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浅谈带有椎体螺丝的组合式穿墙止水螺栓在混凝土墙体施工中的应用

时间:2016-11-02 10:45

中建八局西南分企业   张军  刘育宝 

摘要:采用带有椎体螺丝的穿墙止水螺栓组件代替常规焊接而成的穿墙螺栓,使用椎体螺丝控制墙体尺寸,密封穿墙模板洞,拆卸方便,可有效控制混凝土结构外观质量,并能起到保护模板的作用,减少模板的损耗。 

一、工程概述

奥体学问商务园地下空间工程,为奥体学问商务园区(奥体南区),是奥林匹克公园的重要组成部分。园区总面积约62.8公顷,建设规模144万m2,其中,地面层为城市绿地及商业;地下一层为人行通道和商业配套,层高8.2m;地下二层为地下交通联系通道(环隧)、地下车库和商业,层高5.0m;地下三层为市政管廊、地下车库和设备用房,层高3.6m。本工程A段、C段地下三层人防防护类别为甲类,抗力等级为核6级,防化等级为丁级;C段中地上预留商业的地下三层为核5级,防化等级为丙级。工程类别为配套工程,战时用途为物资库,平时用途为汽车库。本工程南北向长196m,东西向长约667m,结构整体设永久沉降缝,分为5段。

我单位承建的二标段建筑面积57943m2,含A段和C段部分、B段全部,地下3层,地上局部1层。整体造型呈“八”字型。

二、工程特点与难点

1、体量大,结构复杂。模板支撑量大,场地处于其他标段中间,仅能布置4台塔吊,施工材料的倒运及堆放须所有塔吊加班加点满负荷运转。

2、建筑层高呈“几”字形上下起伏。从F1层至B3层,最低的4.2m,最高的13m。

3、工期紧。计划开工日期为2012年9月20日,计划竣工日期为2014年12月31日。

4、质量要求高。质量目标为确保北京市结构长城杯金奖,即现浇混凝土结构拆除模板后结构尺寸偏差符合长城杯标准,质量一次验收合格,无剔凿修补或磨涂处理。

5、总承包施工单位多:整个园区施工总承包单位多达8家,与本标段相邻的单位有4家,施工区域位于其它单位的包围中,施工协调、管理困难。

三、模板工程施工方案

本工程为平战结合使用的地下框架剪力墙结构,地下三层,局部一层,根据规范及设计要求,人防区域的临空墙、门框墙的模板安装,其固定模板的对拉螺栓上严禁采用套管、混凝土预制件等。

1、模板方案:

外墙、内墙、电梯井模板:采用组合木模板,面层为15mm厚覆膜多层板,在板面拼缝处增加附加木方。竖背楞采用50mm×100mm木方,间距为200mm(净距150mm)。横背楞采用双钢管(φ48×3.5),背楞间距610mm,用穿墙螺栓背山型卡加固。模板在地面拼装成型,模板拼缝处后设一根50mm×100mm的通长木方紧贴板缝,利用木方形成企口保证接缝混凝土面平整。有防水要求的墙体用带止水片的φ8对拉螺栓加固,无防水要求的墙体用φ8对拉螺栓加固。对拉螺栓间距横向、纵向均为610mm。模板下口第一道螺栓距楼板板面高度为305mm,距模板转角拼缝305mm。墙体模板拼装见下图:

 
 

墙体厚度、高度明细表:

序号

墙体位置

墙体厚度(㎜)

墙体高度(m)

1

B3层外墙

600

3.5

2

B2层外墙

600

4.75

3

B1层外墙

600

6.05

4

B3层内墙

300、500、700

3.5

5

B2层内墙

300、500

4.75

2、工艺流程:

放线"墙、(柱)钢筋绑扎"安装水、电预埋件"隐检"模板拼装及检查"模板清理、刷脱模剂"安装一侧模板"放置穿墙螺栓"安装另一侧模板"加固校正"自检"验收。

3、墙体模板安装:

1)墙体根部清理干净,将支模角模安装牢固后,安装一侧模板,就位后安装另一侧对应模板,然后安装对拉螺栓,按轴线控制线调整位置和垂直度后,紧固螺栓并加支撑。有防水要求的墙体为抗渗混凝土,对拉螺栓必须焊接止水片。为防止大模板下部漏浆,模板安装前,防水导墙混凝土与模板接触面处粘贴20mm×30mm海绵条,粘贴牢固

2)模板斜支撑采用Ф48钢管加固,和已预埋好的钢筋地锚连接,第一道支撑位置在墙体下部第一道螺栓处,第二道支撑位置在墙体中部,第三道支撑位置在墙体上部第一道螺栓处。待模板安装完毕并加固后,上口拉通线检查,按控制线吊正垂直度并符合要求。

