程概况
武汉某超高层项目由一栋塔楼及裙楼组成，地下3层，塔楼地上46层，裙房地上7层。总建筑面积为118461m2，其中地上總建筑面积g4295.8m2，地下总建筑面积24165.2m2，建筑高度为229.1 m。
塔楼区核心筒周边及电梯井底部的筏板厚度为3.3m，塔楼核心筒区其他筏板厚度为4m、4.95m、6m、7m、8m、9m、10m共7种：塔楼区筏板面标高为-16.3m，最深处底标高为-26.3m。塔楼区（含电梯井、集水坑等）标高面共有14种。
电梯井的尺寸（长×宽×高）：
5600mm×2500mm×5700mm（高区电梯，2合1，共4个，）
5600mm×2500mm×3700mm（中区电梯，2合1，共2个，）
5600mm×2500mm×3700mm（低区电梯，2合1，共2个，）
2700mm×2500mm×3700mm（低区电梯，独立设置，共2个，）
2700mm×2500mm×3700mm（1个，消防电梯），其中电梯井最深为5.7m。
集水坑的尺寸（长×宽×高）：
1000mm×1500mm×6700mm。
2.施工工艺原理及流程图
在深厚大体积混凝土中，经常设置有电梯井、集水井、设备安装预留孔等，一般通过在井底或孔底设置施工缝，混凝土分两次浇筑，先浇筑筏板底部区域，再进行井坑处模板安装、上部钢筋绑扎，然后浇筑上部混凝土，以防止一次浇筑混凝土时对模板产生较大的侧向力和浮力。
本施工工艺通过普通模板、木方、钢管制作成井孔尺寸一致的“盒体”，“盒体”内部采用钢管作为对撑，然后盒体安装就位，上口采用钢管锁紧，用圆钢将上口钢管与筏板底部钢筋拉结，筏板混凝土一次浇筑成型，不再分次浇筑。在浇筑过程中，混凝土对盒体产生的侧向力由内部设置的钢管对撑抵抗，而混凝土对盒体底面产生的浮力由拉结的圆钢抵抗。
3.模板加固体系设计、计算
3.1材料选用
模板：选用15mm厚的胶合板，尺寸为915mm×1830mm：
内楞：木方，尺寸为40mm×80mm；
支撑横杆及立杆、外楞：
选用钢管由48×3.5；
拉结筋：HPB300φ20
3.2模板等计算
根据高区电梯、中区电梯、低区电梯、消防电梯井及集水坑的尺寸，加固材料的参数，墙板的参数，混凝土参数等进行模板侧压力计算、模板验算、内木楞验算、对撑横杆计算、外钢楞验算。
以高区电梯井为例：
（1）模板侧压力：
由于钢筋接结长度达7m-10m，对抗拉强度进行折减，取80%，即67824N，
因此，各区电梯井及集水坑需要的加固钢筋数量为：
①高区电梯井坑（二合一，共4个），每个需要的拉结钢筋数量：
782040÷67824=11.5根，每个井实际设置12根，满足要求。
②中区电梯井坑（二合一，共2个）、低区电梯井（二合一，共2个），每个需要的拉结钢筋数量：
507640÷67824=7.5根，每个井实际设置8根，满足要求。
③低区电梯井坑（独立设置，2个）、消防电梯井（1个），每个需要的拉结钢筋数量：
244755÷67824=3.6根，每个井实际设置4根，满足要求。
④集水坑（1个），需要的拉结钢筋数量：
98490÷67824=1.5根，实际设置2根，满足要求。
4.施工过程
4.1技术准备
（1）编制井坑模板系统安全专项施工方案并经公司、监理审批通过。
（2）在安全专项施工方案实施前，技术负责人应对相关施工人员进行详细的安全技术交底。
