张星波

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

成都天府国际机场旅客过夜用房项目位于成都市东南方向的龙泉山脉东侧，简阳市芦葭镇、草池镇及石板凳镇境内，地貌以浅丘宽谷为主，起伏不大，缓坡地带多为旱地及荒坡。本工程建设用地选址于天府机场一期工程航站区南北主轴线核心位置，北邻航站区交通换乘枢纽GTC，周边为航站区地面环道和航站楼出发层高架道路。用地范围下方有规划地铁13、18号线，航站区穿场道路和航站楼行李管廊穿越。

本项目由1座高星级、1座次高星级旅客过夜用房以及围合的2层公用裙楼组成。其中，高星级标准过夜用房345间，次高星级标准过夜用房532间，总客间数877间。总建筑面积为119 195.55 m2。

在高星级和次高星级旅客过夜用房的2—4层标高之间有Y形清水混凝土柱，位于过夜用房建筑塔楼的内外圈，Y形斜柱由2根下大上小的变截面斜柱组成，圆柱下端直径1 000 mm，上端直径700 mm，有类型A～类型E共6种类型。Y形斜柱示意如图1所示。

图1 Y形斜柱示意

2 工程难点

本项目过夜用房建筑塔楼内外圈的环状连体Y形变截面清水混凝土斜柱数量多，共有52组、6种不同几何尺寸的异形斜柱，倾斜角度各异，柱高跨越2个楼层，浇筑困难，定位精度要求高，工期紧张。模板选型成为了异形曲面清水混凝土柱施工过程中的主要制约因素[1-3]。

在模板选型方面，相比传统模板，木模板具有成本较低的优点，但是不满足设计造型且配模难度大，无法满足拼缝要求且材料浪费大，模板刚度较小且操作时变形大；常规钢模板可满足普通设计造型要求，配模材料不浪费，模板刚度相对较大，但对于浇筑大体积的异形清水混凝土结构而言，常规钢模板本身的刚度无法满足施工要求，常规钢模板的异形曲面造型加工难度大，浇筑清水混凝土时产生的气泡亦是影响外观的重要因素。因此，在浇筑Y形变截面清水混凝土柱的过程中应用一种高效的异形曲面钢模板[4]十分重要。

3 施工工艺及方法

3.1 钢模板设计与制作

3.1.1 加强型面层

由于斜柱的直径大，且是变截面的，柱高跨越2个楼层，因此钢模板的面层必须具备足够的刚度[5]。

基于待浇筑的异形清水混凝土结构的设计施工图进行三维建模，将二次处理数据导入切割机床，用激光技术[6]在平面钢板上进行分块切割，钢模板面层分别为厚6 mm的酸洗钢板。根据曲面弯曲程度调配划分上支钢模板单元和下马甲钢模板单元的分块数量。

上支加强层为等截面的轴向槽钢龙骨和径向槽钢龙骨，轴向槽钢龙骨和径向槽钢龙骨垂直交叉等间距布置；下马甲加强层为等截面钢板龙骨，等截面钢板龙骨按照几何特征曲线均匀交叉布置。

3.1.2 块单元组合连接

钢模板连接缝两侧的上支钢模板面层的端部和下马甲连接缝两侧的下马甲钢模板面层的端部分别设有角钢，角钢上分别开设有角钢螺栓孔和定位销孔，角钢通过角钢螺栓和角钢螺栓孔的配合与上支钢模板面层的端部连接；定位销和定位销孔配合将2个配对的角钢连接起来。

节段缝两侧上支钢模板单元的上支钢模板面层端部和下马甲钢模板单元的下马甲钢模板面层端部分别设有法兰，法兰上开法兰螺栓孔，法兰螺栓和法兰螺栓孔配合将2个配对的法兰连接起来。

3.1.3 角度控制连杆

为保证浇筑过程中，清水混凝土斜柱之间的角度受控正常，在2个上支钢模板单元之间设置可调节水平连杆，可调节水平连杆的两端分别连接2个上支钢模板单元。

3.2 施工方法

3.2.1 钢模板安装顺序

异形曲面钢模板的安装顺序为：测量放线→劲性结构吊装→脚手架搭设→绑扎Y形柱钢筋→安装下马甲钢模板单元→安装上支钢模板单元→钢模板单元间采用螺栓固定→可调节水平连杆调整斜柱角度→浇筑清水混凝土→间歇开启振动器充分排除气泡。

