砖筒仓灯芯绒造型清水混凝土施工关键技术*

孙晓阳，颜卫东，于健伟，唐鑫坤

(中国建筑第八工程局有限公司总承包公司，上海 201204)

1 工程概况

近年来，我国建筑业得到蓬勃发展，在此期间涌现出大量工业厂房，为国民经济提供有力支撑。江苏园博园-主展馆项目为了有效地对废弃筒仓加以保留改造，延续工业遗址气息，采用灯芯绒艺术混凝土，以混凝土本色体现工业遗址特色。项目位于南京市江宁区汤山街道圣湖西路两侧，阳明山庄以东，昆元水泥厂和银佳水泥厂内。A～G筒仓结构形式均为砌体结构，建成于20世纪70年代，共计42个罐体，直径约为5.5m，筒仓壁厚450mm。

2 施工重难点

1)对各筒仓内壁数据进行采集，通过建立三维模型，精确反馈筒仓内壁垂直度、造型等，以合理确定新增混凝土厚度及内筒直径。

2)灯芯绒造型清水混凝土具有造型工艺复杂、模架体系设计困难、施工质量要求高等特点。

3)筒仓内壁新增混凝土采用无对拉螺栓钢模板成型，采用清水混凝土配合比，以保证混凝土艺术效果。

4)采用PVC波纹板作为钢模板罩面板，保证混凝土浇筑质量，以体现工业遗址特色。

5)采用高强度灌浆料浇筑筒仓顶部压顶梁，以提高承载力，方便自悬挂提升钢平台快速安装。

6)通过在筒仓底部设置混凝土梁，增加基础整体性，避免不均匀沉降引起结构再次开裂、变形等。

7)新增钢筋网，采用梅花形植筋，与原有筒仓内壁相连，保证新旧结构整体性，确保后期使用安全。

8)采用人工配合特制机械施工，对成型后混凝土凸面进行工艺面层处理，形成不规则纹理，保证面层粗糙效果，体现灯芯绒造型。

3 工艺流程与操作要点

3.1 工艺流程

本工程工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程

3.2 操作要点

3.2.1施工准备

1)现场特殊工种须持证上岗，且上岗前须进行安全培训。

2)安全劳保用品配置齐全，且穿戴正确。

3)现场水电及施工机械准备充分，避免因发生意外情况导致不能连续作业。

4)劳动力准备充足，确保工作正常开展。

3.2.2内壁清理至结构层

经现场勘察，除个别筒仓内部残余原料为石外，大部分筒仓残余原料以水泥为主。原料废弃已久，特别是靠近筒壁位置因受潮固结成块，相当坚硬，人工清理较困难，利用高压水枪不断冲洗，冲落水泥块。高压清洗车冲洗后，筒仓内壁仍残留较多水泥块，人工使用电镐破除。

3.2.3测量结构尺寸

为实现建筑效果，筒仓内部立面变化丰富，钢模板包括圆柱形竖直段和圆台形喇叭口段。为便于控制混凝土浇筑整体质量，对筒体标高、弧度、坡度进行反复测量，并采用三维建模的方式，复原筒仓结构，如图2所示。合理确定内部新增混凝土厚度及内筒直径，同时进行内侧模板排布。

图2 筒仓复原模型

3.2.4筒仓内壁植筋与钢筋绑扎

在原有筒仓内壁新增双层双向钢筋网，水平筋φ10@150，竖向筋φ12@150。新增钢筋网与筒仓采取植筋方式连接，连接点按梅花形布置。根据有关规范要求，植筋拉拔承载力检验值为40.7kN，按同规格、同型号、同部位组成检验批，按每批总数的0.1%进行抽检，确保拉拔承载力满足要求。

3.2.5PVC波纹板制作与安装

PVC波纹板长度模数与钢模板高度保持一致，方便现场拼装，需保证单个钢模板上波纹板凹凸面连续。采用自攻螺钉将PVC波纹板固定在钢模板表面，并采用发泡剂密封拼缝。混凝土浇筑过程中，PVC波纹板外表面受混凝土挤压作用，而内表面由钢模板均匀支托，挤压作用较小，因此，PVC波纹板变形可忽略不计。

3.2.6钢模板施工过程受力分析

本工程应严格控制模板变形，采用ABAQUS软件对钢模板典型竖直段进行有限元分析，模拟施工过程中受力与变形状态。钢模板衬板直径4 600mm，竖直段高1 500mm，厚6mm，分成8片制作。衬板纵、横向加劲肋宽120mm，厚16mm。钢模板采用壳单元S4R模拟(见图3)，钢材等级为Q235，采用弹性本构模型，弹性模量取2.05×105N/mm2，泊松比取0.3。钢模板外表面受混凝土作用，承受倒三角形分布的侧压力，混凝土容重按25kN/m3计算。钢模板底部与下层钢模板采用螺栓连接，两侧与相邻钢模板采用螺栓连接，边界条件均按铰接，顶部为自由边界，钢模板中部竖向沿三分点位置按铰接设置2道支撑。