（3）与模板系统施工工序相关的钢筋工程和混凝土工程施工人员应知晓盒体的特点，做好相关的配合施工工作。
4.2材料机械准备、人员准备、场地准备
（1）材料准备
①根据材料分析和施工进度计划的要求，编制材料需要量计划，为施工备料，确定物资材料堆放场地，为组织材料运输提供依据。
②根据施工要求，选择合适的起重机械和吊具。
③拉结筋采用HPB300φ20mm，提前加工到位，端头为180度弯钩，直线段为10d。 （2）木工、架子工、起重工、指挥工等劳动人员组织准备到位。
（3）施工现场准备
做好“三通一平”，确保材料设备有堆放场地及吊车站位区域。
4.3模板加工及相关要求
（1）模板及其支撑系统所用的木材，不得有脆性、严重扭曲和受潮后容易变形的木材。
（2）木胶合板边角应涂有封边胶，为了保护模板边角的封边胶，在支模时在模板拼缝处粘贴防水胶带加以保护，防止漏浆。
（3）木胶合板板面尽量不钻孔洞，遇有预留孔洞，可用普通木板及时进行修补。
（4）木胶合板配制应整张直接使用，尽量减少随意锯截，造成浪费。
（5）钉子的长度应为模板厚度的1.5-2倍。
4.4底模安装、固定
底模拼装时，先在地面铺上木跳板找平，根据井坑的平面大小确定材料尺寸，再用钢管作为外楞（间距为450mm）横向布置、用钢管作为加强内楞（间距为600mm）纵向布置，并将外楞与内楞通过扣件连接，在内钢楞之间按间距150mm铺设木方（作为内楞），再将木方与外钢楞采用铁丝绑扎牢固；
然后逐块模板用钉子钉在木方上，钉子纵向间距小于100mm；盒体底模整体拼装并刷好脱模剂后，将底模整体翻转，模板面朝下。
4.5内支撑架安装
底板安装后，开始按纵向间距800mm、横向间距600mm、步距为450mm搭设内支撑钢管架，架体立杆与底板上的内钢楞采用扣件连接。架体安装按脚手架相关规范进行操作。
为确保内支撑架的整体性，架体纵向外侧面设置剪刀撑。搭设过程中架体外侧设置抛撑。
4.6侧模安装、固定
内支撑架搭设完成后，将木方按间距150mm用铁丝绑扎架体四周的外钢楞上，竖直方向，检查木方固定后各表面的平整度，符合要求后开始固定第一层竖向模板，用钉子按间距小于100mm钉牢，第一层安装后，搭设外操作平台，固定上面第二层、第三层模板，直到侧模全部安装完成。
4.7盒体整体加固
侧模安装完成后，检查各侧面的平整度，并对支撑架进行检查，确保各扣件连接牢固、杆件横平竖直、受力可靠。若出现盒体尺寸变形或架体局部松动，应对架体进行加固处理，最后在侧模表面刷脱模剂。
4.8盒体吊装就位
（1）吊装机械选择
经计算，高区电梯井（二合一）盒体的重量为7.2t/个，共4个；中区电梯井（二合一）盒体、低区电梯井（二合一）盒体的重量为4.8t/个，共4个；低区电梯井（独设）盒体、消防电梯井盒体的重量2.7t/个，共3个；集水坑盒体的重量为1.8t/个，共2个。
根据作业半径（最大为25m）、起重量（最大为7.2t），选用QY130K汽车吊，在26m作业半径、配备38t、起重量达9.6t，满足吊装要求。
如现场已安装塔吊，塔吊的额定起重量满足要求时，也可利用塔吊进行吊装作业。
（2）吊点设置
每个盒体均设置4个吊点，位于各直角立杆中部与横杆的交叉点，采用4个5t的弓形卸扣与立杆连接，采用2根钢丝绳（直径为11mm，起重量为6.3t）分别将两条纵边的卸扣连接起来，为确保吊装角度大于60度，上部再通过2个10t的弓形卸扣将上挂在吊钩的钢丝绳（直径为1 2.5mm，起重量为8t）与下部的2根钢丝绳连接。
