建筑混凝土现浇拱形结构施工工法.docx

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建筑混凝土现浇拱形结构施工工法

建筑混凝土现浇拱形结构施工工法

1.前言

随着混凝土施工技术的发展，现浇的混凝土拱形结构引入到工程建设中。

在桥梁建设中，大型现浇混凝土拱形结构已经常见。

在房屋建设过程中，很少采用这种结构形式。

小巧的现浇混凝土拱形结构，施工难度大，不利于在工程建设过程中的应用。

本工法根据已有施工经验，采用简单周转料具，达到符合的建筑标准，形成一整套施工工法。

结合跨度16m，拱高3.5m，梁高1.5m的清水混凝土拱形梁施工经验，进行经验总结。

2.特点

2.1拱形梁为单跨钢筋混凝土拱形结构，跨度小，钢筋含量大。

2.2梁端生根于混凝土框架柱，柱子钢筋含量高，节点施工困难。

2.3拱梁顶部劲型钢骨混凝土框架梁，与拱梁叠加部分达到1/2梁的跨度，叠加区域箍筋共用。

2.4拱梁端部上侧，在拱梁上部与框架梁之间，存在小型混凝土立柱。

3.适用范围

本工法适用于工业与民用建筑工程中现浇混凝土拱形结构施工。

尤其适合跨度小，拱高度低，上部与框架梁叠交的拱形结构混凝土现浇梁。

4.工艺原理

主拱与上部框梁一次现浇成型的施工方法，施工缝留设在拱梁与框架柱节点处，框架柱先进行混凝土施工，安装上部框梁钢骨，进行框梁钢筋绑扎及拱梁钢筋绑扎。

采用细石自密实混凝土一次成型的浇筑方法进行施工。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1工艺流程

测量放样→底模板安装→绑扎框梁钢筋和拱梁钢筋→侧模板安装→浇筑混凝土

5.2操作要点

混凝土现浇拱形梁施工过程中，涉及到测量放样、模板支撑架搭设、底模板安装、钢筋绑扎、混凝土浇筑等一系列施工工艺，其中测量放样与底模板安装为主要操作难点。

混凝土浇筑采用细石自密实混凝土，控制好混凝土的物理性能为根本。

5.2.1测量放样

拱梁为结构内部小型构件，施工放样控制线采用本施工段控制线，进行水平定位测量。

竖向测量基于本施工段水准控制点。

建立竖向控制网。

竖向控制网的建立采用CAD进行放样，电脑上进行模拟，放出标高。

竖向控制网建立，竖向控制网由拱中向两侧进行发散，间距为2m。

依次控制线编号为K1、K2、K3……K7，把每根控制线的竖向定位尺寸标注清楚。

如下图所示：

图5.2.1-1拱梁竖向测量控制网

施工放样过程中，做好竖向控制线的标识。

结合水平控制测量，进行拱梁的全方位放样工作。

保证拱梁定位的精确性，根据施工规范和下部模架的计算，拱梁按照3/1000进行起拱支模。

施工放样过程中，在原有定位数据加上起拱高度。

拱梁起拱按照中部起拱端部不起拱的原则进行。

从梁中到梁端，起拱高度为线性变化。

如下图所示：

图5.2.1-2拱梁底模起拱示意图

图5.2.1-3拱梁起拱

拱梁起拱控制，利用竖向控制线进行标高控制，用CAD做好前期数据处理，施工过程中严格控制起拱高度。

5.2.2底模板安装

拱梁底模板的安装，主要控制难点在曲面面板铺设和架体支设。

拱梁下部为曲面面板，我们采用双层清水混凝土胶合板进行铺设。

拱梁截面尺寸为800X1500，为超重模板支模。

施工过程中，进行专家论证方案。

下面对面板处理和架体支设做一一表述。

1、面板铺设

方案选择，在底模选型过程中，传统曲面模板都是采用钢模板，但是梁底模拆模周期长，钢模板的投入过大。

而胶合板投入小，但胶合板都是平面，做成曲面有一定困难。

在多方面考虑后，选择胶合板作为底模面板。

为了达到曲面的效果，面板采用双层胶合板进行互相弯曲牵制。

原理如下：

图5.2.2-1双层胶合板原理示意图

上下层面板用铁钉固定，由于上下层面板都带有弯曲，并且固定，可以起到互相约束的作用，使曲面能够保持一定的曲率，曲面不恢复，可以起到曲面控制，模板接茬处，采用搓茬的处理，使两片面板完美结合。

