球形混凝土异形曲面结构施工技术

球形混凝土异形曲面结构施工技术

张雯

广西建工集团第三建筑工程有限责任公司

摘要：随着经济的不断发展，工业厂房球形混凝土异形曲面结构较多，施工中标高、轴线、模板支撑、钢筋绑扎、混凝土浇筑很难控制，特别是遇到地下水位高、施工场地狭小，施工更为困难。本文以球状曲面混凝土模板支设为主要研究对象，从伞形异形升降支撑模板入手，双面支模，并配以施工过程预留集水井技术应用，就球状曲面混凝土池体施工技术展开详细叙述。

关键词：伞形异形模板；升降支撑；球形混凝土结构；全封闭装模；施工技术

引言

针对球状曲面混凝土工程实际情况，开展科技创新，运用BIM、BTM和GPS技术，进行材料下料和曲面定位，利用球面中心作降水点兼做伞形模板支撑伞轴固定点，球状混凝土采用全封闭模板、伞形升降模板支撑施工等施工技术，有效控制球状曲面混凝土池体施工质量，提高了功效、节约材料、确保安全，取得很好的经济效益和社会效益。

一.工艺原理

本施工技术是针对地下水位较高，施工大型球状曲面池体混凝土结构。运用了BTM技术进行曲面放样，定出三维、测量坐标，GPS现场定位，借助BIM技术进行模板、钢筋下料及安装。模板采用全封闭装模，按一定距离留置混凝土浇筑口，模板支撑体系采用可调节升降的伞形模板支撑体系。同时利用双肢L形顶筋控制面筋保护层和板的厚度，混凝土浇捣运用泵管加劲套和泵管旋转接头，能长距离架空自由调幅浇捣池体混凝土。

施工降水把降水井设在球面中央，伞形升降支撑模板的伞轴也固定在降水井内，池体混凝土施工完毕，运用本公司混凝土板底恢复封堵专利技术，对预留降水井的混凝土进行封堵恢复。

二.施工工艺流程及操作要点

2.1工艺流程

施工准备→基础土方开挖→基础垫层及降水井伞轴支座安装→球壳曲面基础钢筋→基础混凝土模板→基础混凝土浇筑→球壳侧外模板安装→钢筋绑扎→球壳侧内模板安装→浇筑混凝土→拆除内模板→蓄水养护→拆除外模板

2.2操作要点

2.2.1施工准备

运用BTM技术进行曲面放样，定出三维坐标，用GPS现场定位，定出球体的圆心，根据球体圆心点测算出球底面切线、水平线、伞形板上部线等基准点参数后，用全站仪进行细化定位。并借助BIM技术进行模板、钢筋下料。

2.2.2基础土方开挖

先放好基底土方开挖线，经复核无误后方可开挖，采用机械挖到基底设计标高时，预留200～300mm进行人工修整，并挖好集水井，进行降水施工。

2.2.3基础垫层及降水井伞轴支座

土方开挖后满足设计和规范质量标准要求后，浇筑混凝土垫层。降水井设在球面中央，伞形模板支撑的伞轴也固定在降水井内，利用球面中心作降水点兼做伞形模板支撑伞轴固定点。球状曲面通过曲面中心安装立柱（即伞轴）及活动套管，支撑焊在套管上，采用Φ12螺纹钢筋焊接加工制作成曲面可升降调节的伞形模板支撑体系，便于控制浇捣球形底曲面面层。

图１升降式伞形模板支撑体系平面示意图图2升降式伞形模板１－１剖面示意图

2.2.4球壳曲面基础钢筋

将基础垫层清扫干净，用GPS现场定位，在基础垫层上面确定钢筋位置线，并借助BIM技术进行钢筋下料。球壳曲面钢筋先预弯成圆弧型后按钢筋位置线布放基础钢筋，钢筋接头采用电弧焊搭接，钢筋绑扎完成后，整体与球壳底预埋钢筋焊成一整体，以抵抗混凝土浇筑时把模板撑起、抗浮。

2.2.5基础混凝土模板

基础模板采用18mm厚木胶合板；宽×高为50×80mm方木作为次楞，用2Φ25钢筋箍和穿墙螺杆进行加固，模板组装要严格按照模板配板图尺寸拼装成整体，在现场拼装时，要控制好相邻模板面之间拼缝，两板接头处贴上胶带，以防漏浆。同时采用钢管立梁及斜三角支撑系统进一步加固，以保持模板的整体稳定性和刚度。