如下图所示：
（3）吊装就位
盒体的吊装、安放具体分七步实施：
①盒体整体组装完成并经三方验收后，方能准备起吊。同时，筏板的钢筋绑扎及其支撑系统安装完成。
②指挥130t吊机转移到起吊位置，起重工分别安装吊点的卸扣，穿好钢丝绳。
③检查钢丝绳的安装情况及受力重心后，指挥命令将盒体缓慢吊至离地面0.3m～0.5m后，应检查盒体是否平稳，检查无误后，将盒体竖直吊起。
④將盒体吊至井坑上口，对位后缓慢下放到井坑内，人工采用撬棍等配合，确保盒体不碰撞钢筋及保护层垫块。
⑤安装就位后，对盒体内部的支撑架及模板进行检查，防止吊装过程中发生松动。
4.9拉结筋安装
盒体安装后，在盒体上口设置横向钢管作为拉结筋上端拉结点，钢管与支撑架体最上层的杆件用扣件连接。拉结筋的下端与筏板底板钢筋拉结，筏板整体钢筋骨架的自重及盒体下方混凝土浇筑初凝后形成的重量作为锚固体重量（远大于拉结钢筋的抗拉强度）
根据计算结果，各井坑拉结筋的数量如下：
（1）高区电梯井（二合一），共4个，拉结筋数量12根/个，每个盒体纵边各6根，每根长度9m。
（2）中区电梯井（二合一）、低区电梯井（二合一），均为2个、共4个，拉结筋数量8根/个，每个盒体纵边各4根，每根长度7m。
（3）低区电梯井（独立设置）、消防电梯井，各2个、1个，共3个，拉结筋数量4根/个，每个盒体每边各1根，每根长度7m。
（4）集水坑，共2个，拉结筋数量2根/个，每个盒体纵边各1根，每根长度10m、8m。
4.10混凝土浇筑、监测
（1）在混凝土浇筑过程中，特别是在开始浇筑盒体高度范围内的混凝土，要对盒体进行沉降和位移的监测，频率为每小时监测一次，直到混凝土浇筑完成且达到初凝后，可停止监测。
如监测过程盒体出现漏浆、偏位、上浮等情况，应立即停止该部位混凝土的浇筑，研究制定处理方案并实施后，方可继续混凝土浇筑。
（2）大体积浇筑后，必须进行覆盖养护，对于井坑处，除模板也兼作保温措施外，为防止井坑处混凝土内外温差过大，在井坑上口同样铺上麻袋等，加强保温。
4.11模板拆除
一般情况下，大体积混凝土的养护时间最少为14天，混凝土内外温差基本稳定后，方可去除保温材料，同样，井坑处的模板也才可以拆除。首先，将井坑上口的拉结钢管拆除、拉结筋割除，再将支撑架、外楞、内楞、侧模自上而下进行拆除，最后拆除底模的外楞、内楞、模板。
5.结束语：
超高层电梯井高大模板安装施工工艺在本项目策划时，经反复研究，对模板加固体系进行多次计算，最终在筏板基础（厚度为3.3m-1 0m，电梯井深度为5.7m、集水坑深度为6.7m）得到有效运用，12600m3混凝土在65h内一次浇筑成型，混凝土成型质量和感观质量良好，此工法提高施工效率高，缩短筏板施工周期，确保安全、质量的同时，也降低了施工成本。在超高层工程或工业厂房大型设备基础施工中提供借鉴和参考意义。
超高层的电梯井通常设置于筏板中，根据电梯轿厢的尺寸及电梯速率，一般电梯井深度≥3m，受混凝土侧压力及浮力作用，此模板加固体系较为复杂。筏板基础混凝土能否一次浇筑成型，很大程度上取决于电梯井、集水坑处模板加固体系是否牢靠。
通常情况下，对类似井坑比较深厚，为防止其模板体系抗侧失稳，采取在钢筋骨架上埋设螺丝杆进行接结，内部采取对撑加固；为防止模板抗浮，通常在模板体系上采取堆载形式，比如堆模板、钢筋等配重。