四、影响混凝土结构外观质量的因素

如何保证墙体的垂直度与平整度是竖向混凝土结构施工的一大难点,它将直接影响北京市结构长城杯的验收结果。影响混凝土结构观感质量的因素主要有以下几点:

1、人为因素:操作人员的熟练程度,个人素质等。

2、机械因素:工人的操作工具是否顺手,加工材料的机械是否处于良好的运作状态,是否符合工程需要。

3、材料因素:材料是否符合设计要求,加工完成的成品、半成品是否满足长城杯尺寸偏差要求。混凝土、模板、钢管、扣件、对拉螺栓等技术参数是否符合(规范)设计要求。

4、施工方法:施工工艺是否先进,施工流程是否合理,工序穿插是否及时,关键节点部位是否有样板技术引路,成品(养护)保护措施是否到位、有效。

5、环境因素:影响材料变形、锈蚀或变质的温度、湿度,其它地理条件等。

本文仅对混凝土竖向结构墙体作分析研究。产生结构尺寸偏差的主要原因有:

1)模板刚性不够:模板易变形,混凝土在浇筑过程中侧压力及施工荷载导致混凝土面不平整、胀模。

2)对拉螺栓受力不均匀:混凝土面错台、凹凸不平。

3)保护层厚度不够:漏筋,钢筋锈蚀,影响结构安全。

模板整体的水平度与垂直度一般会用定位放线、技术复核的方式确定,在整体模板支架对拉对顶的固定条件下,在浇筑过程中防止料斗或者其它物体的撞击,一般不会发生偏移。模板拼接的问题也可以通过加强过程管控和验收来达到合格要求,其它问题则可以通过对拉螺栓来控制。

五、穿墙止水螺栓的应用

目前在建筑工程施工立模时,一般都按照建筑施工手册中对拉螺栓固定模板的几种做法操作。这些做法在实际施工后对拉螺栓大部分被埋入混凝土中无法去除,表面看是增大了混凝土的强度,实际则造成很大的浪费。与此同时,对拉螺栓两端无防渗水结构,混凝土浇筑后,水容易从两端的接缝中渗出,造成两端砂石析出,降低工程质量。特别是现场拆模时要用电焊、气焊割断壁板两侧的对拉螺栓,明火作业不够安全,且割断工作量大,割断后的螺栓不能再利用,造成浪费。

常用对拉螺栓见下图:

(1)通体螺杆,止水片焊接式,限位片焊接,带软塑料椎体:

 
   

此种螺栓的缺点:使用前需焊接止水片,混凝土浇筑后需切割外漏螺杆。

(2)螺杆及杆件组合,止水环焊接:

 
   

此种螺栓的缺点:需要焊接止水环,限位部分不易密封好,易漏浆。 

本工程使用对拉螺栓(带有椎体螺丝的组合式穿墙止水螺栓)及构造部件见下图:

 
   

 

1:硅胶止水垫。环保免焊,犹如油封,止水效果好;止水环处螺杆做扁平处理。无防水要求的对拉螺栓该部位无止水垫,杆件无需扁平处理。

 

2:锥体螺丝。材质为硬塑料,不易变形,不易与混凝土粘连,可在椎体内旋转将椎体顶出而不损坏椎体;

3:外接杆带法兰。法兰面可将模板压紧,保护模板又防止漏浆;

4:弧形螺纹。外接干采用弧形螺纹,易清理砂浆;

5:山型卡。结构合理,受力科学;

6:止退法兰螺母。可保护山型卡并防止松动;

7:外接杆端部。压扁,外接杆组件形成整体,装卸保管方便,避免丢失;

8:止水螺杆。采用优质钢材,螺纹配合紧密,拉力绰绰有余,经久耐用

(检验报告拉力值为36KN,远超穿墙螺栓所受最大拉力值11.732KN)。

 

安装步骤:

1、使用对拉螺杆加固手枪钻对模板钻φ8的孔,先把一侧模板固定好;把止水螺栓杆穿好胶垫,因胶垫必须与止水螺栓杆配合紧密,注意整理规整,防止因止水垫安装不规整而造成混凝土墙透水,两端拧上椎体备用。

2、用对拉螺杆加固手枪钻将止水螺栓(穿上胶垫,拧上椎体接头)安装在已固定好的一侧模板上,模板背面配合将外接杆装上。最好用电动扳手扭力适中,提高装卸效率。

 
   

对拉螺杆加固手枪钻

 
   

安装完一侧椎体的模板

 
   

安装另一侧止水螺杆与椎体


  3、将另一侧模板按上一步装好,用专用工具将螺丝引入模板孔内,安装非常方便。

 

对拉螺杆专用引螺丝工具

 
   

专用工具将螺丝引入模板孔内

4、安装木方、钢管,旋紧法兰螺母。

 
   