2.2.6基础混凝土浇筑

球壳底基础砼采用毛石混凝土，分两次施工，第一次先浇筑至球壳底锥形集泥坑面下50mm处，浇筑完后做毛化处理，并在其混凝土面，按1m间距梅花形布置埋设接缝筋，第二次浇筑至球壳底下板厚50mm处，并在球形水平切面往上约200mm处埋设拉结螺杆，便于与可调节升降的伞形模板支撑体系拉接固定。

由于地下水位较高，在基础底板最低处预留集水井进行降水，待浇捣混凝土完达到一定的强度后，采用混凝土板底恢复封堵专利技术，对预留降水井的混凝土进行封堵恢复。确保封堵严密不渗漏。池内蓄满水，养护７天后，检查无渗漏，方可进入下道工序施工。

2.2.7球壳侧外模板安装

利用用GPS现场定位，BIM技术进行球壳侧外模板下料放样，按模板配板图尺寸拼装成整体，控制好相邻板面之间拼缝，两板接头处贴上胶带，以防漏浆，并搭设钢管架进行顶撑加固。

2.2.8钢筋绑扎

按设计标高与安装模板连接成型后，进行球体底板钢筋的绑扎，球体钢筋先预弯成园弧型后进行绑扎，钢筋接头采用电弧焊搭接，钢筋绑扎完成后，整体与球壳底预埋钢筋焊成一整体，以抵抗混凝土浇筑时把模板撑起、抗浮。

2.2.9球壳侧内模板安装

运用BTM技术进行球形曲面放样，定出三维坐标，用GPS现场定位，定出球体的圆心，根据球体圆心点确定球壳内侧面切线、水平线、伞形板上部线等基准点参数后，用全站仪进行细化定位。并借助BIM技术进行模板下料放样，拼装成整体，同时利用穿墙止水螺杆两端焊接板厚限位卡，达到一杆两用，既作拉结螺杆又作为伞形板厚度尺寸控制卡，控制伞形板厚度，又作内模板的拉接加固作用。

2.2.10浇筑混凝土

采用防水商品混凝土，球壳底板与伞形板混凝土浇捣一次成形，即先浇筑球形底板至内模临界处，然后再从预留孔浇筑，直至伞形板顶部止水钢板止。在伞形斜板内模上，根据伞形球体环形线和斜长尺寸，按≤1m间距预留混凝土浇筑孔，孔尺寸大小为200×300mm，呈环形布置，交错预留设，确保浇捣混凝土密实。双层封闭模板采用可调节升降的伞形模板支撑体系加固抗浮，伞形板顶部设置3mm止水钢板。

图3伞形斜板内侧模板安装图4混凝土浇捣

2.2.11拆除内模板

在拆除模板时，混凝土强度要达到规范规定强度（依据拆模试块强度而定），并保证其表面不因拆除模板而受损后方可拆除，拆除时先支的后拆，后支的先拆。

2.2.12蓄水养护

池内蓄满水，养护７天，经检查是无渗漏，方可拆模。

2.2.13拆除外模板

在拆除模板时，混凝土强度要达到规范规定强度（依据拆模试块强度而定），并保证其表面不因拆除模板而受损后方可拆除，拆除时先支的后拆，后支的先拆。

3质量保证措施

3.1严格实行“三检制”，每道工序均要经检查验收合格后，方可进行下道工序施工。

3.2球壳底曲面施工一定要控制好标高，其标高、矢高均不大于3mm。利用自研的升降式伞形模板支撑体系进行有效控制。池体板厚度控制在＋5mm，－3mm以内。采用全封闭的双层模板体系，并用自研的双肢L形自锁顶筋控制钢筋保护层和砼板的厚度，有效控制球状曲面砼板的曲面尺寸和钢筋保护层，简化了施工程序，节约成本，确保质量。

3.4呈环形布置，按一定距离留置混凝土浇筑口，便于振捣密实，浇捣时用锤子敲击内模，确认混凝土是否浇捣密实，确保质量。

3.5施工降水把降水井设在球面中央，伞形模板支撑的伞轴也固定在降水井内，池体混凝土施工完毕，运用本公司混凝土板底恢复封堵专利技术，对预留降水井的混凝土进行封堵恢复确保池底砼的防水质量。

4结语

该工艺特别适用于地下水位高且周边环境复杂的球形混凝土结构施工，操作方便，施工进度快、效率高，有效确保工程的安全、质量、工期。提高了球形混凝土的刚度和整体性，球壳底板与伞形斜板混凝土同时浇筑，一次成型，确保了其整体性，很好的控制了球形池体的截面尺寸、形状等符合设计要求，避免了池体渗漏等质量通病，获得了较完善的大型球形机械加速澄清池施工经验，丰富了球形池体结构施工技术措施标准。

参考文献

[1]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013

[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015

[3]《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008