次龙骨采用直径20钢筋，钢筋间距为140mm。

钢筋加工成同拱梁一样的曲率沿着拱梁的方向进行铺设。

主龙骨采用100mmX100mm的木方，进行搭设。

在U拖上部进行搭设，如下图所示：

图5.2.2-2拱梁底模板示意图

该节点处理方法可以起到很好的支模效果，满足清水混凝土的要求。

2、模板支撑架搭设

拱梁在混凝土浇筑过程中，两侧斜拱先施加荷载。

拱梁两侧框架柱和下部楼板已浇筑完成。

拱梁成型流程如下图所示：

图5.2.2-3拱梁混凝土成型示意图

在拱梁成型过程中，拱梁两侧先进行混凝土浇筑，混凝土对底模的作用力的方向是垂直于面板斜向下。

如下图：

图5.2.2-4面板受力示意图

针对这种受力模式，模板支撑架搭设分为竖向和斜向搭设。

支架采用扣件支撑架进行搭设。

延梁跨度方向为双排立杆，立杆间距为300mm。

斜向杆件与水平面夹角为45度，两侧对称布置，斜杆与竖向立杆用扣件扣紧。

斜杆的主龙骨与竖向立杆的主龙骨共用，主龙骨采用圆钢管，以便受力能够平衡混凝土侧压力。

使架体更加稳定。

如下图所示：

图5.2.2-5模板支撑架示意图

竖向立杆下部用脚手板垫好，斜向立杆下部在下层楼板混凝土浇筑时，预埋直径25短钢筋作为地锚，支撑斜向立杆。

模板支架在平面内满足稳定要求，在平面外，用小横杆与相邻满堂架链接，并链接牢固，防止平面外失稳。

5.2.3绑扎框梁钢筋和拱梁钢筋

由于拱梁与上部框梁有一部分叠交在一起，所以箍筋为共用箍筋，绑扎钢筋时，先绑扎上部框梁钢筋，然后再进行拱梁钢筋绑扎，绑扎过程中，主要控制点为箍筋大小和拱梁主筋的曲度。