针对传统电梯井模板加固体系的做法存在工序复杂、质量较难控制的缺点，作者在武汉市某超高层项目不断研究，对此部位的模板加固体系进行分析、计算，提出一种采用传统的模板、木方、钢管为原材料进行电梯井、集水坑模板安装的施工技术。
【关键词】超高层；大体积；混凝土；模板安装；施工技术
1.工程概况
武汉某超高层项目由一栋塔楼及裙楼组成，地下3层，塔楼地上46层，裙房地上7层。总建筑面积为118461m2，其中地上總建筑面积g4295.8m2，地下总建筑面积24165.2m2，建筑高度为229.1 m。
塔楼区核心筒周边及电梯井底部的筏板厚度为3.3m，塔楼核心筒区其他筏板厚度为4m、4.95m、6m、7m、8m、9m、10m共7种：塔楼区筏板面标高为-16.3m，最深处底标高为-26.3m。塔楼区（含电梯井、集水坑等）标高面共有14种。
电梯井的尺寸（长×宽×高）：
5600mm×2500mm×5700mm（高区电梯，2合1，共4个，）
5600mm×2500mm×3700mm（中区电梯，2合1，共2个，）
5600mm×2500mm×3700mm（低区电梯，2合1，共2个，）
2700mm×2500mm×3700mm（低区电梯，独立设置，共2个，）
2700mm×2500mm×3700mm（1个，消防电梯），其中电梯井最深为5.7m。
集水坑的尺寸（长×宽×高）：
1000mm×1500mm×6700mm。
2.施工工艺原理及流程图
在深厚大体积混凝土中，经常设置有电梯井、集水井、设备安装预留孔等，一般通过在井底或孔底设置施工缝，混凝土分两次浇筑，先浇筑筏板底部区域，再进行井坑处模板安装、上部钢筋绑扎，然后浇筑上部混凝土，以防止一次浇筑混凝土时对模板产生较大的侧向力和浮力。
本施工工艺通过普通模板、木方、钢管制作成井孔尺寸一致的“盒体”，“盒体”内部采用钢管作为对撑，然后盒体安装就位，上口采用钢管锁紧，用圆钢将上口钢管与筏板底部钢筋拉结，筏板混凝土一次浇筑成型，不再分次浇筑。在浇筑过程中，混凝土对盒体产生的侧向力由内部设置的钢管对撑抵抗，而混凝土对盒体底面产生的浮力由拉结的圆钢抵抗。
3.模板加固体系设计、计算
3.1材料选用
模板：选用15mm厚的胶合板，尺寸为915mm×1830mm：
内楞：木方，尺寸为40mm×80mm；
支撑横杆及立杆、外楞：
选用钢管由48×3.5；
拉结筋：HPB300φ20
3.2模板等计算
根据高区电梯、中区电梯、低区电梯、消防电梯井及集水坑的尺寸，加固材料的参数，墙板的参数，混凝土参数等进行模板侧压力计算、模板验算、内木楞验算、对撑横杆计算、外钢楞验算。
以高区电梯井为例：
（1）模板侧压力：
由于钢筋接结长度达7m-10m，对抗拉强度进行折减，取80%，即67824N，
因此，各区电梯井及集水坑需要的加固钢筋数量为：
①高区电梯井坑（二合一，共4个），每个需要的拉结钢筋数量：
782040÷67824=11.5根，每个井实际设置12根，满足要求。
②中区电梯井坑（二合一，共2个）、低区电梯井（二合一，共2个），每个需要的拉结钢筋数量：
507640÷67824=7.5根，每个井实际设置8根，满足要求。
③低区电梯井坑（独立设置，2个）、消防电梯井（1个），每个需要的拉结钢筋数量：
