浅谈大跨度异型双曲面穹顶混凝土螺旋递推式浇筑施工技术

浅谈大跨度异型双曲面穹顶混凝土螺旋递推式浇筑施工技术

钟易达 袁俭 王思远 魏双双

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司 天津 300450

摘要:本文针对伪满皇宫博物院地下文物库房及展示场馆建设项目饰面清水混凝土异型双曲率穹顶进行分析，阐述了一种大跨度异型双曲面穹顶混凝土螺旋递推式浇筑施工方法及具体施工工序，有效解决了混凝土受重力作用自上而下流动而导致无法振捣与施工的问题，为后续同类工程项目提供参考借鉴。

关键词:大跨度;异型;混凝土浇筑

1 引言

近年来，西方的欧式风格以及中国的传统建筑形式已成为国内建筑的潮流模式，穹顶造型美观，是中国古典建筑与西式宗教建筑风格的结合，备受人们的青睐。大跨度结构多用于民用建筑中的影剧院、体育馆、展览馆、大会堂、航空港候机大厅及其他大型公共建筑，工业建筑中的大跨度厂房、飞机装配车间和大型仓库等。

现有技术中在浇筑大跨度混凝土穹顶结构时，若是只设置底部模板，由于穹顶结构曲率较大，混凝土在其重力作用下会流动到底部模板的底部，导致混凝土无法在底部模板上平整地铺开及振捣，因此通常会设置上下两块模板，在上模板上设置注浆孔，通过该注浆孔进行注浆和振捣，但是由于穹顶面积较大且曲率较大，仅通过注浆孔的位置振捣，无法有效地排除混凝土中大量的空气，使得混凝土无法密实结合，容易产生蜂窝麻面等较差的成型效果。

2 工程概况

伪满皇宫博物院地下文物库房及展示场馆建设项目建设地点位于吉林省长春市，拟建场馆内通高展厅部位设计做法为饰面清水混凝土异型双曲率穹顶，最大支设高度超过15.67m，饰面清水混凝土工艺要求混凝土整体色泽、亮度一致，表面不可二次修补，属于典型的“精细化”工程项目。

图1 本项目双曲率穹顶概况

3 关键施工技术与创新

3.1 浇筑区域划分

穹顶钢筋绑扎完毕后，将底模板对应穹顶结构的设计位置支设于墙体的顶部，结合现场实际混凝土供料情况、浇筑速度及混凝土初凝时间，理论计算出单位区域混凝土浇筑体积（泵车数量以2台为最佳）。通过立设于底模板之上竖向钢筋网将待浇筑的穹顶结构依次划分为若干个尺寸不同且呈环型状的浇筑区域，各区域的划分措施采用钢丝网，利用扎丝牢固绑扎于穹顶上排钢筋及下排钢筋，保证钢丝网顶面标高不超过穹顶完成面标高。每次浇筑一个浇筑区域，由于浇筑区域的宽度较窄，能够大大减小每次混凝土的浇筑量，由于浇筑的范围小且混凝土的自重大大减小，减小混凝土的流动性，而且后一浇筑区域的混凝土是浇筑于前一浇筑区域的混凝土之上，通过后一浇筑区域的混凝土能够挡住前一浇筑区域的混凝土，避免前一浇筑区域的混凝土流至底模板的底部，从而避免过多的混凝土一次性浇筑而引起混凝土流到底模板底部的问题，只设置底模板便于对混凝土更充分的振捣，确保混凝土的成型质量，竖向钢筋网对混凝土的向下流动起到一定的阻隔作用，避免混凝土流到底模板的底部。

图2 穹顶浇筑区域分区及钢丝网设置

3.2 立面浇筑分层

已划分完成的环向区域，沿混凝土浇筑厚度方向划分为若干施工层，每层厚度不超过100mm，在区域分隔的钢丝网上标注明显记号以满足后续浇筑量控制。以本项目工程概况为例，双曲率异型穹顶板厚300mm，立面方向共划分为3个施工层，每层厚度约100mm，实际施工效果较好，所设置的钢丝网能够有效的阻隔混凝土受重力影响下的流动现象，提供了良好的振捣环境，使得各区域混凝土均匀密实，最终混凝土成型观感良好。

3.3 螺旋递推式混凝土浇筑

首层混凝土浇筑利用两个所述泵车，沿顺时针方向，同步地对称浇筑两个施工区段中对应的一个，后一浇筑区域的初次浇筑位置与前一浇筑区域的末次浇筑位置相邻，由外至内连续浇筑完成。二层混凝土浇筑在前一浇筑区域初凝之前，浇筑下一浇筑区域，浇筑顺序及方法同首层混凝土浇筑，直至整体混凝土浇筑完成。

以本工程实际施工举例，具体实施步骤如下：

第一步：沿顺时针方向，使用泵车A连续浇筑A-1-1区及A-1-2区；泵车B连续浇筑B-1-1区及B-1-2区，浇筑厚度约1/3板厚，同时随浇筑随振捣。

第二步：继续沿顺时针方向，在最外侧区域首层浇筑完成后，A泵车向内侧浇筑A-1-3区及A-1-4区；B泵车向内浇筑B-1-3区及B-1-4区，随浇筑随振捣。重复此项工序，直至穹顶首层混凝土全部浇筑完成。

图3 穹顶首层混凝土浇筑顺序

第三步：在首层混凝土初凝前浇筑二层混凝土，继续使用A泵车沿最外侧区域开始，分别浇筑A-2-1区及A-2-2区；B泵车浇筑B-2-1区及B-2-2区，浇筑厚度约1/3板厚，同时随浇筑随振捣。

第四步：继续沿顺时针方向，在最外侧区域二层混凝土浇筑完成后，A泵车向内侧浇筑A-2-3区及A-2-4区；B泵车向内浇筑B-2-3区及B-2-4区，随浇筑随振捣。重复此项工序，直至穹顶二层混凝土全部浇筑完成。

第五步：重复以上工序，完成穹顶最终浇筑。

图4 穹顶二层混凝土浇筑顺序

4 结语

通过混凝土螺旋递推式浇筑方法的实施，本工程饰面清水混凝土异型大跨度双曲率穹顶最终表观成型质量较好，外饰面质地均匀，光泽亮丽，整体效果协调美观。

图4 本工程饰面清水混凝土穹顶完成效果

结合大跨度异型双曲率穹顶混凝土的浇筑特点，此技术能够为混凝土振捣提供良好条件，直接有效的解决了混凝土受重力影响随穹顶曲率自上而下流动堆积从而无法振捣充分、密实的问题，在清水混凝土结构施工领域能够提供更高的价值参考。