安装木方、钢管,旋紧法兰螺母

 
   

 

安装完成效果图

 
   

安装完成后内侧效果图

拆卸步骤:

1、墙体混凝土达到拆模条件后,拆卸外接杆组件,先放松法兰螺母,再用扳手将外接杆组件卸下。

 
   

 

拆卸完一侧外接杆组件示意

2、拆卸椎体螺丝

 
   

 拆卸椎体螺丝示意

 
   

 

拆卸椎体螺丝效果

六、施工效果对比及效益分析

 
   

 

材料方面:

直接购买成套的组合杆件,除带有止水作用的螺栓杆件留在结构墙体中不可重复使用外,其它组件均和循环使用。可直接施工安装无需二次加工。

施工简易程度:安拆使用电动式工具,可降低工人作业强度,安拆快捷,省工省时。

性能方面:

1、杆件强度高。止水螺杆采用优质钢材,螺纹配合紧密,拉力绰绰有余,经久耐用(检验报告拉力值36KN,远超穿墙螺栓所受最大拉力值11.732KN)。

2、无需焊档。常用止水螺杆进场后需焊接止水片及限位挡,耗费时间、人工、材料且不环保、成本高,焊接的部分因混凝土振捣发生松动,造成止水片损坏、偏移,止水效果差。该止水螺栓杆件中部做扁平处理,套上硅胶止水环,可抗震动、防偏移,遇水可膨胀,环保免焊,犹如油封,止水效果好。

3、不损坏模板,提高模板寿命。

(1)椎体平整,通过连接外接杆法兰盘,将模板压紧,避免漏浆浸泡模板,保护模板最易损坏的钻孔部位,可提高模板使用寿命20%以上。

(2)椎体螺丝端部外露仅2㎝,安装拆卸方便,在模板内侧通过椎体位置控制墙体厚度,间接控制模板平整度,防止模板变形。而常用对拉螺栓外露模板25㎝,安装时需要强力推进,拆卸时更需用撬棍强拆,对模板损坏严重。

 
   

 

普通对拉螺栓拆卸后的模板

(4)节约成本。常规工程施工中,对拉螺栓与模板的资金投入比例为1:15,而使用此种对拉螺栓可将资金投入比例降至1:12。即每100万的对拉螺栓便可节省300万的模板。

4、螺母采用法兰放松止退螺母,增强山型卡的抗弯强度,一定程度上起到保护山型卡的作用,更重要的是在混凝土振捣过程中螺母不会因震动而松动,间接上稳定了混凝土的成型尺寸。

5、普通对拉螺栓穿过的模板孔洞用水泥砂浆或其它材料密封,效果较差,还会留下漏浆漏水的隐患;手工安装,费工、废料、费时间,且螺栓受力不均匀,连接松紧度不一致,容易导致混凝土成型墙体厚度不均匀。此种对拉螺栓采用螺栓与椎体螺丝,可精确控制墙体厚度,无需水泥砂浆等材料密封对拉螺栓穿过的模板孔洞,全程使用电动工具,安拆方便,省工省时,可大大提高生产劳动效率和墙体表面质量。

   

螺栓松动造成的胀模处理             采用椎体对拉螺栓的墙体效果

6、施工完成后,普通对拉止水螺栓的墙体需要割掉外露的螺栓杆,留下毛刺,在墙面涂料施工前还需要涂刷防锈漆,不仅费工费料还给外墙防水留下隐患,造成致命伤害。使用此种对拉止水螺栓施工后,墙体厚度均匀,表面平整,可省去二次抹灰找平,大大节约施工成本,螺栓位于墙体内,无外露,椎体孔容易处理,还可兼作外装饰的预埋件。

   

切割(焊熔)外漏螺栓后效果              拆卸椎体后墙体效果

七、结束语

传统老产品手工安装、费时费工费料,拆卸模板时外露两侧螺栓对模板损伤大,降低模板周转率,墙面成型后质量差,防水效果难以保证。新式对拉螺栓设计科学,施工过程电动化,安装、拆卸方便,省时省工省料;墙面尺寸偏差小,精确度高,外观质量好;椎体外露螺丝短,对模板无损伤,可有效提高模板周转使用率。传统老产品的止水环是半成品,材料进场后需要焊接,且止水效果差。新产品的止水环可根据需要随时安装,方便快捷,防水效果良好。

在建筑技术与材料日益发达的今天,工具化、装配组合式的施工工具能大大降低工人的劳动强度,且达到更高的施工质量要求。带有椎体螺丝的组合式穿墙止水螺栓正是这样一种新型工具,不仅可以节省投资,还在节能环保的施工技术上书写了不可或缺的一笔。

参考文献:

①、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008

②、《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2011

③、《地下工程防水技术规范》GB50108-2008

④、《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011

⑤、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015

⑥、《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-2008

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