244755÷67824=3.6根，每个井实际设置4根，满足要求。
④集水坑（1个），需要的拉结钢筋数量：
98490÷67824=1.5根，实际设置2根，满足要求。
4.施工过程
4.1技术准备
（1）编制井坑模板系统安全专项施工方案并经公司、监理审批通过。
（2）在安全专项施工方案实施前，技术负责人应对相关施工人员进行详细的安全技术交底。
（3）与模板系统施工工序相关的钢筋工程和混凝土工程施工人员应知晓盒体的特点，做好相关的配合施工工作。
4.2材料机械准备、人员准备、场地准备
（1）材料准备
①根据材料分析和施工进度计划的要求，编制材料需要量计划，为施工备料，确定物资材料堆放场地，为组织材料运输提供依据。
②根据施工要求，选择合适的起重机械和吊具。
③拉结筋采用HPB300φ20mm，提前加工到位，端头为180度弯钩，直线段为10d。 （2）木工、架子工、起重工、指挥工等劳动人员组织准备到位。
（3）施工现场准备
做好“三通一平”，确保材料设备有堆放场地及吊车站位区域。
4.3模板加工及相关要求
（1）模板及其支撑系统所用的木材，不得有脆性、严重扭曲和受潮后容易变形的木材。
（2）木胶合板边角应涂有封边胶，为了保护模板边角的封边胶，在支模时在模板拼缝处粘贴防水胶带加以保护，防止漏浆。
（3）木胶合板板面尽量不钻孔洞，遇有预留孔洞，可用普通木板及时进行修补。
（4）木胶合板配制应整张直接使用，尽量减少随意锯截，造成浪费。
（5）钉子的长度应为模板厚度的1.5-2倍。
4.4底模安装、固定
底模拼装时，先在地面铺上木跳板找平，根据井坑的平面大小确定材料尺寸，再用钢管作为外楞（间距为450mm）横向布置、用钢管作为加强内楞（间距为600mm）纵向布置，并将外楞与内楞通过扣件连接，在内钢楞之间按间距150mm铺设木方（作为内楞），再将木方与外钢楞采用铁丝绑扎牢固；
然后逐块模板用钉子钉在木方上，钉子纵向间距小于100mm；盒体底模整体拼装并刷好脱模剂后，将底模整体翻转，模板面朝下。
4.5内支撑架安装
底板安装后，开始按纵向间距800mm、横向间距600mm、步距为450mm搭设内支撑钢管架，架体立杆与底板上的内钢楞采用扣件连接。架体安装按脚手架相关规范进行操作。
为确保内支撑架的整体性，架体纵向外侧面设置剪刀撑。搭设过程中架体外侧设置抛撑。
4.6侧模安装、固定
内支撑架搭设完成后，将木方按间距150mm用铁丝绑扎架体四周的外钢楞上，竖直方向，检查木方固定后各表面的平整度，符合要求后开始固定第一层竖向模板，用钉子按间距小于100mm钉牢，第一层安装后，搭设外操作平台，固定上面第二层、第三层模板，直到侧模全部安装完成。
4.7盒体整体加固
侧模安装完成后，检查各侧面的平整度，并对支撑架进行检查，确保各扣件连接牢固、杆件横平竖直、受力可靠。若出现盒体尺寸变形或架体局部松动，应对架体进行加固处理，最后在侧模表面刷脱模剂。
4.8盒体吊装就位
（1）吊装机械选择
经计算，高区电梯井（二合一）盒体的重量为7.2t/个，共4个；中区电梯井（二合一）盒体、低区电梯井（二合一）盒体的重量为4.8t/个，共4个；低区电梯井（独设）盒体、消防电梯井盒体的重量2.7t/个，共3个；集水坑盒体的重量为1.8t/个，共2个。
根据作业半径（最大为25m）、起重量（最大为7.2t），选用QY130K汽车吊，在26m作业半径、配备38t、起重量达9.6t，满足吊装要求。