钢筋加工前，先加工一根曲度标准的主筋，然后参照这根主筋进行加工。

箍筋加工前，做好钢筋翻样控制，翻样要细致，注明每一根箍筋，然后按照顺序进行编号，以免现场绑扎错误。

箍筋翻样有CAD配合，确定每一根箍筋的大小。

如下图所示：

图5.2.3-1拱梁钢筋示意图

拱梁端部节点处钢筋，在下部楼板和柱节点处，先把拱梁钢筋进行插筋处理。

拱梁主筋断筋位置在拱跨1/3处，采用直螺纹反丝进行连接。

拱梁上部小混凝土柱钢筋，进行后绑扎。

5.2.4侧模板安装

在钢筋绑扎完成后，进行侧模板安装封闭。

拱梁模板封闭，采用柱子模板支设的方式，只是拱梁为斜向。

这里不做过多叙述。

5.2.5混凝土浇筑

由于上部框梁钢筋和拱梁钢筋密度大，同时拱梁下部混凝土难以振捣。

所以混凝土浇筑采用细石自密实混凝土。

随着混凝土技术的发展，商品混凝土以完全可以达到现场施工要求的混凝土物理性能。

通过和商混站沟通，施工前做好试配工作，施工过程中对混凝土的物理性能严加控制。

混凝土浇筑采用对称浇筑方法，避免底模在浇筑过程中变形，拱梁的下料点如下图所示：

图5.2.5-1混凝土下料示意图

最后，在一系列的工序完成之后，混凝土外观，达到清水混凝土的标准。

如下图所示：

图5.2.5-2拱梁结构完成示意图

6.材料与设备

本工法使用的材料主要有钢管、100×100mm木方、15mm胶合板、直径20钢筋、50mm脚手板、对拉螺栓等；主要采用的机具设备有：

振捣棒、电焊机、钢尺、水平管、力矩扳手、全站仪、水准仪、手锯等。

7.质量控制

本工法施工质量控制须严格按GB50204-2011《混凝土结构工程施工质量验收规范》中相关验收标准执行。

7.1劳动力组织到位，配备测量人员2名，负责拱梁定位；木工5名，负责现场模板安装；钢筋工10人，负责拱梁钢筋绑扎；混凝土工5人，负责浇筑混凝土；质检人员1名，负责质量检查。

7.2现场的竖向控制线和水平控制线，必须经监理等单位对现场的竖向控制线和水平控制线进行复合并确认。

7.3在拱梁模板的安装过程中，总包单位进行旁站监控，确保模板安装标高和水平定位的准确性。

7.5模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的隔离剂；楼板，梁模一律刷水性隔离剂，刷后要防雨，不要浇水。

7.6模板安装和钢筋绑扎，严格按照北京市结构长城杯验收标准执行。

7.7钢筋绑扎过程中，要满足图集11G101不标准，严禁断筋。

7.8钢筋连接采用直螺纹连接，直螺纹连接要满足相应规范规程要求，并对每一个接头进行检查，实行“三检”制度。

7.9现场采用细石自密实混凝土，也要对其适当振捣，保证混凝土密实性。

8.安全措施

8.1施工过程中，架体搭设要注意防护，严格按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011执行。

8.2模板安装及钢筋绑扎时搭设稳固可靠的临时工作平台。

并严防高空坠落事故发生。

8.3施工用电严格遵循用电规程，保证安全用电。

8.4焊接作业场地不得有易燃易爆物品。

电焊机外壳必须接地良好，电源的拆装应由电工进行，应设单独的开关。

焊钳和把线必须绝缘良好，连接牢固。

8.5防止高处坠落，操作人员在进行高处作业，必须正确使用安全带。

安全带一般应高挂低用，即将安全带绳端挂在高的地方，而人在较低处操低。

9.环保措施

9.1严格控制人为噪音，进入施工现场不得高声叫喊、乱吹口哨、限制高音喇叭使用，最大限度的减少扰民。

施工噪音遵守《建筑施工场界噪声限值》（GB12523—90）。

9.2加强对施工现场粉尘、噪音、废气、废水的监控工作，及时采取措施消除粉尘、噪音、废气、废水的污染。

9.3保持施工机械的整洁。

电缆、气割带、风带等沿施工台架成束之下而上拉放。

并应捆扎牢固。

10.效益分析

拱梁施工采用普通材料进行施工，施工较为方便，施工过程中投入小，保证了施工质量，加快了施工速度，提高了工作效率，节省了人工开支，从而降低了工程造价。

10.1社会效益

本工法所涉及的内容在不同程度上解决了目前国内建筑混凝土现浇拱形结构施工的空白，为目前国内同类型结构施工有指导性意义，对模板、钢筋、混凝土施工有较全面的介绍，为保证工程质量和结构安全提供了理论的依据，可为同类工程积累宝贵的施工经验。

11.工程应用实例

11.1工程实例概况

北京CBD核心区地下公共空间市政基础设施项目（二标段），简称北京CBD基础设施项目，主体结构南北长414米，东西宽184米，地下5层。

核心区基础设施工程是推动核心区建设的先导工程，项目先于二级地块建设能够为其提供建设平台，同时项目完工后将为区域提供宜人的地上空间、便捷的交通网络和安全高效的市政基础设施。

在市政管廊与大空间的交接处，主体结构进行转换，荷载大。

设计成拱形支撑结构。

图11.1-1拱梁结构剖面图

图11.1-2拱梁结构配筋图