图3 钢模板有限元模型

钢模板衬板位移、应力云图分别如图4，5所示，由图4，5可知，钢模板衬板最大应力为11.12MPa，远小于屈服强度235N/mm2；钢模板衬板最大变形位于底部无加劲肋处，最大位移为0.12mm，满足施工阶段变形要求。钢模板仍有较大承载余量，可进一步优化加劲肋布置，降低模板制作成本。

图4 钢模板位移云图(单位：mm)

图5 钢模板应力云图(单位：MPa)

3.2.7钢模板制作与安装

根据筒仓尺寸完成钢模板制作与编号后，拖运至筒仓施工现场，完成拼装作业。按照由下而上的顺序分段安装钢模板，安装顺序如下。

1)相对标高测定 根据绝对标高确定筒仓相对标高±0.000，每个筒仓标高测定点≥4个。

2)安装 将制作完成的钢模板进行现场安装，水平、竖向钢模板通过螺栓连接。

3)调整 钢模板安装完成后进行标高校正与筒仓内壁间距调整校正，直至完全符合图纸要求，调节完成后拧紧螺栓。

4)固定 钢模板调整到位后，在钢模板外侧按500mm间距均布1圈φ14钢筋，高出钢模板300mm。植筋完成24h后，将钢模板与竖向钢筋进行水平焊接，防止混凝土浇筑时钢模板发生侧向位移，影响施工精度。

3.2.8混凝土浇筑

为保证浇筑效果，保持混凝土原色，减少面层装饰，采用高流态清水混凝土。为确保混凝土浇筑成型质量，现场控制坍落度为(180±20)mm。

混凝土浇筑遇复杂钢筋节点时，进行多点提升振捣，施工装置如图6所示。在混凝土构件底部预埋钢筋弯头，通过钢丝绳导索连接钢筋弯头及上部构件。将连有2个螺母的混凝土振捣棒穿过钢丝绳导索，导索路径即为振捣棒上下滑动路径。每个混凝土构件中预先插入3根振捣棒，浇筑时振捣棒与模板距离保持为50cm，并沿纵横向留设排气孔。排布在构件中的多根振捣棒按设定路径工作，从而保证混凝土振捣密实。

图6 混凝土多点提升振捣装置

3.2.9混凝土表面处理

仅对凸出部分混凝土表面进行凿毛处理，凿毛深度控制为6mm左右，施工时自上而下一次成型，保证混凝土表面呈现灯芯绒造型。混凝土凿毛时强度应达设计强度的50%，凿毛人员须具有高空作业证，所有施工人员上岗前须进行培训，确保凿毛深度满足要求。

4 质量控制要点

1)材料和设备进场时，须验收品牌、型号、规格、色泽、质量和数量，确保材料满足设计要求及加工制作进度要求。

2)构件进场后应进行质量检验，以确认运输过程中有无变形、损坏等，并会同有关部门及时处理。

3)应按被加固构件整修后内部净空尺寸现场制作钢模板及PVC波纹板，钢模板切口或预留孔洞位置、尺寸和数量应符合设计要求。

4)钢模板安装须牢固，位置、尺寸均应符合设计要求。

5)混凝土浇筑时须严格控制坍落度，并充分振捣，确保浇筑成型质量。

6)严格控制下料高度、厚度，保证分层厚度符合要求。

7)钢模板拆除时应注意拆除时间，避免早拆对混凝土造成损坏，拆除时应加强对钢模板的保护，以免对混凝土造成永久破坏。

8)施工后期需注意对混凝土饰面的保护，混凝土浇筑完成后须及时进行养护，以免出现混凝土强度不足、颜色不均等情况。

9)混凝土凿毛前应确保强度达设计强度的50%，须严格控制凿毛范围、深度，使纹理均匀、连续。

5 结语

工业厂房多为砖砌体结构，建造时间较早，运营时间较长，建筑空间难以满足新的生产需求，存在安全隐患。为此，将工业遗址改造为餐饮、住宿用房等，不仅可减少建筑垃圾的产生，且能将工业原貌与现代工艺相融合，符合节约型社会、可持续发展理念。江苏园博园项目主展馆采用灯芯绒造型清水混凝土施工工艺，解决了废弃砖筒仓保留工业原貌改造难题，为工业遗址改建再利用提供参考，具有一定经济和社会效益。