3.2.2 施工步骤

将确定好分块数量的上支钢模板单元和下马甲钢模板单元的三维数据导入卷弯机，使用卷弯机将分块切割的平面钢板进行弯压处理，分别形成上支钢模板单元的上支钢模板面层和下马甲钢模板单元的下马甲钢模板面层。

在上支钢模板面层的外表面焊接上支加强层，以形成上支钢模板单元，可以在上支钢模板面层的外侧沿轴向焊接轴向槽钢龙骨，再沿轴向槽钢龙骨外侧焊接径向槽钢龙骨，根据混凝土侧压力计算，确定龙骨的间距。在下马甲钢模板面层的外表面焊接下马甲加强层，以形成下马甲钢模板单元，可以在下马甲钢模板面层的外侧沿几何特征曲线路径焊接钢板龙骨，并均匀加焊交叉的钢板龙骨，根据混凝土侧压力计算，确定龙骨的间距。

分别对上支钢模板面层与上支加强层焊缝的内表面以及下马甲钢模板面层与下马甲加强层焊缝的内表面进行打磨，打磨必须规整平齐，减少焊接缝影响（图2）。

图2 制作完成的钢模板

根据待浇筑的异形清水混凝土结构的浇筑高度，在所述上支加强层的外侧对称设置附加平板和连接板，分别在上支钢模板单元和下马甲钢模板单元外表面涂刷红丹防锈漆二度，油漆需涂刷均匀。

在现场进行钢筋绑扎，以形成对待浇筑的异形清水混凝土结构的钢筋笼。钢筋绑扎前，在待浇筑的异形清水混凝土结构的劲性钢结构上焊接钢筋定位箍，以保证异形清水混凝土结构的保护层厚度不发生偏差，避免拆模时清水混凝土的表面发生露筋现象。

将上支钢模板单元和下马甲钢模板单元运至现场，根据上支钢模板单元和下马甲钢模板单元的编号按顺序在所述钢筋笼的外侧组装形成异形清水混凝土结构钢模板。应先安装下马甲钢模板单元，再安装上支钢模板单元，可通过连接缝两侧角钢上的定位销孔临时固定钢模板单元，初步固定成为整体模板体系。

将上支钢模板单元通过连接板与可调节水平连杆相连，调节最终的上支钢模板单元之间的面内夹角，保证浇筑时在液态混凝土自重影响时仍能确保面内夹角稳定。通过楼板上的投影放线，校准上支钢模板单元最终的面外倾斜角度，并最终固定。

将若干组平板振动器通过螺栓临时附着在上支加强层外侧的附加平板上。在上支连接缝和下马甲连接缝上使用硅胶填补空隙，并贴上胶带，最大化减少拼缝对清水混凝土的浇筑影响。在上支钢模板单元的上端口用软管轮流交替下料浇筑清水混凝土，交替下料的暂停时间保持5 min左右，暂停下料时开启振动器，持续10 s左右，保证充分排除气泡。对清水混凝土进行充分养护后，依次拆除钢模板，对清水混凝土柱采取适当的养护措施[7]。

4 结语

本工程主要通过过夜用房建筑塔楼内外圈的环状连体Y形变截面清水混凝土斜柱表达时尚的建筑设计风格，具有标新立异的整体感觉，因此清水混凝土的施工质量对后期建筑的外立面效果呈现相当重要。

异形变截面清水混凝土结构的传统施工方法是使用木模板或者组合钢模板逐块拼接，由于该部位的施工精度要求高，曲面交线很难精确控制，因此模板的放样、加工与放线定位都存在很大的挑战，浇筑成形后容易留下数量众多的拼缝，表面效果差，浇筑过程耗时耗力，经济性不高，施工周期长。

本工程通过采用数字化加工技术，在满足该组合钢模板强度、刚度以及稳定性的同时，采用智能化、工业化的加工制作方法[8]，提高了施工效率以及施工精度，同时满足异形清水混凝土的外观要求，轮廓清晰、色差均匀、光亮整洁，最大限度地呈现了Y形变截面清水混凝土斜柱的观感效果。此外，钢模板单元、可调节水平连杆以及平板振动器之间均通过螺栓固定连接，便于钢模板运输，提高周转效率，也方便组合模板的安拆。整套组合钢模板的运用取得了良好的社会效益和经济效益，得到了建设各方的一致好评。