如现场已安装塔吊，塔吊的额定起重量满足要求时，也可利用塔吊进行吊装作业。
（2）吊点设置
每个盒体均设置4个吊点，位于各直角立杆中部与横杆的交叉点，采用4个5t的弓形卸扣与立杆连接，采用2根钢丝绳（直径为11mm，起重量为6.3t）分别将两条纵边的卸扣连接起来，为确保吊装角度大于60度，上部再通过2个10t的弓形卸扣将上挂在吊钩的钢丝绳（直径为1 2.5mm，起重量为8t）与下部的2根钢丝绳连接。
如下图所示：
（3）吊装就位
盒体的吊装、安放具体分七步实施：
①盒体整体组装完成并经三方验收后，方能准备起吊。同时，筏板的钢筋绑扎及其支撑系统安装完成。
②指挥130t吊机转移到起吊位置，起重工分别安装吊点的卸扣，穿好钢丝绳。
③检查钢丝绳的安装情况及受力重心后，指挥命令将盒体缓慢吊至离地面0.3m～0.5m后，应检查盒体是否平稳，检查无误后，将盒体竖直吊起。
④將盒体吊至井坑上口，对位后缓慢下放到井坑内，人工采用撬棍等配合，确保盒体不碰撞钢筋及保护层垫块。
⑤安装就位后，对盒体内部的支撑架及模板进行检查，防止吊装过程中发生松动。
4.9拉结筋安装
盒体安装后，在盒体上口设置横向钢管作为拉结筋上端拉结点，钢管与支撑架体最上层的杆件用扣件连接。拉结筋的下端与筏板底板钢筋拉结，筏板整体钢筋骨架的自重及盒体下方混凝土浇筑初凝后形成的重量作为锚固体重量（远大于拉结钢筋的抗拉强度）
根据计算结果，各井坑拉结筋的数量如下：
（1）高区电梯井（二合一），共4个，拉结筋数量12根/个，每个盒体纵边各6根，每根长度9m。
（2）中区电梯井（二合一）、低区电梯井（二合一），均为2个、共4个，拉结筋数量8根/个，每个盒体纵边各4根，每根长度7m。
（3）低区电梯井（独立设置）、消防电梯井，各2个、1个，共3个，拉结筋数量4根/个，每个盒体每边各1根，每根长度7m。
（4）集水坑，共2个，拉结筋数量2根/个，每个盒体纵边各1根，每根长度10m、8m。
4.10混凝土浇筑、监测
（1）在混凝土浇筑过程中，特别是在开始浇筑盒体高度范围内的混凝土，要对盒体进行沉降和位移的监测，频率为每小时监测一次，直到混凝土浇筑完成且达到初凝后，可停止监测。
如监测过程盒体出现漏浆、偏位、上浮等情况，应立即停止该部位混凝土的浇筑，研究制定处理方案并实施后，方可继续混凝土浇筑。
（2）大体积浇筑后，必须进行覆盖养护，对于井坑处，除模板也兼作保温措施外，为防止井坑处混凝土内外温差过大，在井坑上口同样铺上麻袋等，加强保温。
4.11模板拆除
一般情况下，大体积混凝土的养护时间最少为14天，混凝土内外温差基本稳定后，方可去除保温材料，同样，井坑处的模板也才可以拆除。首先，将井坑上口的拉结钢管拆除、拉结筋割除，再将支撑架、外楞、内楞、侧模自上而下进行拆除，最后拆除底模的外楞、内楞、模板。
5.结束语：
超高层电梯井高大模板安装施工工艺在本项目策划时，经反复研究，对模板加固体系进行多次计算，最终在筏板基础（厚度为3.3m-1 0m，电梯井深度为5.7m、集水坑深度为6.7m）得到有效运用，12600m3混凝土在65h内一次浇筑成型，混凝土成型质量和感观质量良好，此工法提高施工效率高，缩短筏板施工周期，确保安全、质量的同时，也降低了施工成本。在超高层工程或工业厂房大型设备基础施工中提供借鉴和参考意义。